Antagonismo de Trichoderma asperellum y T. harzianum y su influencia en la producción de micotoxinas in vitro sobre aislados de Colletotrichum spp., Aspergillus spp. y Penicillium spp

INTRODUCCIÓN

La calidad y el rendimiento de muchos cultivos en cosecha y postcosecha se ven influenciada por diversos factores entre los cuales destacan las enfermedades. Los métodos de control a emplear varían de acuerdo con la naturaleza de los patosistemas y puede ser cultural, químico, físico entre otros, siendo el químico el más utilizado por su eficiencia (Nazarov et al., 2020). Sin embargo, este tipo de control presenta problemas como la resistencia de los patógenos y alteración de los ecosistemas. El control biológico es una estrategia de control menos impactante y es amigable con el medio ambiente. Dentro de este tipo de control se destaca el uso de hongos del género Trichoderma, conocido desde antes de 1920 por su capacidad como controlador biológico sobre diversos patógenos (Harman, 2006). Este género también es utilizado en control de plagas, promoción del crecimiento de plantas y biorremediación. Los mecanismos por los que actúa son la antibiosis, el micoparasitismo, la competencia por nutrientes y espacio, inducción de resistencia, entre otros (Harman et al., 2012; Verma et al., 2007).

La capacidad antagónica puede variar de acuerdo con el tipo de patógeno y la especie de Trichoderma. Por ejemplo, el porcentaje de inhibición de síntomas en el caso de Trichoderma asperellum frente al causante la pudrición del tallo del maíz, Fusarium sp. es de 71%, dependiendo del aislado de Trichoderma (Li et al., 2016). Celis-Perera et al. (2021) encontraron 100% de inhibición in vitro del crecimiento micelial de Fusarium equiseti y de 100% de inhibición de esporulación y germinación de conidios de Colletotrichum cassiicola, Alternaria alternata y F. equiseti cuando expuestos a Trichoderma asperellum.

La eficiencia y tipo de patógenos más susceptibles a la inhibición depende de la especie del agente de control biológico Legesse y Alemu. (2021) estudiaron el nivel in vitro de inhibición micelial de Trichodernma harzianum y Trichoderma viride sobre Fusarium xylarioides patógeno causante del marchitamiento en el café. T. viride fue el más eficiente con 63.6% de inhibición. Amin et al. (2010) también encontró que T. viride fue el más eficiente en el control in vitro de F. xylarioides, con inhibición micelial de 41.88%, además de 30.58% de inhibición micelial y 65.65% en producción de esclerocios para Rhizoctonia solani. Los metabolitos de T. viride redujeron también de forma considerable la producción de esclerocios de Sclerotium rolfsii y Sclerotinia sclerotiorum. El máximo porcentaje de inhibición del crecimiento vegetativo de Colletrotichum capsici y Alternaria brassicicola se registró con T. viride, mientras que T. harzianum presentó el máximo inhibición de 37.16% del crecimiento de micelio de Helminthosporium oryzae.

Trichoderma harzianum y Trichoderma asperellum han demostrado acción sobre Colletotrichum truncatum, un patógeno que causa antracnosis en Capsicum annuum, llevando a la reducción de las lesiones. Además, se ha encontrado que inducen resistencia sistemática en la planta, la producción de enzimas de defensa y de compuestos como los fenoles (Yadav et al., 2021). T. harzianum también tiene efecto antagonista in vitro sobre Fusarium oxysporum, F. ipomoeae, F. solani, Penicillium citrinum, P. rotoruae, Aspergillus goingii, Mucor variicolumellatus y F. oxysporum, causantes de enfermedades en postcosecha a nivel de raíz en camote (Paul et al., 2021). Algunas cepas de T. harzianum presentan inhibición de hasta 80% de la podredumbre de los cítricos ocasionada por Penicillium digitatum, Alternaria alternata y Colletotrichum gloeosporioides (Ferreira et al., 2020).

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^{Figura 70. Interacción de Penicillium spp. (PT1, PT2 y PNT) en cultivo dual con Trichoderma asperellum (TA)}

Las micotoxinas son metabolitos secundarios, o sea, que no son esenciales para la sobrevivencia de los hongos toxigénicos. Los géneros de hongos filamentosos que pueden producir micotoxinas de importancia o preocupación en la agricultura son, principalmente, Aspergillus, Penicillium, Alternaria y Fusarium (Cheung et al., 2004). La investigación cuyo objetivo fue desarrollar un ensayo de PCR multiplex para encontrar y cuantificar diversidad de especies de hongos productores de toxinas. La evaluación in silico determinó amplificación en más de 40 especies de Aspergillus, 23 especies de Fusarium y 32 especies de Penicillium, así como otras 64 géneros de hongos (Suanthie et al., 2009). Trichoderma además presenta antagonismo sobre Aspergillus flavus y se han encontrado aislados de Trichoderma que reducen de forma significativa la producción de aflatoxinas B1 (Ren et al., 2022).

En Perú, no siempre es posible conseguir las cepas de las instituciones gubernamentales encargadas por la investigación y comercialización de estos. Además, a pesar de haber avances en el conocimiento y uso de controladores biológicos, todavía falta mucho por hacer. Recientemente, como parte de investigaciones de tesis patrocinadas por proyectos de investigación, se ha conseguido una colección de aislados de Aspergillus y Penicillium de frutos y granos de café de Jaén y Rodríguez de Mendoza y se ha detectado la capacidad de algunos de ellos para producir toxinas (Davila-Garcia, 2023; Gaslac-Culqui, 2022), una característica que se suma a la variabilidad característica de los aislados y que pone 27 en evidencia un tema poco estudiado en la mayoría de los países de Sudamérica. También se han conseguido aislados de Colletotrichum de frutos de rocoto y mango. En este último caso, se encontró que la especie es C. asianum y corresponde al primer reporte de confirmación de la presencia de esta especie en el país (Vilcarromero-Ramos et al., 2022).

