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Evaluación del Trichoderma harzianum en el maíz (Zea mayz)

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En México, no son frecuentes los estudios de hongos del suelo en predios agrícolas. El estudio de la diversidad de microorganismos ha adquirido importancia debido a que explica el éxito de cultivos agrícolas en forma orgánica y sustentable, así como el manejo de algunas enfermedades de plantas causadas por hongos que habitan el suelo.

Las actividades antropogénicas, han acelerado la degradación de los sistemas agrícolas y como consecuencia de los sistemas de producción, mismos que  enfrentan el reto de mantener una producción sostenida y describir los sistemas biológicos de cada cultivo, para lograr un impacto en la producción y conservar el medio, consolidando así, la importancia de estudiar el sistema radicular de la planta donde además de las funciones de absorción, transporte de agua y nutrientes al sistema vascular y el anclaje, pone a la planta en contacto con la rizósfera que favorece la proliferación de microorganismos. in embargo, la actividad agrícola ha sido la prueba crucial para la recirculación de los componentes de la naturaleza. A todo ello se sabe que la estructura de las comunidades de hongos no sólo es afectada por la precipitación como parte del clima, si no también lo es por el micro-hábitat que a su vez depende de la vegetación dominante.

Los niveles bajos de fertilidad de maíces criollos utilizados en Quintana Roo explican la influencia de los microsimbiontes  en el rendimiento del maíz en la península de Yucatán. Estos resultados son los más altos a nivel nacional y son semejantes a los consignados en la misma región.

En el suelo se presentan diversas interacciones entre los microorganismos, las cuales influyen sobre el comportamiento y la sobrevivencia de las especies. El equilibrio microbiológico de un suelo se establece como resultado de diversos procesos que involucran una serie de interacciones tanto mutualistas como antagónicas.

Además del efecto biocontrolador de patógenos, se ha comprobado que los microorganismos aportan otros beneficios a las plantas. Por ejemplo, a través de la descomposición de materia orgánica se liberan nutrientes en formas disponibles para la planta; efecto que proporciona el Trichoderma harzianum como un organismo biofertilizante que promueve el crecimiento y desarrollo de los cultivos produciendo metabolitos que estimulan los procesos de desarrollo vegetal.

El Trichoderma harzianum es un hongo saprofito que ha sido aislado comúnmente del suelo en diferentes países del mundo. También se ha encontrado sobre la superficie de las raíces de las plantas, sobre cortezas en descomposición, en el interior de troncos, y sobre otros hongos.

El resultado de esta investigación comprenderá el análisis de la biotecnología como alternativa para favorecer el desarrollo en las actividades agropecuarias, exploración que ofrecerá opciones de manejo en circunstancias reales, donde se evaluará la sobrevivencia del Trichoderma harzianum en el suelo, después de haberlo inoculado, comparando su efecto en el sistema radicular del maíz, así como sus características morfológicas, considerando que la aplicación de este hongo, mejorará las condiciones de las raíces principales  y adyacentes de algunos cereales como lo es el maíz.

Importancia de los hongos

El papel de los hongos que infectan las raíces de las plantas no se relaciona solamente con el ataque y la descomposición de la materia orgánica, sino también con el establecimiento de complejas relaciones con la fauna y la flora del suelo, las cuales pueden ser competencia, mutualismo, depredación y parasitismo. Con respecto a la relación que establecen los hongos fitopatógenos con las raíces de las plantas, una característica es que invaden y se alimentan sobre tejidos vegetales vivos, por lo cual es muy importante que puedan rebasar todos los mecanismos de resistencia de las plantas.

En el suelo como en cualquier otro ecosistema, la estructura y función de las comunidades de hongos (incluyendo a los hongos fitopatógenos) presentan una sucesión de especies, que en la primera etapa de colonización de un tejido senescente participan parásitos débiles, seguidos por hongos saprofíticos primarios que se alimentan de azúcares y compuestos de carbón más sencillos que la celulosa; posteriormente, entran los descomponedores de celulosa y los hongos saprofíticos secundarios que comparten productos de la descomposición de la celulosa; en una etapa final de esta sucesión, participan hongos descomponedores de la celulosa y de la lignina. Sin embargo, en este proceso de colonización debe mencionarse que la colonización de un tejido vegetal joven y sano es ligeramente diferente, ya que solamente un parásito fuerte puede atacar o infectar estos tejidos.

