actividad antifungica in vitro de extractos
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Trabajo científico sobre: la actividad antifungica a nivel de laboratorio de extractos de plantas.TRANSCRIPT
UNIVERSIDAD VERACRUZANA
FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS
PROGRAMA EDUCATIVO
QUÍMICA INDUSTRIAL
TRABAJO RECEPCIONAL MODALIDAD TESIS
“ACTIVIDAD ANTIFUNGICA in vitro DE EXTRACTOS
VEGETALES INHIBIDORES DE Fusarium oxysporum f. sp. Gladioli y Curvularia f. sp. Gladioli ”
PRESENTA KARENI RAMÍREZ GUERRERO
DIRECTOR INTERNO DRA. ROSALBA ORTEGA JIMÉNEZ
DIRECTOR EXTERNO DRA. VERONICA G. DOMINGUEZ MARTÍNEZ
ORIZABA, VER. FEBRERO, 2009
DEDICATORIASDEDICATORIASDEDICATORIASDEDICATORIAS
A DIOS QUE SIEMPRE HA ESTADO PRESENTE EN MI VIDA A LOS QUE YA NO ESTAN Y SIEMPRE ME ACOMPAÑAN A MIS PADRES A MI HERMANA A TODA MI FAMILIA
AGRADECIMIENTOSAGRADECIMIENTOSAGRADECIMIENTOSAGRADECIMIENTOS A DIOSA DIOSA DIOSA DIOS Gracias por darme la dicha de vivir, por que cada día estas a mi lado cuidándome y guiándome, gracias infinitamente por permitirme concluir mis estudios y sentir tu apoyo incondicionalmente.“Todo lo puedo en Cristo que me fortalece” (Filipenses 4:13). A A A A MI MI MI MI PADREPADREPADREPADRE Papito querido gracias por tu amor y todo tu apoyo que me has dado para formarme como profesionista y al fin podemos verlo culminado. Este triunfo es gracias a ti Te Amo. A A A A MI MI MI MI MADREMADREMADREMADRE Mamita querida gracias por los consejos que me has dado, por tu infinito amor y cuidado, por ser mi mejor amiga y mi ejemplo a seguir. Este triunfo es tuyo ya que sin tu apoyo no lo hubiera logrado, Te Amo. A A A A MI MI MI MI HERMANAHERMANAHERMANAHERMANA Gracias por ser mi confidente, amiga, compañera y una excelente hermana. Gracias por tu amor, consejos y apoyo que me brindaste para continuar y no darme por vencida; tu eres parte de este éxito y ahora puedo compartir contigo la dicha de ver realidad uno de mis sueños. Te quiero mucho AAAA MI MI MI MI ABUELITA ABUELITA ABUELITA ABUELITA Judith Gracias por tu amor incondicional que me has brindado y por consentirme, gracias por existir, te amo y te llevo en mi corazón, eres maravillosa.
A A A A MIS MIS MIS MIS ABUELOSABUELOSABUELOSABUELOS Eusebio, Faustina, Sara y Melquíades. Aunque no están conmigo en estos momentos por que Dios así lo decidió se que
hubieran estado contentos y orgullosos de verme concluir mi carrera, ustedes han sido mi fuente de inspiración. Gracias por todo su amor que me brindaron, por sus enseñanzas que me dejaron, por los momentos maravillosos que viví con ustedes; sus recuerdos nunca los olvidare por que para mi siempre vivirán en mi mente y corazón. Los extraño mucho. Los Amo. A A A A MI MI MI MI S S S S TIOSTIOSTIOSTIOS Roselia y l.ucio, gracias por estar conmigo en los buenos y malos momentos de mi existencia, por ser como mis padres y mostrarme su amor. Quiero compartir este triunfo con ustedes los quiero mucho. Isabel, Zenaida, Emilia, Natanael, Lesly, Delfina, Juana Gracias por ser parte de mi familia, por sus consejos y amor que me han brindado. Los quiero mucho ustedes son parte de este logro. A MIS PRIMOSA MIS PRIMOSA MIS PRIMOSA MIS PRIMOS Edreily a ti mi bebita hermosa por estar con nosotros un año de vida y darme la dicha y la felicidad de tenerte entre mis brazos y sentir tu gran amor, ternura e inocencia; nos has dejado una gran lección de vida. Te extrañamos mucho mi negrita hermosa. Tus recuerdos los llevo en mi corazón y siempre existirás en mi mente. Ediel, Yahir y Obed más que mis primos son como mis hermanos, los quiero mucho y gracias por compartir conmigo momentos de alegría y de tristeza, son lo máximo y este triunfo es de ustedes también.
Asbel, Adai, Libni, Heber, Daniel, Dabereth, Asdieli, Sabdiel, Natali, Naomi, Karina, Ricardo, Rodrigo, Yeilen. Gracias por sus consejos, por existir y compartir momentos inolvidables. Este triunfo que he logrado quiero compartirlo con ustedes. Los quiero mucho. A MAGALY A MAGALY A MAGALY A MAGALY Gracias por brindarme tu amistad, por compartir conmigo momentos inolvidables, por tu apoyo incondicional, por tus consejos, por reír y llorar juntas, por demostrarme el verdadero significado de la palabra amistad. Gracias amiga por ser tan sincera y buena persona, eres una gran amiga. Te quiero mucho A LA UNIVERSIDAD VERACRUZANAA LA UNIVERSIDAD VERACRUZANAA LA UNIVERSIDAD VERACRUZANAA LA UNIVERSIDAD VERACRUZANA Por abrirme las puertas y brindarme la oportunidad de formarme como profesionista en especial a la Facultad de Ciencias Químicas que me cobijo durante el transcurso de la carrera. A LA DRA. ROSALBAA LA DRA. ROSALBAA LA DRA. ROSALBAA LA DRA. ROSALBA Gracias por confiar en mí para la realización de este trabajo, por su ayuda, disposición, paciencia y por el apoyo que me brindó a lo largo de mi carrera. A LA DRA. VERONICAA LA DRA. VERONICAA LA DRA. VERONICAA LA DRA. VERONICA Gracias por su apoyo, tiempo y disposición que me brindó para realizar este trabajo. A LA M.C. LETYA LA M.C. LETYA LA M.C. LETYA LA M.C. LETY Gracias por abrirme las puertas de su laboratorio y compartir conmigo sus conocimientos, por su apoyo y ayuda en la realización de este trabajo.
