Formulación de hongos entomopatógenos como control biológico

Las plagas agrícolas han sido controladas durante años mediante el empleo de plaguicidas químicos de fuerte impacto negativo sobre los organismos benéficos presentes en el ambiente. Con el objetivo de promover y acelerar el uso de hongos en el control de plagas en los cultivos es necesario el desarrollo de formulaciones eficaces y estables que permitan su manejo y aplicación en el campo. En este artículo se presentan consideraciones que se deben tener en cuenta para el desarrollo de productos de origen fungoso, los tipos de formulaciones en que pueden ser presentados y los logros obtenidos en este tema considerando que la forma granulado y polvo humedecible son las más usada hasta estos momentos en la presentación de este tipo de producto.

INTRODUCCIÓN:

El desarrollo y aplicación de agentes de control biológico de plagas adquiere una importancia relevante como una alternativa en el desarrollo de una agricultura sostenible que preserve los recursos naturales y el medio ambiente para las futuras generaciones. La aplicación controlada en agroecosistemas de organismos vivos o sus metabolitos para el control de plagas y enfermedades, implica el mejoramiento de los cultivos, al proteger las plantas del deterioro producido por agentes fitopatógenos (Gómez et al, 2002).

En la naturaleza, los hongos entomopatógenos pueden eliminar o mantener las plagas en niveles que no ocasionan daños económicos a los cultivos (Azevedo J.L. y Melo I.S. 1998) Estos hongos se encuentran en rastrojos de cultivos, estiércol, en el suelo, las plantas; logrando un buen desarrollo en lugares frescos, húmedos y con poco sol. Constituyen, además, el grupo de mayor importancia en el control biológico de insectos plagas. Prácticamente, todos los insectos son susceptibles a algunas de las enfermedades causadas por hongos (López y Hans Börjes, 2001)

Se conocen aproximadamente 100 géneros y 700 especies de hongos entomopatógenos. Entre los géneros más importantes están: Metarhizium, Beauveria, Aschersonia, Entomophthora, Zoophthora, Erynia, Eryniopsis, Akanthomyces, Fusarium, Hirsutella, Hymenostilbe, Paecelomyces y Verticillium (López y Hans Börjes, 2001)

Para utilizar hongos entomopatógenos como insecticidas deben producirse cantidades masivas del hongo, el cual debe mantener su capacidad infectiva por un período de tiempo considerable. Los hongos se han reproducido para su uso como agentes biológicos de plagas desde hace 100 años, para lo cual se ha utilizado diferentes métodos de reproducción. Entre ellos, el uso de sustratos como arroz, trigo y medios líquidos mediante técnicas más sofisticadas (Vélez et al, 1997)

La explotación de los hongos para el control de plagas (invertebrados, malezas y enfermedades) implica una amplia investigación donde se involucran disciplinas como la patología, ecología, genética, fisiología, producción masiva, formulación y estrategias de aplicación (Butt, Jackson y Magan, 2001).

En este articulo se reseñan los tipos de formulaciones que se pudieran desarrollar con hongos para ser utilizados como control biológico, además de los principales resultados obtenidos hasta el momento en este tema.

Consideraciones generales

Una buena formulación es la base para el éxito de un bioplaguicida de origen microbiano; la posibilidad de obtener productos adecuados depende de las propias características del microorganismo y su relación con los componentes de la formulación (excipientes) y el ambiente de almacenamiento (Tanzini, Batista, Setten,y Toschi, 2001)

Para el desarrollo de nuevos productos de origen biológico se deben tener en cuenta diferentes aspectos: primeramente definir un medio de cultivo óptimo y el mejor sistema para la obtención masiva de inóculo que permita una buena relación costo - rendimiento en la producción; establecer ensayos de producción a pequeña escala; garantizar la estabilidad del producto y determinar las condiciones de almacenamiento; poder utilizar la maquinaria standard de cualquier explotación agrícola para su aplicación, y ser efectivo a unas dosis parecidas a las utilizadas para los agroquímicos así como bioensayos de laboratorio, invernadero y campo que confirmen la efectividad del producto una vez formulado (Carballo,1998)

El objetivo de una formulación de hongos entomopatógenos es aumentar la estabilidad durante el almacenamiento y después de la aplicación Las propiedades físicas y biológicas de la formulación deben permanecer estables por un tiempo mínimo de 12 meses, pero es recomendable que se mantengan durante 18 meses para permitir su comercialización. Además de mejorar la adhesión a la cutícula del insecto; aumentar o mantener la virulencia y permitir su aplicación con equipos de volumen ultrabajo (Carballo,1998)