Trichoderma harzianum

  • Generalidades. Es un habitante común del suelo y existe abundante evidencia de que es un agente bio-controlador contra muchos fitopatógenos de ocurrencia normal en suelos agrícolas, su capacidad de sobrevivencia en el suelo dependerá de su habilidad para producir clamidosporas, las cuales le permitirá permanecer en el suelo por largos periodos y sobrevivir  a situaciones de estrés, existe evidencia de que no siempre existe una relación directa entre la actividad del bio-controlador in vitro e in vivo, las causas de lo anterior son variadas sin embargo, los problemas del establecimiento comercial de agentes bio-controladores de enfermedades a nivel radical o de cuello de la planta se han tornado aún más complejo por el mayor conocimiento acerca de la ecología de microorganismo en general, en los últimos años se ha enfatizado  en lo inestable del balance existente entre microorganismos del suelo y los factores climáticos y edáficos que los afectan.

Trichoderma harzianum es un tipo de hongo anaerobio facultativo que se encuentra de manera natural en un número importante de suelos agrícolas y otros tipos de medios. Pertenece a la subdivisión Deuteromycetes que se caracterizan por no poseer, o no presentar un estado sexual determinado. De este microorganismo existen más de 30 especies, todas con efectos benéficos para la agricultura y otras ramas. Este hongo se encuentra ampliamente distribuido en el mundo, y se presenta en diferentes zonas y hábitats, especialmente en aquellos que contienen materia orgánica o desechos vegetales en descomposición, asimismo en residuos de cultivos, especialmente aquellos que son atacados por otros hongos.

Clasificación Taxonómica

  • Familia: Fungy
  • División: Ascomycota
  • Subdivicion: Pezizomycotina
  • Clase: Sordariomycetes
  • Orden: Hypocreales
  • Familia: Hypocreaceae
  • Género: Trichoderma
  • Especie: harzianum

El género Trichoderma harzianum comprende un conjunto de especies sin fase sexual evidente. Presentan micelio septado, conidias generalmente ovaladas, conidioforo hialino noverticilado, fialides singulares o en grupos, conidias unicelulares coloreadas, de rápido desarrollo en medios sintéticos, la colonia se muestra de color verde,básicamente es saprofítico.

La mayoría de cepas de Trichoderma harzianum no poseen etapa sexual, por lo que producen únicamente esporas asexuales. Sin embargo, se conoce la etapa sexual de pocas cepas, pero no han sido consideradas para propósitos de biocontrol. La etapa sexual cuando está presente, corresponde a Hypocrea, que es un hongo Ascomycotina.

Las cepas de Trichoderma harzianum a menudo son rápidamente identificadas en su género por sus características morfológicas distintivas, que incluye rápido crecimiento, el color de las conidias es verde intenso o blanco y una gran cantidad de ramificaciones, pero de manera diferente una pobre estructura de conidióforos.

  • Condiciones de crecimiento. Es un hongo de distribución cosmopolita muy común en suelos, aunque también se encuentra en agua, crece muy bien en temperaturas que oscilan entre 20°C y 28°C; sepuede obtener un crecimiento dentro de un rango de pH de 2,5 a 9,5, pero preferiblemente se desarrolla a un pH neutro o ácido (5,5). Cuando se encuentra en sitios de buena luz esporula rápidamente y en la obscuridad pierde esta capacidad. Es capaz de utilizar un amplio espectro de fuentes de CO2 y N y su resistencia a15 inhibidores microbianos le permiten colonizar casi todos los tipos de suelo, inclusive ácidos y ricos en M.O.

La literatura ha reportado que en suelos húmedos el Trichoderma sobrevivirá más tiempo que en suelos seco, se tiene conocimiento de que el Trichoderma harzianum no sobrevivió bien a la rizósfera de plántulas de haba y chícharo cuando las semillas fueron revestidas con el hongo, esto igualmente no incrementó en la rizósfera de plántulas de chícharo cuando se aplicó conidia del hongo directamente al suelo 1 día antes de la siembra.

Lo ideal sería que el organismo con potencial bio-controlador se encuentre bien adaptado al ambiente, a la planta y al patógeno, de esta manera podría esencialmente sobrevivir y prosperar por un largo tiempo.