A MIS SINODALESA MIS SINODALESA MIS SINODALESA MIS SINODALES Q. I. Magdalena Luna Barrera Gracias por sus comentarios y sugerencias, por todos sus conocimientos que compartió conmigo, por ser una excelente maestra y por brindarme su amistad. Dra. Marina Guevara Valencia Gracias por sus consejos, apoyo, y tiempo disponible que me brindó, por su amistad y por ser parte de mis profesores que me formaron como profesionista, aprendí mucho de usted. M.C. Miriam Pastelin Solano Gracias por sus correcciones y sugerencias, me sirvieron de mucho para aprender más. AL DR. CARLOS DIAZAL DR. CARLOS DIAZAL DR. CARLOS DIAZAL DR. CARLOS DIAZ Por su ayuda que me brindó para realizar la parte estadística de este trabajo. A TODOS MIS MAESTROSA TODOS MIS MAESTROSA TODOS MIS MAESTROSA TODOS MIS MAESTROS Gracias por compartir sus conocimientos conmigo y formarme como profesionista. Infinitamente muchas Gracias. A MIS AMIGOSA MIS AMIGOSA MIS AMIGOSA MIS AMIGOS Gracias por la amistad que me han brindado, los momentos que hemos pasado juntos no los voy a olvidar.
El presente trabajo titulado “ACTIVIDAD ANTIFUNGICA in vitro DE
EXTRACTOS VEGETALES INHIBIDORES DE Fusarium oxysporum f.
sp. Gladioli y Curvularia f. sp. Gladioli” se llevó a cabo en el
laboratorio 123 de la Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad
Veracruzana, bajo la dirección interna de la Dra. Rosalba Ortega Jiménez y
la dirección externa de la Dra. Verónica G. Martínez Domínguez (Fac. de
Biología Campus Xalapa).
ÍNDICE GENERAL
INTRODUCCION
1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Justificación 5
Objetivo general 6
Objetivos específicos 6
Hipótesis 7
2 MARCO TEORICO
2.1 La agricultura en el desarrollo económico 9
2.2 Defensa de las plantas 10
2.3 Resistencia de las plantas a plagas y enfermedades 18
2.4 Problemas de los plaguicidas 19
2.5 Extractos vegetales 22
2.5.1 Extractos vegetales utilizados contra patógenos 23
2.6 Hongos fitopatógenos de gladiola 27
2.6.1 Fusarium oxysporum f. sp. Gladioli 28
2.6.2 Curvularia f. sp. Gladioli 31
3 METODOLOGÍA
3.1 Material biológico 35
3.2 Obtención de los extractos vegetales 35
3.3 Análisis y determinaciones 36
3.4 Análisis estadístico 37
5 RESULTADOS Y DISCUSIÓN
5.1 Prueba in vitro 39
INDICE DE FIGURAS
INDICE DE CUADROS
5.1.1 Evaluación de la bioactividad de los extractos aplicados a
Fusarium oxysporum f. sp. Gladioli
39
5.1.2 Evaluación de la bioactividad de los extractos aplicados a
Curvularia f. sp. Gladioli
44
5.2 Análisis de varianza 49
6 CONCLUSIONES 51
7 REFERENCIAS BIBLIOGRAFÍCAS 53
ÍNDICE DE FIGURAS
FIGURA Página
1 Formación de una capa de corcho (CL) entre las zona sanas (H)
e infectadas (I) de la hoja.
12
2 Desarrollo de tilosis en los vasos xilémicos. 13
3 Fusarium oxysporum f. sp. Gladioli 29
4 Curvularia f. sp. Gladioli 32
5 Diagrama de plan de trabajo 34
6 Porcentaje de inhibición de los extractos vegetales evaluados
para Fusarium oxysporum f. sp. Gladioli
40
7 Porcentaje de crecimiento de Fusarium oxysporum f. sp. Gladioli
en los extractos vegetales evaluados.
42
8 Tercera evaluación del crecimiento de Fusarium oxysporum f.
sp. Gladioli en extractos vegetales etanólicos aplicados.
43
9 Porcentaje de inhibición de los extractos vegetales evaluados
para Curvularia f. sp. Gladioli
44
10 Porcentaje de crecimiento de Curvularia f. sp. Gladioli en los
extractos vegetales evaluados.
46
11 Tercera evaluación del crecimiento de Curvularia f. sp. Gladioli en extractos vegetales etanólicos aplicados.
48
ÍNDICE DE CUADROS
CUADROS Página
1 Fungicidas empleados en el cultivo de gladiola 21
2 Porcentaje de crecimiento y porcentaje de inhibición de los
extractos vegetales en Fusarium oxysporum f. sp. Gladioli
39
3 Porcentaje de Crecimiento y porcentaje de inhibición de los
extractos vegetales en Curvularia f. sp. Gladioli
44
4 Resultados del análisis de varianza del crecimiento micelial de
los patógenos en los extractos vegetales etanólicos.
49
INTRODUCCION
La agricultura ecológica, orgánica o biológica enmarca todos los sistemas agrícolas que
promueven la producción sana y segura de fibras y alimentos, desde el punto de vista
ambiental, social y económico y esta basada en un sistema de producción sostenible, en
el cual no se hace uso de fertilizantes, herbicidas o pesticidas químicos, u otras
sustancias tóxicas que pueden llegar a causar algún daño a la salud humana, animal y al
medio ambiente con un fin muy claro, el crecimiento económico y del mejoramiento de
calidad de vida y también una mejora en la ganancia del productor (Lizcano 2007).
En la actualidad se han ido desarrollando diferentes estrategias de contribuir a la
conservación del medio ambiente en el área agrícola con productos biológicos, estos
productos evitan o excluyen insumos externos de síntesis químicas que empobrecen el
suelo contrarrestando la acción de las poblaciones de organismos benéficos,
disminuyendo los nutrientes para las plantas y contaminando fuentes de agua (Lizcano
2007).
El Manejo Integrado de Plagas (MIP) es un método para combatir poblaciones no
deseadas responsables con el medio ambiente. Existen productos biológicos que pueden
llegar a ser muy efectivos para el control de plagas que son sustancias extraídas de
plantas que tiene un efecto antifúngico contra la población dañina y sin contaminación del
recurso suelo y agua (Lizcano 2007).
Las plantas durante su evolución han logrado desarrollar diversos mecanismos de
defensa contra los patógenos, uno de ellos es el desarrollo de metabolitos secundarios
con propiedades antimicrobianas (Shaffer et al 1950-1951; Sekhawa y Prasad 1971).
