Manejo in vitro de Fusarium acuminatum con extractos vegetales adicionados con nanopartículas de óxido de silicio y zinc

In vitromanagement of Fusarium acuminatumwith plant extractsadded with silicon oxide and zinc nanoparticles

Irasema del Rosario Malacara-Herrera irasemarmalacarah@gmail.com

Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro., México

Yisa María Ochoa-Fuentes yisa8a@yahoo.com

Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro., México

Ernesto Cerna-Chávez jabaly1@yahoo.com

Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro., México

Jazmín Janet Velázquez-Guerrero jazzguerrero@hotmail.com

Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro., México

Antonio Orozco-Plancarte antonioorozco25@outlook.es

Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro., México

Agustín Hernández-Juárez chinoahj14@hotmail.com

Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro., México

Luis Alberto Aguirre-Uribe luisaguirreu@yahoo.com

Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro., México

Los sistemas de producción de tipo intensivo han traído considerables daños al suelo (Wall, 2019), siendo una de las consecuencias el desarrollo de patógenos, principalmente hongos (Ampt, van Ruijven, Raaijmakers, Termorshuizen,& Mommer, 2019). Uno de los géneros más importantes es Fusarium (Ramírez-Mares &Hernández-Carlos,2015), que afecta a las plantas provocando marchitez vascular. Dentro de este género se encuentra una de las especies con mayor difusión mundial: F. acuminatum (Seifi, Ketabchi, Aminian, Etebarian,& Kamali, 2014), la cual ocasiona pudrición basal en ajo(Allium sativumL.)y cebolla (Allium cepaL.) principalmente (Ochoa-Fuenteset al., 2012).Este hongo se encuentra asociado a la producción de micotoxinas, en particular tricotecenos (Logrieco, Altomare, Moretti,& Bottalico, 1992). Asimismo, ha sido reportado ocasionando damping off en pino Aleppo (Pinus halepensis) en Argelia (Lazreget al., 2013) y en fruto de kiwi (Actinidia deliciosa) en China (Wanget al., 2015).

Como alternativa para manejar este tipo de enfermedades se han realizado investigaciones sobre el uso de extractos vegetales, metabolitos y aceites esenciales que se encuentran en las plantas; ya que son de bajo costo, amigables con el medio ambiente y no dañan a la salud humana (Villa-Martínez et al., 2015). También ha surgido la nanotecnología que ha tenido auge en sistemas de agricultura sustentable, en la elaboración de plaguicidas nanoparticulados aumentando su efectividad (Marín-Bustamante, Hernández-Flores,& Cásarez-Santiago, 2021).

El objetivo del presente trabajo fue evaluar dos extractos comerciales de la empresa CULTA,S. A.de C. V. adicionados con nanopartículas de óxido de silicio (SiO) y óxido de zinc (ZnO) para potenciar la efectividad de los extractos sobre el crecimiento micelial y la producción de esporas de F. acuminatum.

La cepa del hongo de F. acuminatum fue proporcionada por el Laboratorio de To xicología del Departamento de Parasitología de la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro en Saltillo, Coahuila. Los extractos gobernadora (Larrea tridentata) y mostaza (Sinapis alba) y las nanopartículas SiO y ZnO fueron proporcionados por la empresa CULTA,S.A.de C.V. Se prepararon 12 tratamientos adicionados con nanopartículas, donde se usaron 1,3 y 5 ml de concentrado de nanopartículas de óxido de silicio y zinc previamente activadas y se aforó a 100 ml con extracto vegetal, respectivamente, de modo que los tratamientos se denominaron gobernadora/silicio 1, 3 y 5%, gobernadora/zinc 1, 3 y 5%, mostaza/silicio 1, 3 y 5% y mostaza/zinc 1, 3 y 5%. Los tratamientos evaluados fueron 14,incluyendo como tratamiento positivo a cada extracto vegetal sin nanopartículas, usando diferentes concentraciones (10, 100, 500, 1 000, 3 000 y 5 000 p. p. m.) tomando el extracto crudoa 100%.

Los bioensayos se llevaron a cabo implementado la metodología de medio envenenado con PDA en cajas Petri (Ochoa-Fuentes et al.,2012). Se evaluó el crecimiento micelial para el porcentaje de inhibición mediante la fórmula: % inhibición= crecimiento micelial del testigo -crecimiento micelial del tratamiento / crecimiento micelial del testigo x 100. Para el conteo de esporas se utilizó una cámara de Neubauer (BustilloPardey, 2010).Con los datos de porcentaje de inhibición se calcularon las dosis inhibitorias medias (DI50) mediante un análisis Probit, para evaluar la producción de esporas se realizó un análisis de varianza completamente al azar y una comparación de medias con el método Tukey (p≤ 0.05), utilizando el programa estadístico SAS System versión 9.0 en ambos casos.

Los tratamientos de gobernadora con nanopartículas de óxido silicio y zinc a 5%(tabla 1), presentaron menor Dl50 de 846.61 y 939.63 p. p. m. con respecto al extracto de gobernadora sin nanopartículas, que mostró una Dl50 de 1355 p. p. m., mientras que los extractos de mostaza con nanopartículas de óxido de zinc y silicio a 5% lograron inhibir 50% del hongo a una Dl50 de 757.55 y 894.76 p. p. m. con respecto al extracto de mostaza que presentó una Dl50 de 893.62 p. p. m., en donde se observó que al añadir las nanopartículas a los extractos se requieren menores concentraciones para inhibir el crecimiento micelial del hongo en 50%.

Es importante señalar que no existen reportes científicos relacionados a la determinación de concentraciones inhibitorias de extractos con nanopartículas de silicio y zinc. Sin embargo, Siddiqui, Parveen, Ahmad y Hashem (2019) mencionan que las nanopartículas de zinc poseen actividad antifúngica en Fusarium sp. González-Merino et al. (2021) encontraron que las nanopartículas de óxido de zinc controlan a Fusarium oxysporum en el cultivo del tomate. Por su parte, Huang, Roberts y Datnoff (2011) mencionó que al suministrar óxido de silicio en soluciones nutritivas es menos severala enfermedad causada por Fusarium sp. en plantas de tomate.

La actividad esporulante (tabla 2) disminuyó con el uso de gobernadora/silicio 1, 3 y 5% (1.49, 0.90 y 0.85x10⁶ml^-1) a 3000 p. p. m. con respecto al testigo 19.78 y 18.29x10⁶ml^-1en las concentraciones de 0 y 3000 p. p. m., mientras que los tratamientos con nanopartículas de óxido de zinc promovieron la producción de esporas. En los tratamientos de mostaza con nanopartículas de óxido de zinc y silicio promovieron la esporulación con respecto al testigo en todas las concentraciones evaluadas. Los extractos de gobernadora se han utilizado como estrategia ecológica y se ha demostrado que son una alternativa para un manejo integrado para Fusarium (Peñuelas-Rubioet al., 2017). En un estudio sobre el uso de diferentes productos botánicos, entre ellos mostaza, demostraron que hubo una reducción en la germinación de conidios (Drakopouloset al., 2019).

Figura 1.

Tratamientos del extracto de mostaza con nanopartículas de óxido de zinc

Elaboración propia.

Los tratamientos de mostaza con nanopartículas de ZnO (figura 1) tienen mejor efecto inhibitorio, pero en la esporulación sobresalieron los tratamientos de gobernadora con nanopartículas de SiO. Los extractos adicionados con nanopartículas son efectivos en el control in vitro de F. acuminatum, por lo que los tratamientos que mejor efecto mostraron se evaluarán en invernadero y campo, para de esta manera integrarse como estrategia de manejo de la enfermedad.