  • Características microscópicas. Las características microscópicas por las que se identifica a Trichoderma son:
  1. Fialides. Pueden estar dispuestos regularmente en forma de verticilos, en parejas alternadamente o en disposiciones irregulares. El cuerpo de los fialides es una característica de algunas divisiones, así en la división Pachybasium los fialides son característicamente pequeños y verticales, mientras que en la división Longibrachiatum son alargadas en forma de cilindro, en la mayoría de las cepas las partes terminales de los fialides tienden a ser alargadas y estrechas.
  2. Hifas. Pueden ser anchas y rectas o relativamente angostas y flexibles. La punta de los conidioforos en especies de la división Pachybasiumtermina en una elongación la cual podría ser recta ondulada y espiralada.
  3. Conidias. Existen varias formas de conidias desde globosas, elipsoides, ovoidales y de pequeños cilindros, la parte final en forma estrecha basal y truncada. En general las variaciones de las dimensiones de las conidias en Trichoderma no son grandes; sin embargo, las especies que son parecidas pueden ser usualmente diferenciadas en tamaño. La superficie de las conidias aparecen lisas en la mayoría de las especies en observaciones a través de la luz del microscopio, aunque algunas especies tienen conidias aparentemente lisas y con estructuras adicionales. En algunos grupos de Trichoderma las conidias suelen ser ásperas y rugosas, y las conidias pueden tener proyecciones laterales en forma de balas al exterior en dos especies T. saturnisporum y T. ghanense Los pigmentos de las conidias también son características que varían de color desde cuerpos verdes o plomo o café pero estos colores no son frecuentes; en algunas especies maduras las conidias suelen ser de color verde obscuro y otras suelen ser más pálidas.
  • Clamidosporas. Son muy comunes en las especies de Trichoderma pero estas tienden a ser en forma de globo o elipse, terminal ointercalada, con olores a moho o humedad, de color amarillento o verdoso y de 6-15µm de diámetro en la mayoría de especies.
  • Modo de acción. Este hongo hiperparásito actúa por medio de una combinación de competencia por nutrientes, producción de metabolitos antifúngicos y enzimas hidrolíticas, y micoparasitismo, además produce sustancias promotoras de crecimiento de las plantas. El mismo coloniza las semillas y protege las plántulas en la fase post-emergente de patógenos fúngicos, la aplicación directa al suelo ofrece incluso una protección mayor a los cultivos.

Asimismo se propone que el Trichoderma harzianum induce el crecimiento radicular, ya que se ha reportado  que éste produce ácido 3-indol acético (AIA), sustancia que actúa como hormona vegetal favoreciendo el desarrollo del sistema radical, entre otros beneficios, estas sustancias producidas por Trichoderma harzianum actúan como catalizadores o aceleradores de los tejidos meristemáticos primarios en las partes jóvenes de la planta, acelerando su reproducción celular, logrando que las plantas se desarrollen más rápido en comparación con plantas que no han sido tratadas con dicho microorganismo, el Trichoderma harzianum ha sido obtenido como promotor del crecimiento vegetal en cultivos de berenjena, arveja, frijol, café, tomate, papa, cereales y especies forestales, entre otros.

Para el control de enfermedades de raíces y semillas, se puede hacer una inoculación directa al suelo o a la semilla con este antagonista.

Algunos beneficios agrícolas del Trichoderma harzianum  son:

  1. Ofrece un control eficaz de enfermedades de plantas.
  2. Posee un amplio rango de acción.
  3. Elevada propagación en el suelo, aumentando sus poblaciones y ejerciendo control duradero en el tiempo sobre hongos fitopatógenos.
  4. Ayuda a descomponer materia orgánica, haciendo que los nutrientes se conviertan en formas disponibles para la planta, por lo tanto tiene un efecto indirecto en la nutrición del cultivo.
  5. Estimula el crecimiento de los cultivos porque posee metabolitos que promueven los procesos de desarrollo en las plantas.
  6. Promueve el crecimiento de raíces y pelos absorbentes.
  7. Mejora la nutrición y la absorción de agua.
  8. Protege las semillas agrícolas y botánicas de fitopatógenos.
  9. Puede ser aplicado en compostaje o materia orgánica en descomposición para acelerar el proceso de maduración de estos materiales, los cuales a su vez contendrán el hongo cumpliendo también función de biofungicida.
  10. Favorece la proliferación de organismos benéficos en el suelo, como otros hongos antagónicos.

Origen y clasificación del maíz

La mayoría de los estudios sobre el origen del maíz sugieren que es originario de México-Guatemala. Esto porque en Tehuacán, México, se han encontrado tusas petrificadas de unos 7,000 años de edad, probablemente de un maíz hoy extinto. El teosinte (Euchlaena mexicana), una antigua y aún floreciente especie herbácea salvaje de México y Guatemala, es progenitor del maíz, y que éste es una versión domesticada del teosinte. Esta creencia está basada en que se pueden obtener semillas fértiles de la polinización de maíz con teosinte.

