El sector vitivinícola global se enfrenta a numerosos desafíos en la actualidad, desde el cambio climático y diversas formas de degradación ambiental hasta graves brotes de plagas y enfermedades. Para afrontar estos retos y proteger los viñedos es necesario desarrollar nuevas herramientas sostenibles. En este contexto, las bacterias simbióticas de nematodos entomopatógenos, específicamente Xenorhabdusspp. y Photorhabdus spp., emergen como posibles agentes de biocontrol ante la Lobesia Botrana o polilla de la vid, debido a su capacidad para producir compuestos bioactivos con propiedades insecticidas y antifúngicas.
Los metabolitos de bacterias simbiontes de nematodos entomopatógenos (NEPs), agentes de control biológico, han emergido como una opción prometedora para la producción agrícola sostenible. En particular, destacan como candidatos para el manejo de nematodos fitoparásitos del género Meloidogyne, plagas que afectan cultivos como tomate, cítricos y viñedos. Estos nematodos no sólo debilitan directamente las plantas, sino que también facilitan infecciones secundarias por patógenos oportunistas, lo que compromete el rendimiento y aumenta los costos de producción.
Un estudio del grupo IN-Vid -dependiente del Instituto de Ciencias de la Vid y el Vino de La Rioja, España– en colaboración con la empresa Artal Smart Agriculture, utilizando bacterias del género Xenorhabdus de la colección de la investigadora Raquel Campos-Herrera, evaluó el efecto de estos metabolitos. Los resultados mostraron que, en condiciones in vitro, los metabolitos causaron inmovilidad en juveniles de M. incognita. Posteriormente, empleando tomate como modelo experimental, se constató también que en condiciones de suelo-planta, se redujo significativamente el índice de daño en las plantas tras dos meses de exposición.
El grupo In-Vid (IN-Vid, http: // www. icvv.es/invid) es un grupo de investigación que tiene como reto a largo plazo reducir la dependencia de los agroquímicos tradicionales en el control de plagas, con especial énfasis del viñedo, centrándose en dos retos específicos: desarrollar bio-herramientas de control de plagas, y entender cómo el manejo agronómico impacta en el agroecosistemas para identificar las actuaciones más sostenibles.
Por otro lado, el estudio también analizó su impacto en organismos no objetivo, específicamente en los NEPs Steinernema feltiae y Heterorhabditis bacteriophora. Si bien no se observaron efectos en la mortalidad ni en la eficacia post-exposición en condiciones in vitro, se detectó una reducción significativa en la capacidad de control de S. feltiae bajo condiciones de suelo-planta a los 15 días. Este efecto disminuyó a los 30 días debido a una menor actividad general de los NEPs.
La hipótesis de esta investigación fue que estas bacterias simbióticas y sus subproductos podrían gestionar de manera efectiva ciertas plagas y enfermedades que representan amenazas significativas para las vides. Por tanto, los objetivos específicos fueron los siguientes:
- 1) evaluar el efecto insecticida y antifúngico de las toxinas solubles producidas por Xenorhabdus y Photorhabdus para controlar plagas y enfermedades en viñedos;
- 2) investigar la actividad disuasoria y antifúngica de los compuestos orgánicos volátiles (COVs) emitidos durante las fermentaciones de Xenorhabdus y Photorhabdus; y
- 3) evaluar si los metabolitos secundarios bacterianos pueden alterar los mecanismos de defensa de las uvas.
Se llevaron a cabo experimentos in vitro para evaluar las propiedades insecticidas y antifúngicas de varios bioproductos derivados de Xenorhabdus spp. y Photorhabdus spp. Para obtener estos bioproductos bacterianos, se inocularon colonias individuales de cada cultivo puro en medio de cultivo Triptone Soya Broth (TSB), manteniendo los cultivos líquidos durante 72 horas bajo agitación orbital continua (150 rpm) a una temperatura de 22ºC en oscuridad. Los subproductos bacterianos resultantes incluyeron los metabolitos secundarios solubles (sobrenadantes libres de células bacterianas y fermentos sin filtrar), los compuestos orgánicos volátiles (COVs) emitidos por los fermentos y las bacterias crudas aisladas.