Diversos autores han estudiado las posibilidades de aplicación de estos compuestos en
forma de extractos para el control de microorganismos fitopatógenos. En México es poco
lo que se ha trabajado al respecto (Escobar y Coronado 1988; Guevara y Velásquez
1984) existiendo una amplia potencialidad de uso de estos extractos dada la tradición
cultural del pueblo mexicano en el uso medicinal de las plantas y el escaso o nulo uso de
fungicidas comerciales por un numeroso sector campesino de escasos recursos
económicos (Montes et al 1990).
1. PLANTEAMIENTO
DEL PROBLEMA
La diversidad de microclimas que existen en México permite el desarrollo de la
“Floricultura” en la mayoría de los Estados de la República, destacando los más próximos
a los grandes centros de consumo (Jaimes 1977).
Entre los principales centros abastecedores destacan por la superficie cultivada el Estado
de México, el Distrito Federal, el Estado de Puebla y Veracruz entre otros (FIRA 1981).
El Municipio de Rafael Delgado, Ver., se caracteriza por la producción de plantas
ornamentales entre las que destacan nardo, azucena y gladiola.
Los productores se enfrentan con varios problemas fitosanitarios en el cultivo de gladiola;
en la presiembra, cosecha y almacenamiento de los cormos debido a que las prácticas
agrícolas que se realizan son de manera empírica.
Entre los hongos fitopatógenos que causan problemas en el cultivo de gladiola se
encuentran Fusarium oxysporum f. sp. , Curvularia f. sp. y Uromyces transversalis. Las
enfermedades producidas por estos hongos fitopatógenos ocasionan daños a los cormos
que van del 40-60%, durante su almacenamiento y en el campo hasta 90-100% (Jaimes
1977) esta problemática preocupa a los productores ya que baja la calidad del producto
así como su comercialización y les ocasiona perdidas económicas importantes. Por lo que
se ven obligados a usar fungicidas para el control de la enfermedad que les ocasionan
dichos hongos; aunque no se han percatado de la contaminación que estos provocan al
medio ambiente, ya que presentan resistencia química a la degradación en suelos,
plantas, animales y en el mismo hombre. Debido a todos los inconvenientes que presenta
el manejo de compuestos sintéticos, se han desarrollado alternativas naturales, entre las
cuales se encuentran el uso de extractos vegetales, con lo que se han obtenido
resultados prometedores; los extractos vegetales tienen la ventaja de ser biodegradables
y manifestar un mínimo impacto negativo sobre la salud humana y el medio ambiente
(Bravo et al 2000; Montes 1996; Vázquez et al 1996).
JUSTIFICACION
En agricultura, los daños ocasionados por los insectos y plagas ocupan el primer lugar,
induciendo el alto uso de insecticidas sintéticos. Esto ha ocasionado efectos adversos en
la salud humana y en el medio ambiente, por lo cual la búsqueda de alternativas naturales
para el combate de fitopatógenos.
La utilización de extractos vegetales para el control de enfermedades representa una
alternativa para el manejo integrado de los cultivos, debido a su bajo costo y al menor
impacto sobre el ambiente.
La problemática generada en cultivos de Gladiola por hongos fitopatógenos como
Fusarium oxysporum f. sp. Gladioli y Curvularia f. sp. Gladioli en la zona de producción;
conduce a la búsqueda de extractos vegetales para combatir las enfermedades causadas
por dichos patógenos y que sean viables para los productores con un menor costo y una
mejor producción.
OBJETIVO GENERAL
Evaluar la actividad antifúngica de algunos extractos vegetales sobre los hongos
fitopatógenos Fusarium oxysporum f. sp. Gladioli y Curvularia f. sp. Gladioli causantes
de enfermedades en cultivos de Gladiola.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Obtener extractos vegetales etanólicos de ajo, cebolla, clavo, semilla de guanábana,
huele de noche y hoja de caña.
Determinar las propiedades antifúngicas de los extractos vegetales sobre Fusarium
oxysporum f. sp. Gladioli y Curvularia f. sp. Gladioli.
HIPOTESIS
Los extractos vegetales de ajo, cebolla, clavo, semilla de guanábana, huele de noche,
hoja de caña, crisantemo y chilcuague tendrán actividad antifúngica sobre cepas de
Fusarium oxysporum f. sp. Gladioli y Curvularia f. sp. Gladioli.
2. MARCO TEORICO
2.1 La agricultura en el desarrollo económico
La literatura, cada vez más abundante, sobre historia, teoría y políticas del desarrollo
económico, ha reconocido el lugar prominente que tiene la agricultura en los países
subdesarrollados, y generalmente ha concluido que el desarrollo económico requiere la
transferencia de grandes masas de población rural fuera de la agricultura (Carl y
Lawrence 1968).
El papel de la agricultura en el desarrollo económico depende fundamentalmente de la
etapa de la historia económica en que un determinado país se halla y, especialmente en
la época en que el progreso económico se vuelve una gran aspiración social, dicho papel
esta por encima de la relación tierra agrícola-población. Por consiguiente, el énfasis
relativo que el estado da a la agricultura, y las formas particulares que tome la política
agrícola, deben variar correlativamente (Carl y Lawrence 1968).
En un sentido fundamental, el progreso agrícola es normalmente un prerrequisito para el
desarrollo industrial. Esto se puede ver claramente en el caso de una economía cerrada,
en donde una de las más importantes condiciones previas para la expansión industrial es
el logro de una tasa de incremento en la producción agrícola que exceda la de la
demanda. El aumento de la producción agrícola apoya y sostiene el crecimiento industrial
de varias maneras. Primero, permite a la agricultura transferir parte de su fuerza de
trabajo a empleos industriales y, a la vez, satisfacer la creciente necesidad del sector no
agrícola. Segundo, aumenta el ingreso agrícola y, por lo tanto, se crea poder de compra
en el sector agrícola, el cuál es necesario para adquirir los nuevos bienes industriales, y
permite ahorros que pueden ser movilizados, por medios directos o indirectos, para
financiar el desarrollo industrial (Carl y Lawrence 1968).
En una economía abierta, con acceso al comercio internacional, la contribución de una
productividad agrícola creciente al desarrollo industrial puede ser menor. En este caso,
una nación determinada puede encontrar que le es más económico importar, debido a
que su ventaja competitiva descansa en la producción, parte de la cuál puede exportar
para comprar (Carl y Lawrence 1968).
El incremento en la productividad agrícola hace importantes contribuciones al desarrollo
económico general y que, al menos dentro de amplios límites, es una de las condiciones
previas para hacer posible un despegue hacia el crecimiento económico sostenido. Sin
embargo, es igualmente claro que el desarrollo industrial urbano crea condiciones mucho
más favorables para aumentar la productividad agrícola (Carl y Lawrence 1968).