En condiciones de laboratorio es difícil mantener la viabilidad de hongos entomopatógenos por mucho tiempo. De esta manera, formular un entomopatógeno consiste en adicionarle determinados compuestos que mejoran su desempeño en el campo, facilitando su manejo, aplicación y permita su almacenamiento en condiciones que disminuyen el costo, con una pérdida mínima de las cualidades del producto (Batista, Alves,S., Alves, L., Pereira y Augusto, 1998) Para ser formulado, la viabilidad del hongo no debe ser menor de 95 % y el contenido de humedad entre 4 - 6 %. (Monzón, 2001)

Los materiales utilizados en la formulación no deben tener actividad biológica; ni afectar la actividad del hongo, deben ser inocuos al ambiente, presentar características físicas adecuadas para mezclarse con los conidios; facilitar la aplicación del producto y ser economicamente rentables (Carballo, 1998)

Existen varios tipos de formulaciones, el que una sustancia activa dada se presente de una forma u otra dependerá básicamente de sus propiedades físico-químicas (solubilidad, tamaño de partícula, densidad, fluidez), de la maquinaria de que dispone el aplicador y de factores económicos.

En la siguiente tabla se detallan algunas de los tipos de formulaciones más usadas en el desarrollo de productos fitosanitarios.

Tabla I: Tipos de formulaciones

Tipos de Formulaciones	Ventajas	Desventajas	Descripción
Polvo (P=Powder o Dusts)	No necesita dilución, ni mezclado antes de usar	Riesgo de inhalación o adhesión a la piel	Sustancia activa más un portador inerte. Apropiada para aplicaciones directamente al suelo.
Granulados (G=Granules)	Dosificación más fácil, reducción de la cantidad de producto adherido a los envases, equipo de aplicación simple y menos riesgo para los aplicadores.	Liberación lenta del principio activo y puede necesitar humedad para empezar a actuar.	Sustancia activa con un soporte mineral y un agente humectante que le de cohesión. Útil para aplicaciones directamente al suelo.
Polvos humedecible (WP = Wettable Powder.):	Fácil almacenamiento, transporte y manejo, menos peligro de absorción por la piel y los ojos en el momento de aplicación.	Requiera agitación buena y constante; Abrasivo a muchas bombas y boquillas provocando desgaste de los equipos de aplicación. Riesgo potencial por inhalación .	Sustancia activa con un soporte mineral y sustancias que contribuyan a su suspendibilidad, dispersabilidad y estabilidad Puede ser utilizada para aspersiones foliares.
Polvos floables secos o gránulos dispersables (WG= Wettable Granules):	Fácil manejo y aplicación y raramente obstruye las boquillas.	Agitación constante y puede dejar residuos.	Granulado del ingrediente activo junto a otros componentes similares al polvo mojable. Puede ser utilizada para aspersiones foliares.
Materiales microencapsulados:	Productos más seguros para operarios de campo; la liberación gradual de la parte activa aumenta la eficacia; el producto sufre menor volatilización y menos olores.	Agitación constante necesario en tanque. Tecnología cara	Partícula sólida o líquida del ingrediente activo cubierta por un material sintético Apropiada si se necesita proteger al principio activo del medio circundante y controlar el tiempo de liberación del mismo.
Concentraciones emulsionables (EC = Emulsifiable Concentrate.):	Emulsiones que tienen una actividad biológica mucho más elevada que una suspensión de partículas sólidas de la misma sustancia activa y pueden manipularse con facilidad.	Por la presencia de los disolventes orgánicos que son caros e inflamables, requieren instalaciones especiales de fabricación y almacenamiento y suelen presentar cierta toxicidad por inhalación o por contacto con la piel.	Sustancia activa más un disolvente orgánico. Se obtiene una acción rápida del principio activo.
Floables o Suspensiones Concentradas (SC=Suspention Concentrate):	Las suspensiones concentradas son de fácil manipulación y aplicación por ser formulaciones líquidas.	Tienen las mismas dificultades que los EC cuando hay derrames o salpicaduras. Tienen poder abrasivo sobre boquillas y bombas.	Ingrediente activo con emulsificantes y dispersantes. Se obtiene una acción rápida del principio activo.