El estudio de estos aislados de manera general y la búsqueda de formas de control, en vista de su naturaleza patogénica, se reviste de importancia. Teniendo en cuenta todo esto, se buscó evaluar el anatagonismo de Trichoderma asperellum y T. harzianum y su influencia en la producción de micotoxinas in vitro sobre aislados de Colletotrichum spp., Aspergillus spp. y Penicillium spp. Con la determinación del porcentaje de la inhibición del crecimiento, esporulación y germinación de los patógenos por T. asperellum y T. harzianum y viceversa, y el efecto de T. asperellum y T. harzianum en la producción de toxinas por cepas toxigénicas de Aspergillus y Penicillium.

Figura 57. Inhibición de germinación de Colletotrichum sp. de rocoto (CR) en cultivo dual con Trichoderma asperellum (TA) y T. harzianum (TH), en medio PDA a 25°C

Figura 58. Inhibición de la germinación de Trichoderma asperellum (TA) y T. harzianum (TH) en cultivo dual con Colletotrichum asianum (CM) en medio PDA a 25 °C

CONCLUSIONES

La respuesta de Penicillium, Aspergillus y Colletotrichum tanto en los porcentajes de inhibición de crecimiento micelial, producción de esporas y germinación de esporas cuando estuvieron expuestos a Trichoderma, mediante la técnica de cultivo dual, varió dependiendo del aislado de estos reconocidos patógenos de postcosecha, así como de la especie del propio Trichoderma. Estas respuestas variaron en dos extremos, inhibición y estímulo. El propio Trichoderma también respondió en su interacción con esos microorganismos con inhibición y estímulo en los parámetros de desarrollo y crecimiento evaluados. Con respecto a la influencia de Trichoderma en la producción de metabolitos secundarios por los aislados toxigénicos de los hongos evaluados, también se encontraron respuestas complejas, desde el aumento de la producción de metabolitos hasta la disminución, dependiendo de los aislados confrontados.

Biológicamente, todas las cepas fúngicas presentaron características únicas.

Trichoderma harzianum se presentó más agresivo con las cepas de Penicillium, Aspergillus y Colletotrichum. Causó mayor inhibición de crecimiento micelial sobre el Aspergillus no toxigénico y la menor inhibición en C. asianum, con más de 30 y menos de 4%, respectivamente. T. asperellum fue menos competitivo, con porcentajes de inhibición de crecimiento micelial de más de 13 y menos de 2%, del Penicillium toxigénico 1 y Aspergillus toxigénico 2, inclusive, presentó un halo de inhibición en presencia del Penicillium no toxigénico.

T. harzianum inhibió la esporulación de los demás géneros fúngicos, alcanzando más del 70% en el caso del Penicillium toxigénico 1; en el otro extremo, indujo la esporulación del Aspergillus toxigénico 1, en más de 300%. En el caso de T. asperellum, causó la máxima inhibición en Penicillium no toxigénico, con más del 79%, y un incentivo de más de 266% frente al aislado de C. asianum.

El porcentaje de inhibición de la germinación presentó respuestas semejantes. T. harzianum inhibió como máximo al Penicillium toxigénico 1 con 69% e incentivó en 666% al Aspergillus toxigénico 1. T. asperellum inhibió más del 65% al Penicillium toxigénico 1, e incentivó en 100% al Aspergillus toxigénico 2.

La reacción de Trichoderma cuando estuvo expuesto a los otros géneros también varió en ese extremo. Trichoderma harzianum presentó diferencias significativas en el porcentaje de inhibición del crecimiento micelial cuando fue confrontado a las cepas de Colletotrichum; la producción y la germinación de esporas fue inhibida tanto para T. asperellum como para Colletotrichum sp. cuando fueron confrontados y hubo un aumento notable en los dos géneros de Trichoderma cuando fueron confrontados con C. asianum. La OTA parece haber sido opacada en el caso de las cepas toxigénicas de Penicillium por la presencia de otra toxina, que podría ser la citrinina. En todo caso, se trata de un metabolito secundario. La producción de esta varió dependiendo de la cepa, así como del tipo y presencia de Trichoderma. En el caso del Aspergillus toxigénico 1, no se verificó la presencia de OTA, tal vez por estar en concentraciones muy bajas, mientras que en Aspergillus toxigénico 2, se detectó la micotoxina que tuvo su producción afectada por Trichoderma harzianum.

Se espera que los estudios de interacción de microorganismos, como el presente que utilizó hongos que pueden ser considerados modelos biológicos de estudio, permitan desarrollar estrategias de uso de los controladores biológicos, y de la prevención de riesgos toxicológicos y, en general, incrementar el conocimiento de las complejas respuestas de los seres vivos en su ambiente.

^{Extracto de Antagonismo de Trichoderma asperellum y T. harzianum y su influencia en la producción de micotoxinas in vitro sobre aislados de Colletotrichum spp., Aspergillus spp. y Penicillium spp, publicado en el Repositorio Institucional de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Agrarias Escuela Profesional de Ingeniería Agrónoma, Universidad Nacional Toribio Rodríguez de Mendoza de Amazonas}

Antagonismo de Trichoderma asperellum y T. harzianum y su influencia en la producción de micotoxinas in vitro sobre aislados de Colletotrichum spp., Aspergillus spp. y Penicillium spp

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