A medida que una economía experimenta el desarrollo urbano-industrial, se acelera la
tasa de progreso agrícola de varias maneras. La industrialización aumenta la demanda de
bienes de consumo y crea mercados más favorables para la producción agrícola. Se
estimula la producción de cultivos sobre una base más especializada y eficiente, así como
el desarrollo de las industrias agrícolas, y la integración de la economía rural con la
urbana. La industrialización, asimismo, pone a la disposición de los trabajadores agrícolas
una mayor variedad de bienes de consumo, eleva sus necesidades y les alienta a un
mayor esfuerzo productivo; aparecen así nuevos y mejores productos agrícolas, lo cual
directamente eleva la producción agrícola por hectárea o por hombre (Carl y Lawrence
1968).
2.2 Defensa de las Plantas
Cada una de las especies vegetales se ve afectada por alrededor de un centenar de
diferentes tipos de hongos, bacterias, micoplasmas, virus, nematodos, etc. Con frecuencia
una sola planta es atacada por cientos o miles de patógenos y, en el caso de las manchas
foliares de árboles grandes, probablemente por cientos de miles de individuos de una
misma clase de patógenos. Sin embargo, aun cuando las plantas puedan sufrir daños
considerables o de poca importancia, muchas de ellas sobreviven a los ataques y con
frecuencia continúan su desarrollo normal y llegan a producir buenos rendimientos (Agrios
1985).
Los factores de resistencia morfológica interfieren físicamente con el mecanismo
locomotor y más específicamente con los mecanismos de selección, alimentación
ingestión, digestión y apareamiento. Las sustancias que dan resistencia a las plantas
contra estos organismos incluyen compuestos inorgánicos como selenio, agua, cloruro de
sodio, anhídrido carbónico, metabolitos primarios e intermediarios de ellos como cisteína y
otros aminoácidos aromáticos; y metabolitos secundarios como los isoprenoides,
alcaloides, acetogeninas, glicósidos, fitoalexinas, etc. (Smith 1989).
2.2.1 Defensa estructural
La primera línea de defensa de las plantas ante el ataque de los patógenos es su
superficie, la cual deben penetrar para causar infección. Algunas defensas estructurales
se encuentran ya en las plantas incluso antes de que el patógeno entre en contacto con
ellas. Esas estructuras incluyen la calidad y cantidad de la cera y la cutícula que cubren a
las células epidérmicas, la estructura de las paredes celulares de estas últimas, el
tamaño, localización y forma de los estomas y lenticelas y, por último, la presencia en la
planta de tejidos protegidos por paredes celulares gruesas que obstaculizan el avance del
patógeno (Agrios 1985).
Aunque algunos patógenos se ven imposibilitados de entrar e invadir a las plantas debido
a que éstas presentan estructuras de defensa internas o superficiales preformadas, la
mayoría de ellos logran penetrar en sus hospederos y producir diversos grados de
infección. Sin embargo, incluso después de que el patógeno ha penetrado las estructuras
de defensa preformadas, las plantas muestran varios grados de resistencia que consisten
en la formación de uno o más tipos de estructuras que tienen más o menos una cierta
efectividad para contrarrestar las invasiones posteriores de los patógenos sobre ellas
(Agrios 1985).
Estructuras histológicas
a) Formación de capas de corcho
La infección que ocasionan los hongos, bacterias e incluso algunos virus y nematodos en
las plantas con frecuencia induce la formación de varias capas de células de corcho más
allá de la zona donde se ha producido la infección (figura 1), aparentemente como
resultado de la estimulación que ejercen las sustancias que secreta el patógeno sobre las
células del hospedero. Las capas de corcho no sólo inhiben las invasiones que pueda
intentar el patógeno sobre otras células, sino también bloquean la difusión de cualquier
sustancia que el patógeno pueda secretar. Además, estas capas detienen el flujo de agua
y nutrientes desde las zonas sanas hasta la zona infectada y suprimen la nutrición del
patógeno. De esta forma, los tejidos muertos e incluso el patógeno quedan delimitados
por las células de corcho y permanecen en ese sitio formando una lesión necrótica
(mancha), o bien son expulsados hacia el exterior por los tejidos sanos subyacentes hasta
formar costras que posteriormente se desprenden, librando así al hospedero de la
presencia del patógeno (Agrios 1985).
Figura 1: Formación de una capa de corcho (CL) entre las zona sanas (H) e infectadas (I)
de la hoja.
b) Formación de capas de abcisión
La capa de abcisión consta de una abertura que se forma entre dos capas circulares de
células foliares en torno al foco de infección. Después de que ésta se ha producido, la
lámina media localizada entre esas dos capas de células se disuelve a lo largo del grosor
de la hoja, separando por completo la zona central del resto de la hoja. Gradualmente,
esta zona se seca, muere y se desprende, llevándose consigo al patógeno. De esta
forma, la planta al deshacerse de esa zona infectada junto con unas cuantas células
todavía sanas, impide que el resto de los tejidos de la hoja sean invadidos por el patógeno
o que sean afectados por sus secreciones tóxicas (Agrios 1985).
c) Formación de tilosis
Las tilosis se forman en los vasos xilemáticos de la mayoría de las plantas; la figura 2
muestra el desarrollo de tilosis, vista de un corte longitudinal (A) y tansversal (B) de los
vasos sanos (izquierda) y de los vasos con tilosis. Los vasos de la derecha están
completamente llenos de tilosis. PP= placa de perforación; V=vaso xilémico; CP= células
parenquimatosa del xilema; T= tilosis (Agrios 1985).
Las tilosis son crecimientos excesivos del protoplasto de las células parenquimatosas
adyacentes, las cuales se proyectan hacia los vasos xilemáticos a través de
puntuaciones. Las tilosis presentan paredes celulósicas y pueden, debido a su tamaño y
abundancia obstruir completamente a los vasos (Agrios 1985).
Figura 2: Desarrollo de tilosis en los vasos xilémicos.
d) Depósito de sustancias gomosas
Muchas plantas después de haber sufrido daños o de haber sido infectadas por algún
patógeno, producen varios tipos de gomas alrededor de las lesiones. La función defensiva
que desempeñan las gomas se debe al hecho de que se depositan con gran rapidez en
los espacios intercelulares y dentro de las células que rodean al sitio de la infección,
formando así una barrera impenetrable que encierra por completo al patógeno. De esta
forma el patógeno queda aislado, carece de nutrientes y muere (Agrios 1985).