Existen, además, las Bolsas hidrosolubles que más que una formulación es un modo de presentación de una WP o SP mediante la cual se eliminan los riesgos de malas dosificaciones, se elimina el manipuleo y se minimizan los riesgos por la toxicidad de los productos. Estos envases predosificados se dejan caer en el agua del tanque del equipo de aplicación y allí la envoltura plástica se disuelve rápidamente, se libera la formulación y se mezcla uniformemente con el agua. No hay riesgos de contacto, inhalación ni salpicadura. Una vez lograda la mezcla de aplicación, ésta no es más ni menos segura que cualquier otra formulación similar de igual principio activo. (Denis, Burges, 1998;Jones y Burges, 1998)

Varios productores de biocontroles han elegido a polvos humedecible, entre las formulaciones secas, debido a su larga vida de estante, buena miscibilidad en agua, y fácil aplicación con un equipo de atomización convencional ya que sus propiedades físicas le proporcionan la habilidad al producto de mezclarse con agua y formar una suspensión homogénea atomizable (Medugno, Ferraz y Freitas, 1997, Aroonrat, Manop y Uthai, 2003)

Control de calidad de las formulaciones:

La comercialización de controles biológicos basados en hongos entomopatógenos requieren de un control adecuado de las propiedades biológicas, físicas y químicas realizadas por el departamento de Control de la Calidad de la firma productora que aseguren al usuario un producto de máxima eficacia en condiciones de campo (Vélez, 1997;Carballo, 1998;Monzón, 2001)

Algunas pruebas microbiológicas recomendadas son:

Concentración de esporas: Establece la dosificación del producto.
Germinación de esporas: Determina la viabilidad del hongo en la formulación.
Pureza: Revela la proporción del agente biológico en la formulación e identifica los microorganismos contaminantes con el objetivo de mejorar el proceso de producción y formulación de los entomopatógenos.

Además, es necesario realizar algunas pruebas fisicas de acuerdo al tipo de formulación. (Vélez, 1997;Carballo, 1998) Por ejemplo los polvos humedecibles es necesario realizar pruebas de suspendibilidad, humectabilidad, contenido de humedad y tamaño de partícula (Aroonrat, Manop y Uthai, 2003)

Formulaciones Desarrolladas

En el mundo numerosos grupos de investigadores y empresas productoras se concentran en el desarrollo de productos comerciales a partir de hongos en forma de granulos o polvo humedecible entre los que se citan Biofox C (F. oxysporium y F. moniliforme SIAPA, Italia), Mycotal (V. lecanii, Koppert, Holanda), Mycotrol GH (B. bassiana, Mycotech, USA), Green Muscle (M. flavoviride, CABI Bioscience, UK), DiTera (M. verrucaria, Valent (Sumitomo), USA, Japón) (Burges, 1998;Butt y Copping, 2000).

Algunas formulaciones granuladas muy sencillas son las del hongo en arroz o arroz molido obtenidas mediante el proceso de producción masiva del hongo. Otras como las de gránulos de aceite hidrogenado es utilizada para conidios de B. bassiana (Carballo, 1998)

Se han evaluado formulaciones en gránulos de alginato usando agentes aumentadores como cáscara de naranja seca molida. Existen, además, procedimientos para la preparación de formulaciones de micelio o conidios en gránulos de alginato (Carballo, 1998)

La temperatura y la humedad son las principales limitaciones para la eficacia de hongos. Varios adjuvantes mejoran la germinación de las esporas, como es el caso del aceite de maíz sin refinar, que mejora la actividad de Colletotrichum truncatum (Schwein) Andrus y Morre y reduce los requerimientos de humedad necesarios para su germinación. Surfactantes como Tween 20 permiten a las plantas a reducir la tensión superficial y mejoran la dispersión de las esporas en las gotas. Hay que tener en cuenta la posible acción inhibitoria / estimuladora del surfactante en la germinación de las esporas, infección y desarrollo (Fernández y Juncosa, 2002)

Lecanicillium lecanii (Verticillium lecanii) esta disponible en dos productos producidos por la Koopert Biological System en Inglaterra los cuales contienen diferentes aislamientos del ingrediente activo: "Vertalec" se utiliza contra áfidos y "Mycotal" contra mosca blanca y thrips. "Vertalec" introducido en 1981, es formulado con una fuente de nutrientes en forma de polvo humedecible y demostrado su eficacia contra diferentes especies de áfidos (Milner, 1997;Burges,2000;Yeo, Pell, Alderson, Clarck, Pye, 2003;Shah y Pell, 2003)

Estos productos son utilizados exclusivamente en casas de cultivo donde el ambiente de humedad puede ser modificado. Recientes avances de la Koopert en tecnología de formulaciones a logrado un adyuvante basado en un aceite vegetal emulsificable llamado "Addit" con el cual se le puede cambiar la actividad de Mycotal a bajas humedades pero no es compatible con "Vertalec". El poco mercado de estos productos es devido a los requerimientos de humedad que limita su uso en campo abierto (Milner, 1997; Shah y Pell, 2003)