Figura 1. Diferentes etapas del proceso de domesticación del maíz apartir del teosinte, representadas por la evolución del tamaño y forma de la inflorescencia femenina o espiga (escala proporcional). A: teosinte (una sola hilera de granos encerrados en cápsulas uniloculares). B: teosinte modificado, antigua forma de transición (cruce entre teosinte y maíz). C: variedad tunicada de maíz, producto de una mutación y paso crucial en la domesticación (las cápsulas duras del fruto se han transformado en glumas en forma de vainas de las que se pueden extraer fácilmente los granos). D: pequeñas espigas primitivas fruto del cruzamiento entre teosinte y maíz moderno (similares a los hallazgos arqueológicos de hace 7.000 años encontrados en el Suroeste de EEUU y México). E: maíz moderno.

Partes de una planta de maíz

  • Raíz. La raíz de una planta de maíz es fasciculada con un potente desarrollo. Tienen tres tipos de raíces que son los siguientes:
  1. Seminales: Nacen en la semilla después de la radícula para afirmar la planta. No son permanentes.
  2. Permanentes: En este grupo están incluidas las principales y secundarias. Estas nacen por encima de las primeras raicillas en una zona llamada corona. Este grupo constituye el llamado sistema radicular principal.
  3. Adventicias: Nacen de los nudos inferiores del tallo y actúan de sostén en las últimas etapas del crecimiento, absorbiendo a la vez agua y sustancias nutritivas.
  • Tallo. Es erguido, sencillo y nudoso. Tiene surcos longitudinales en la parte inferior. Tiene una altura de unos 2 metros (lo más común aunque hay de mayor altura) con una serie de entrenudos de unos 16 cm.

El primer tallo que emerge de la semilla se llama mesocotilo, que se alarga más o menos según la profundidad de siembra, al final de este tallo se forma la corona y luego el tallo final y las raíces.

  • Hoja. Las hojas son alternas, abrazadoras, anchas, paralelinervias, lanceoladas y ásperas. Su longitud es de 40-45 cm y 6-8 cm de anchura. El número es constante para cada variedad. La planta tiene de 4 a 5 hojas embrionarias que van protegidas hasta que salen a la superficie por el coleoptilo, que se rompe saliendo la primera hoja.
  • Flor. Es una planta monoica, en la cual se distinguen dos tipos de flores: las flores femeninas, que se encuentran en la axila de algunas hojas, están formando una inflorescencia en espiga rodeada por largas brácteas que la cubren por completo. A la espiga se la llama mazorca y está formada por una serie de espiguillas, cada una de las cuales está formada por dos flores de las cuales la inferior aborta. Por lo tanto, cada espiguilla, en caso de fecundación dará un grano. En el extremo de la mazorca se desarrollan unos estilos largos llamados sedas en los cuales cae el polen y se desarrolla el tubo polínico.

La parte central se llama zuro y representa el 15-30% del peso total de la espiga. La flor masculina está en la extremidad del tallo agrupada en panículas que se llaman vulgarmente penachos. Está formada por 3 a 10 filas de espiguillas emparejadas, cada una de ellas compuesta por dos glumas y contiene dos flores con tres estambres cada una siendo las dos flores fértiles. La fecundación es cruzada, cuando se realiza la fecundación con polen de otras variedades puede aparecer granos de coloración diferente.

  • Fruto. Es clasificado como cariópside, fruto seco que no se cae de su soporte. Este proviene de un ovario compuesto. La cubierta del grano está fuertemente adherida al pericarpio.

Etapas de crecimiento del maíz

Para la estandarización de las definiciones, los investigadores del Centro Internacional de Mejoramiento de Maíz y Trigo, han elaborado una guía para identificar las diferentes etapas de crecimiento del maíz. No todas las plantas en el campo llegan a una etapa en particular, al mismo tiempo. Por lo tanto se asume que el cultivo alcanza una etapa específica cuando al menos el 50% de las plantas presentan las características correspondientes.

La homogeneidad de las características permite que estudiantes investigadores se refieran a los problemas de las etapas de crecimiento en específico, procedimiento que también consiente en comparar la fenología de maíz bajo diferentes condiciones ambientales y de tratamientos experimental.

El Cimmyt divide las etapas de crecimiento en dos grandes categorías (Cuadro 1):

  • Vegetativa (V)
  • Reproductiva (R)

Además, las etapas de crecimiento se pueden agrupar en cuatro grandes periodos:

  • Crecimiento de las plántulas (etapas VE y V1)
  • Crecimiento vegetativo (etapas V2, V3… Vn)
  • Floración y la fecundación (etapas VT, R0, y R1)
  • Llenado de grano y la madurez (etapas R2 a R6).   AS

Continuará…

Nansy Ibáñez  Arizpe
Oscar García Ortiz
Pedro Rodríguez Cruz
Asesor: Ing. Isabel Luna Gutiérrez
Universidad Interserrana del estado
de Puebla Chilchotla