Estructuras celulares
Las estructuras celulares de defensa abarcan los cambios morfológicos en la pared
celular, de las células que son invadidas por un patógeno. Sin embargo, la efectividad de
estas estructuras como mecanismos de defensa parece ser muy limitada. Se han
observado dos tipos principales de estas estructuras en las enfermedades
ocasionadas por hongos: a) el hinchamiento de la pared celular de las células epidérmicas
y subepidérmicas durante la penetración directa, el cual puede inhibir la penetración del
hospedero y el asentamiento de la infección y b) el recubrimiento de las hifas que
penetran la pared celular al ser envueltas en una vaina que se forma por la extensión
hacia adentro de la pared celular, de tal forma que la rodea e impide su invasión (Agrios
1985).
Reacción de defensa citoplásmica
En algunos casos de hongos poco patógenos y de crecimiento lento que inducen
enfermedades crónicas o condiciones casi simbióticas, el citoplasma de las células
envuelve a los grupos de hifas y el núcleo se extiende hasta el punto donde se divide en
dos partes. En algunas células invadidas, la reacción citoplásmica es anulada y su
protoplasto desaparece en tanto aumente el desarrollo del hongo. Sin embargo, en
algunas de las células invadidas el citoplasma y el núcleo se agrandan. En estos casos, el
citoplasma se hace granular y denso, y varias partículas o estructuras aparecen en él. Por
último, el micelio del patógeno se desintegra y cesa su propagación (Agrios 1985).
Reacción de defensa necrótica: defensa mediante hipersensibilidad
En las relaciones que se establecen entre el hospedero y el patógeno, este último puede
llegar a penetrar la pared celular, pero tan pronto como entra en contacto con el
protoplasto de la célula, el núcleo se desplaza hacia él y en poco tiempo se desintegra y
aparecen en el citoplasma gránulos pardos y en forma de resina, primero en torno al
patógeno y después por todo el citoplasma. Mientras avanza la decoloración del
citoplasma de la célula vegetal y se produce la muerte, las hifas del hongo empiezan a
degenerar (Agrios 1985).
El tipo de defensa necrótico o hipersensitivo es bastante común, particularmente en las
enfermedades que ocasionan los virus, nematodos y hongos parásitos obligados. Al
parecer, los tejidos necróticos aislan al parásito obligado de las sustancias vivas lo cual
conduce a su inanición y muerte (Agrios 1985).
2.2.2 Defensa bioquímica
Aun cuando las características estructurales proporcionen a las plantas varios grados de
defensa contra el ataque de los patógenos, cada vez se hace más evidente que la
resistencia de una planta al ataque de un patógeno no estriba tanto en las barreras
estructurales sino en las sustancias que producen sus células antes o después de haber
producido la infección. Los mecanismos de defensa son de naturaleza química más que
estructural, y que a ellos se debe la resistencia a la infección causada por ciertos
patógenos que muestran algunas plantas (Agrios 1985).
Defensa bioquímica preexistente
a) Inhibidores liberados por las plantas en su medio ambiente
Las plantas exudan una gran variedad de sustancias a través de la superficie de sus
raíces y de sus demás órganos. Sin embargo, algunos de los compuestos que liberan
ciertos tipos de plantas, tienen una función inhibitoria ante el ataque de cierto patógeno.
Los exudados fungitóxicos de las hojas de algunas plantas se encuentran en una
concentración suficiente para inhibir la germinación de las esporas del hongo que se
encuentran en el rocío o en las gotas de lluvia depositadas sobre esas hojas (Agrios
1985).
b) Defensa debida a la deficiencia de algunos nutrientes esenciales al patógeno
Las variedades y especies de plantas que por alguna razón no producen alguna de las
sustancias esenciales para la supervivencia de un parásito son, en consecuencia
resistentes a ellos (Agrios 1985)
c) Defensa debida a la ausencia de antígenos comunes
Las plantas no producen anticuerpos que contrarresten la infección de patógenos tales
como hongos, bacterias o virus, pero es probable que posean algún tipo de respuesta
inmunológica. Cuando se comparan los antígenos de un cierto número de razas de
patógenos con los propios del mismo número de variedades de plantas (cada una de las
cuales está infectada por una o más de esas razas de patógenos), puede demostrarse
que un antígeno específico de cada una de las razas habitualmente lo presentan también
sólo aquellas variedades de planta que son susceptibles a una raza en particular. Cuando
cierta variedad carece de un antígeno que posee una raza particular del patógeno, esa
variedad vegetal es resistente a esta raza, lo cual sugiere que su susceptibilidad y
resistencia se debe a la presencia o carencia de antígenos específicos para ese
patógeno (Agrios 1985).
Defensa bioquímica inducida por el ataque de los patógenos
a) Inhibidores bioquímicos que producen las plantas en respuesta a los daños
ocasionados por el patógeno
Las células y tejidos vegetales responden a los daños ocasionados ya sea por los
patógenos o por agentes mecánicos o químicos mediante una serie de reacciones
bioquímicas que tienden a aislar el agente causal y a sanar la zona afectada. Algunos de
los agentes químicos producidos de esa forma se hallan en concentraciones lo bastante
altas como para inhibir el desarrollo de la mayoría de los hongos y bacterias, que, por lo
tanto, son incapaces de infectar a la planta. Dichos agentes incluyen a la mayoría de los
compuestos fenólicos tales como los ácidos clorogénico y caféico, a los compuestos de la
oxidación de los compuestos fenólicos y a las fitoalexinas (Agrios 1985).
Función de los compuestos fenólicos. Algunos de los fenoles relacionados con la
resistencia a las enfermedades se encuentran profusamente en las plantas ya sea sanas
o enfermas, pero su síntesis o acumulación al parecer aumenta después de haberse
producido la infección, a estos compuestos se les puede denominar compuestos fenólicos
comunes; algunos son tóxicos para los patógenos y se producen y acumulan a un ritmo
mucho mayor después de haberse producido una infección en una variedad resistente
que en una susceptible, ejemplos de estos son el ácido clorogénico, la escopoletina, etc.
Sin embargo, algunos otros fenoles no los producen las plantas sanas, excepto cuando
son estimuladas por algún patógeno o por el daño ocasionado por un agente químico o
mecánico, a estos compuestos se les conoce como fitoalexinas; son sustancias
fungitóxicas que las plantas producen y que inhiben el desarrollo de los microorganismos
patógenos de las plantas (Agrios 1985).