B. bassiana, fue registrada en 1999 como "Mycotrol" por la Enviromental Protection Agency en Estados Unidos, que es utilizado en campo para el control de saltamontes, mosca blanca, thrips, áfidos y muchos otros plagas de insectos. Este producto es estable por más de 12 meses almacenado a 25 ° C. (Wraight, Jackson, Kock, 2001) Existen otros dos formulados a partir de B. bassiana comercializados como "BotanicGard" que es recomendado para el uso en casas de cultivos y "Mycotrol O" que contiene ingredientes en la formulación que permite su uso por agricultores en Estados Unidos (Shah y Pell, 2003)

Actualmente, el mycoinsecticide basado en conidios secos de Metarhizium anisopliae se mezcla con aceite del diesel o querosén antes de atomizar (Bateman, Neethling y Osthuizen, 1998). La infección y muerte de 70–90% de langosta o saltamontes ocurren dentro de 14–20 días después de la aplicación, sin efecto perjudicial en organismos no diana (Lomer, Bateman, Johnson, Langewald, Thomas, 2001). El producto patentado, "Green Muscle", fue comercialmente disponible después de 12 años de investigación involucrando a 40 científicos y costando $17 millones (Shah y Pell, 2003) El "Green Muscle" se recomienda para locusts o grasshoppers por la Organización de las Naciones Unidas por la Alimentación y la Agricultura (Lomer, Bateman, Johnson, Langewald, Thomas, 2001)

Conidios de Beauveria brongniartii crecidos en granos de la cebada se vende comercialmente bajo el nombres de "Engerlingspilz" y "Beauveria Schweizer." El uso de conidios en granos de la cebada se prefiere, desde que los productos pueden guardarse durante un año a 2 ° C mientras las blastosporas formuladas en suspensión acuosa con leche descremada y un protector ultravioleta son más inestables y necesitan ser usadas dentro de 4 semanas de producción (Keller, 1992). En un reciente proyecto europeo, BIPESCO, se completará los estudios de producción, formulación y aplicación con B. brongniartii (Jung, Gonschorrek, Ruther, Zimmerman, 2002).

La producción y el uso de los entomopatógenos se han expandido rápidamente y Cuba ha desarrollado capacidades únicas en esta área. Se han elaborado muchas técnicas mejoradas de producción, cosecha, formulación, aplicación y control de calidad para numerosas bacteria y hongos.

Los bioplaguicidas basándose en hongos producidos en los CREE, de amplio uso, son:

Beauveria bassiana , usada para el control de plagas de coleópteros, como los gorgojos que atacan a la batata (camote) y al plátano común; Verticillium lecanii , para controlar la mosca blanca (Bemisia tabaci), un vector de enfermedades virosas en tabaco, tomate, frijol y otros cultivos; Metarhizium anisopliae , para varias plagas de insectos; y Trichoderma spp, usado como antagonista de los patógenos del suelo en plántulas de tabaco. Entre los bioplaguicidas en proceso de desarrollo a gran escala están Nomuraea rileyei e Hirsutella thonsomii.( Rosset y Moore, 1998)

El desarrollo de hongos entomophthorales como micoinsecticidas ha tenido obstáculos principalmente relacionados a la producción masiva y la estabilidad de propágulos para el almacenamiento y formulación (Gray, y Markham, 1997;Pell, Eilenberg, Hajek, Steinkraus, 2001; Wraight, Jackson, Kock, 2001). Investigación limitada en varias especies de Entomophthorales pueden haber superado algunos de estos problemas (Pell, Barker, Clarck, Wilding y Alderson, 1998;Shah, Aebi, Tuor, 1998,2000,2002) pero hay barreras significativas que involucran la producción a gran escala así como la formulación apropiada y la tecnología de aplicación. Estos problemas requerirían significante inversión financiera en investigación y desarrollo que necesite unirse fuertemente con la identificación de mercados apropiados para cualquier producto eventual basado en un hongo entomophthoral (Shah y Pell, 2003)

CONCLUSIONES

El desarrollo de agentes de control biológico e investigaciones de su uso ha sido menor en su comienzo que el esperado, pero la utilización de estos productos está empezando a asumir un papel importante en el campo de la agricultura sostenible. La aplicación de los biocontroles junto a otros métodos alternativos permitirá lograr buenos rendimientos de las cosechas sin perjudicar al ecosistema

Las formas granulados y polvo humedecible son las que mayor éxito han tenido en la presentación de este tipo de producto pero se necesita un mayor esfuerzo en investigaciones en esta línea a fin de obtener formulaciones de mayor estabilidad.

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