Para los bioensayos, se utilizaron dos especies de insectos: Philaenus spumarius, el principal vector responsable de transmitir Xylella fastidiosa en Europa, el agente causante de la enfermedad de Pierce en vid; y Lobesia botrana, una de las plagas más significativas económicamente que afecta a los viñedos de todo el mundo. En cuanto a las enfermedades del viñedo, se seleccionó Botrytis cinerea, el patógeno responsable de la podredumbre de la uva. Los experimentos se llevaron a cabo en condiciones controladas. Se emplearon diseños de bloques completamente al azar con múltiples repeticiones (de 2 a 3 veces) para confirmar las observaciones.
Los resultados demostraron que los metabolitos secundarios solubles producidos por las bacterias simbióticas asociadas a nematodos entomopatógenos poseen propiedades insecticidas contra larvas de L. botranay ninfas de P. spumarius, así como actividad antifúngica contra la podredumbre de la uva causada por B. cinerea. Los fermentos bacterianos sin filtrar exhibieron la mayor capacidad insecticida y antifúngica en comparación con los sobrenadantes libres de células bacterianas estudiados contra larvas de L. botrana y B. cinerea, respectivamente. Además, el aislado crudo de la especie Photorhabdus laumondiisubsp. laumondii mostró un grado antifúngico equivalente al del fungicida comercial Bacillus amyloliquefaciens (Serenade® ASO).
Por otro lado, los COVs emitidos por las bacterias, que hasta ahora han sido poco estudiados, mostraron potencial para el control de plagas en las vides. Los COVs emitidos por los fermentos de X. nematophilay P.laumondiisubsp. laumondii demostraron efectos disuasorios para la alimentación y la oviposición contra larvas de L. botranay estados adultos, respectivamente. Además, los COVs emitidos por los fermentos de TSB de X. nematophilay P. laumondiisubsp. laumondii inhibieron más del 60% del crecimiento micelial de B. cinerea en pruebas in vitro y limitaron el área de lesión de B. cinerea al 0.5 % y 2.2 % en ensayos en uvas, respectivamente.
Finalmente, se investigó el efecto preventivo de los COVs en las uvas, demostrando que los compuestos volátiles naturales emitidos por Xenorhabdusy Photorhabdus tenían el potencial de inducir efectos preventivos tanto en uvas dañadas como en uvas sanas después de la cosecha, protegiendo contra posibles infecciones por podredumbre causada por B. cinerea. Los mecanismos específicos son aún desconocidos.
En conclusión, los hallazgos de esta tesis sugieren que Xenorhabdusy Photorhabdus tienen un gran potencial como agentes de biocontrol para el manejo de plagas y enfermedades asociadas a los viñedos. Estas bacterias simbióticas ofrecen una fuente prometedora de nuevas herramientas biológicas para una viticultura sostenible. Sin embargo, se requieren más estudios para evaluar su impacto en organismos no objetivo y garantizar un uso ambientalmente responsable.
Actualmente, el grupo IN-Vid continúa investigando la aplicación de estos metabolitos y NEPs en distintas aproximaciones, tratando de trasladar los resultados más prometedores al viñedo e investigando plántulas de vid como modelo dentro del proyecto SOIL-PRO-VINE (PID2022-136487OB-I00), financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación de España.
Fuente: Grupo IN-Vid del Instituto de Ciencias de la Vid y el Vino de La Rioja, España. Autores: González-Trujillo, M.M., Artal, J., Vicente-Díez, I., Blanco-Pérez, R., Talavera, M., Dueñas-Hernani, J., Álvarez-Ortega, S., Campos-Herrera, R.