Función de las enzimas que oxidan al fenol en la resistencia a las enfermedades. La
actividad de la mayoría de las enzimas que oxidan al fenol casi siempre es mayor en los
tejidos infectados de las variedades resistentes que en los de las plantas susceptibles que
han sido infectadas o en las plantas sanas. La importancia de la actividad de la
polifenoloxidasa en la resistencia a las enfermedades probablemente se debe a su
propiedad de oxidar los compuestos fenólicos hasta quinonas, las cuales con frecuencia
son mucho más tóxicas a los microorganismos que los fenoles originales (Agrios 1985).
Defensa debida a la síntesis inducida de proteínas y enzimas. Los patógenos que atacan
a las plantas al parecer inducen alteraciones en la síntesis proteínica en la planta que
pueden dar lugar al desarrollo de una resistencia local o de una capa inmune en torno a
las zonas infectadas. La resistencia o inmunidad de las plantas ante un patógeno
depende de la velocidad y el grado de la síntesis proteínica que inducen los patógenos u
organismos similares no patógenos sobre la planta (Agrios 1985).
Defensa debida a la formación de substratos resistentes a las enzimas del patógeno. La
resistencia de las plantas frente a algunos patógenos, al parecer se debe a la presencia o
formación de compuestos que no son fácilmente degradados por las enzimas de los
patógenos que intentan invadirlas. Por lo común, esos compuestos son complejos como
las pectinas, proteínas y cationes polivalentes como el calcio o el magnesio. La
disponibilidad o acumulación de cualquiera de esos cationes cerca de la zona de infección
da como resultado la formación de sales u otros complejos resistentes a la degradación
que ocasionan las enzimas producidas por el patógeno (Agrios 1985).
Defensa debida a la inactivación de las enzimas del patógeno. Varios compuestos
fenólicos o los productos de su oxidación, inducen resistencia a la enfermedad debido al
efecto inhibitorio que ejercen sobre las enzimas del patógeno más que sobre el patógeno
mismo. En algunas enfermedades, cuanto más resistentes son las variedades de la
planta, mayor es su contenido de polifenoles y, aun cuando esos fenoles no inhiban el
desarrollo del patógeno, inhiben la actividad de sus enzimas pectinolíticas y con ello
contribuyen a la resistencia de la planta (Agrios 1985).
Defensa debido a la destoxificación de las toxinas del patógeno. Por lo menos en alguna
de las enfermedades en las que el patógeno produce toxinas, la resistencia a la
enfermedad es la misma que la resistencia a las toxinas. Se sabe que la destoxificación
de algunas toxinas, como en el caso del ácido fusárico, la piricularina, etc., es un
fenómeno bastante común en las plantas y que tiene una importante función en la
resistencia a la enfermedad (Agrios 1985).
Defensa debida a la alteración de las vías biosintéticas. El daño o infección de las plantas
activa una condición fisiológica de tensión, durante la cual con frecuencia la respiración
aumenta y se activan varias enzimas. Bajo algunas de esas condiciones se producen
nuevas enzimas y se sintetizan con gran rapidez varios compuestos relacionados con esa
condición fisiológica, los cuales se acumulan en concentraciones que resultan tóxicas
para muchos microorganismos (Agrios 1985).
2.3 Resistencia de las plantas a plagas y enfermedades
Al igual que los seres humanos y los animales, las plantas tienen sus propios mecanismos
de defensa para protegerse del ataque de los patógenos y plagas. Estos abarcan desde
elementos físicos de disuasión, como las espinas, hasta sustancias bioquímicas que o
bien actúan como señales químicas en el ecosistema, enviando señales por vía de los
sentidos como el gusto y el olfato para disuadir la actividad de los herbívoros (inhibidores
de la alimentación), o bien son directamente tóxicas y hasta pueden causar esterilidad o
impedir que se alcance la madurez sexual. En algunos casos también puede estimular a
los depredadores y a los patógenos de las plagas (Lampkin 2001).
Se conoce una amplia gama de sustancias que influyen en la actividad de las plagas y
que incluyen aminoácidos, azúcares, inhibidores de la germinación y del crecimiento
como las enzimas, fenoles, alcaloides y saponinas. Generalmente actúan como complejo
de sustancias, sin que haya un compuesto individual que por sí solo sea responsable de
un efecto particular. La ventaja de ello es que a una plaga o patógeno le será mucho más
difícil superar la resistencia de la planta (Lampkin 2001).
Los patógenos causantes de enfermedades pueden mantenerse bajo control mediante
una gama similar de mecanismos. Un factor importante en la resistencia al desarrollo de
los hongos, es la solidez de la capa cuticular cerosa y la morfología de las estomas. Es
posible que los diversos tipos de tricomas que cubren la superficie de la planta actúen
como una barrera física o sean una fuente de compuestos defensivos como taninos y
fitoalexinas, un término que engloba diversos compuestos con propiedades
antimicrobianas (Lampkin 2001).
Las fitoalexinas inhiben el desarrollo de los hongos patógenos en tejidos hipersensitivos, y
se forman o activan solamente en condiciones de estrés, cuando las células huésped
entran en contacto con el patógeno. La reacción defensiva solamente se produce en
células vivas y la fitoalexina no es específica en su toxicidad contra los hongos, aunque
los hongos pueden presentar diferentes sensibilidades frente a ella. El estado de
resistencia no es hereditario, a diferencia del sistema inmunológico de los animales. Las
fitoalexinas necesitan producirse en suficiente cantidad y se cree que la sensibilidad a una
enfermedad puede deberse a la incapacidad que tiene el hongo causante de la infección
para estimular la formación de la fitoalexinas o a su capacidad para poder tolerar el nivel
de fitoalexinas producida (Lampkin 2001).
Además de las sustancias producidas por la propia planta, ciertas bacterias del suelo
producen sus propios plaguicidas naturales cuando son estimuladas por una planta que
corre el riesgo de ser atacada. Los patógenos oportunistas, sobre todo hongos,
aprovechan las heridas ya existentes para invadir la planta. Las bacterias responden a
estas señales químicas nadando hacia el lugar de la herida, donde producirán toxinas
venenosas para los hongos (Lampkin 2001).
2.4 Problemas de los plaguicidas
Los plaguicidas son productos agroquímicos diseñados para combatir las diversas plagas
que atacan los cultivos agrícolas y las hortalizas. Se clasifican en tres grupos principales:
insecticidas, funguicidas y herbicidas, nematicidas, molusquicidas y acaricidas (Cremlyn
1990).
El uso creciente de diversos tipos de plaguicidas en el mundo moderno ha conducido a un
mayor énfasis en la posibilidad de una severa contaminación ambiental surgida de su uso.
Donde se aplique un plaguicida, ya sea en el follaje, en la semilla del cultivo, o en el suelo,
existe la posibilidad de que algo del material persista y pueda conducir a una severa
contaminación del ecosistema (Cremlyn 1990).
La producción agrícola ha crecido sustancialmente en los grandes países en desarrollo
como Brasil, México, China e India, debido a la gran demanda de productos agrícolas y a
la industrialización de la agricultura. Se considera que más del 60% de la población
económicamente activa en los países en desarrollo depende de la agricultura. Entre los
daños ambientales a largo plazo ocasionados por el uso indiscriminado de los plaguicidas
está la contaminación irreversible de los suelos, de los mantos friáticos, de aguas
manantiales y costeras, y su inclusión en la cadena alimenticia (Cebrián 1998). En los
últimos 20 años se triplicó la producción y aplicación de dichas sustancias hasta suman
hoy más de 4 millones de toneladas siendo esto verdaderamente preocupante ya que la
mayoría de los plaguicidas son una amenaza para la salud del hombre y para el medio
ambiente (Restrepo 1992).
Algunos de los problemas asociados al empleo de plaguicidas son los siguientes:
• Los plaguicidas suelen ser productos químicos ajenos al medio y que poseen el
potencial de poder alterar una amplia gama de ecosistemas, comenzando con el
suelo y sus microorganismos y llegando hasta los animales superiores. Este
trastorno puede ser provocado por toxicidad directa, pero a menudo los efectos
son más: ruptura de las cadenas alimentarias, debilitamiento de los sistemas
inmunológicos o confusión de las señales químicas por las que se comunican
muchos organismos.
• Los residuos de plaguicidas se acumulan en los alimentos para la nutrición
humana, un factor asociado cada vez más a las alergias y otras enfermedades;
estos problemas son ahora motivo de preocupación de más alto nivel.
• Los plaguicidas han sido relacionados con cánceres, leucemia en niños y defectos
de nacimiento.
• Muchos plaguicidas son directamente tóxicos para los seres humanos: los
envenenamientos por plaguicidas son comunes y afectan tanto a los trabajadores
que los aplican como a las personas que ingieren alimentos contaminados.
• El proceso de fabricación de plaguicidas también contamina el medio ambiente,
sea por accidente o por emisiones rutinarias (Lampkin 2001).
Los gobiernos gradualmente comienzan a tomar medidas para reducir el problema de los
plaguicidas introduciendo normas ambientales más rigurosas y, en algunos casos,
especialmente en países en desarrollo, la prohibición de un número considerable de los
plaguicidas existentes (Lampkin 2001). En el cuadro 1 se muestran los fungicidas
empleados en el cultivo de gladiola, se describen sus características principales y se
menciona el principio activo así como a la familia química a la que pertenecen.
Cuadro 1: Fungicidas empleados en el cultivo de gladiola
Funguicida Principio
activo
Familia
química
Características
Folicur Tebuconazole Triazoles
Tiene un nivel de efectividad muy
alto, tiene efecto preventivo, curativo
y en algunos casos erradicativo.
Inhibe la biosíntesis del ergosterol; su
falta perturba las funciones de las
células, afectando el crecimiento de
los hongos, hasta su muerte [1].
Manzate Mancozeb Ditiocarbamato
Forma una barrera protectora frente a
los hongos, actúa por contacto y
también en forma preventiva. Altera
la respiración celular [2].
Captan Captan Ptalamidas Interfiere el mecanismo de
respiración de los hongos por lo que
inhibe la germinación de las esporas
y dificulta el crecimiento y desarrollo
miceliar. [3]
2.5 Extractos vegetales
Las plagas (insectos y patógenos) constituyen la principal limitante de la producción
agrícola. Su control se ha basado, tradicionalmente, en el uso de productos químicos
sintéticos, muchos de los cuales han producido, como efecto secundario, problemas de
desequilibrio ambiental, de salud humana y el surgimiento de poblaciones de plagas más
agresivas y resistentes a ellos (FAO 2002).
En su intento para reducir el daño que los hongos ocasionan a las cosechas, el hombre
ha provocado desequilibrio, desde el punto de vista ecológico, debido a que en su lucha
por controlarlos, también le causa daños a la fauna benéfica reguladora y, desde el punto
de vista ambiental, genera contaminación del agua, suelo y de los productos que son
consumidos por la población (Cruz 2000; Luchini 2000; Tomomassa 1997). Por estos
motivos, los agricultores ecológicos rechazan el empleo de plaguicidas y en su lugar
favorecen una aproximación global al control de plagas que incluyen; la diversificación de
los cultivos por medio de las rotaciones y los cultivos mixtos; el abonado orgánico para
estimular la actividad biológica del suelo; y la utilización cuidadosa de técnicas
seleccionadas de control biológico, de extractos naturales de plantas y de minerales
(Lampkin 2001).
En los últimos años, la sociedad mundial ha priorizado los aspectos ambientales,
conduciendo muchas investigaciones hacia el descubrimiento de nuevas materias
bioactivas que puedan ser empleadas en el Manejo Integrado de Plagas (MIP), con
menos efectos negativos al ambiente por tratarse de productos naturales (Bianchi et al
1997; Bowers y Locke 2000).
En la naturaleza existen de 250 000 a 500 000 especies vegetales, de las cuales se
estima que al menos el 10% han sido estudiados en sus aspectos químicos y propiedades
biológicas. Esta temática no es nueva, se había dejado en el olvido por un largo periodo
de tiempo y recientemente, el interés ha sido renovado valorando la diversidad de
estructuras químicas en la búsqueda de nuevos compuestos bioactivos (Piñol 2001).
Los productos de origen vegetal han sido, en las últimas dos décadas, mayormente
estudiados en su parte química, con énfasis en los metabolitos secundarios, los cuales
están implicados en el control biológico contra patógenos o plagas, y en ciertos casos
activando procesos de defensa en la planta, brindando una protección preventiva (Kagale
et al 2004).
2.5.1 Extractos vegetales utilizados contra patógenos
La extracción y el empleo de algunas de las sustancias implicadas en los mecanismos de
defensa de las plantas pueden ayudar a incrementar la resistencia de los cultivos, sobre
todo en los casos más intratables de problemas de plagas y enfermedades. Los
horticultores ecológicos han adoptado desde hace tiempo el empleo de extractos de
plantas. Los preparados de cola de caballo, cebolla, ajo y rábano rusticano se emplean
contra las enfermedades criptogámicas, el último contra la Monilia en los árboles frutales.
Los extractos de ortiga, helecho, ajenjo y manzanilla se han utilizado contra los pulgones
(Lampkin 2001).
Se cree que gran parte del efecto de los extractos de plantas sobre las enfermedades,
más que deberse a algún tipo de toxicidad directa, se produce por el fortalecimiento
estructural de la planta, incrementando su resistencia a la penetración de los micelios de
los hongos y a las picaduras de insectos, o bien estimulando un desarrollo vigoroso para
superar un ataque. Con los insectos los extractos pueden ser repelentes o pueden ser
directamente tóxicos (Lampkin 2001).
Matthes y Schearer descubrieron que los extractos de tanaceto inhibían la alimentación
de los escarabajos de patata adultos, pero estos resultados no se confirmaban en
experimentos al aire libre. Los extractos de cebolla muestran ser efectivos contra el mildiu
de la patata, pero únicamente en el laboratorio (Lampkin 2001).
Extractos de ciertas plantas han mostrado ser efectivos de forma segura, incluso cuando
son preparados por el agricultor sin disponer de equipamientos o conocimientos
sofisticados. Un ejemplo lo constituyen las acederas (Rumex s.p.), cuyo difícil control
como malas hierbas se debe en gran parte a su resistencia a todo tipo de patógenos y
plagas de insectos, lo que parece indicar que tiene un mecanismo de defensa
particularmente bien desarrollado (Lampkin 2001).
Otro extracto vegetal que ha demostrado claramente su eficacia procede de las semillas
del nim, un árbol ampliamente extendido por las regiones secas de los trópicos y
subtrópicos. Sus hojas, frutos y semillas contienen diversas sustancias activas, la más
importante es la azadiractina. La importancia de los extractos de nim en comparación con
otros potentes plaguicidas vegetales reside en que sólo hay un ligero efecto por contacto;
su efecto sobre los insectos beneficiosos es limitado por que la sustancia ha de ser
ingerida (Lampkin 2001).
Desde tiempos remotos se han usado aceites esenciales de plantas de especias por sus
cualidades preservativas y se sabe que los antiguos egipcios utilizaban aceites de canela
(Cinnamomum zeylanicum Blum.), clavo (Syzygium aromaticum Merr.) y casia (Cassia
spp.) para el proceso de momificación de sus muertos (Bullerman et al 1977). A mediados
del siglo XX (Maruzzella y Balter 1959) mostraron la posibilidad de usar estos productos
para combatir hongos fitopatógenos, particularmente en los casos de Fusarium
oxysporum f. sp. lycopersici Snyd. & Hand., F. oxysporum f. sp. conglutinans Snyd. &
Hand.; también había una drástica reducción del desarrollo micelial con los aceites de
pasto limón (Cymbopogom citratos Shied.), mejorana (Origanum majorana L..), cebolla
(Allium cepa L.), orégano (Origanum vulgsre L.), pimienta (Pimienta dioca L.), tomillo
(Thymus vulgarius L.) y clavo (S. aromaticum). También se han estudiado las propiedades
antifúngicas de algunos de los componentes de estos productos como el aldehído
cinámico de la canela, el mentol de la hierbabuena (Mentha piperita L.), el eugenol del
clavo y la pimienta gorda (Bullerman et al 1977). Los aceites esenciales combinados de
Ocimum canum, Chenopodium ambrosioides y Lippia alba fueron tóxicos contra un amplio
rango de hospederos, entre los que estaban R. solani, Alternaria solani, A. alternata, F.
moniliforme y F. oxysporum f. sp. vasinfectum (Dubey y Kishore 1987).
• C. nocturnum
(Bravo et al 2000) reportan que C. nocturnum sobresalió entre las 97 especies botánicas
por su efecto funguicida sobre Fusarium moniliforme Sheldon. También (Hernández et al
2007) mencionan la actividad funguicida de extractos crudos de C. nocturnum contra
Colletotrichum gloeosporides (Penz.) Penz y Sacc. Igualmente han encontrado que polvos
y extractos metabólicos de C. nocturnum inhiben el crecimiento micelial y esporulación de
Fusarium sp. aislado de ciruela mexicana (Spondias purpurea L) (Bullerman et al 1977).
• Pithecellobium dulce
Polvos de hojas de Pithecellobium dulce inhibieron en un 80% el crecimiento micelial de
R. stolonifer aislado de Fresa (Fragaria x ananassa Duch.) y los extractos acuosos de
esta especie vegetal inhibieron en un 44% la infección de los frutos de fresa (Bautista et al
2003).
• P. punctatum Elliot
Sus extractos registran antecedentes de actividad antimicrobiana sobre Bacillus subtilis,
Micrococcus luteus, Staphylococcus aureus, Mucor sp. y Aspergillus niger, y también
sobre Enterococcus faecalis y Mycobacterium phlei, así como actividad antifúngica sobre
algunos dermatofitos y actividad antiviral . Del extracto clorofórmico de P. punctatum se
aisló poligodial, un sesquiterpeno dialdehídico con actividad contra Cladosporium
sphaerospermum y también se han identificado sesquiterpenoides y flavonoides (Vivot et
al 2007).
• Acanthospermum australe (Loefl.)
Presentó actividad antifúngica contra Candida cladosporioides, Fusarium oxysporum y
algunos dermatofitos. Asimismo, existen estudios fitoquímicos que indican presencia de
alcaloides, flavonoides y terpenos (Vivot et al 2007).
• Allium Sativum
El ajo es considerado por algunos la más extraordinaria de todas las plantas medicinales.
Ejerce una excelente acción depuradora, microbicida, desinfectante, revulsiva (que
provoca inflamación superficial para sustituir otra más profunda), tonificante, vermífuga,
antirreumática, alta presión, etc. (Sosa 1997).
• Allium cepa
La cebolla tiene gran prestigio como planta útil en la curación de numerosas
enfermedades. Es estimulante, antiinfecciosa, diurética, vermífuga y antirreumática.
Regenera el organismo, alivia las enfermedades pulmonares y bronquiales, estimula las
funciones digestivas (Sosa 1997). El extracto de cebolla demostró inhibición de
crecimiento de la bacteria Xanthomonas campestres pv. Campestres. La cebolla es uno
de los plaguicidas naturales más conocidos y utilizados a nivel mundial para el control de
insectos (Stauffer et al 2000).
• Chilcuague
Las raíces de chilcuague (Heliopsis longipes) se usan como anestésico local,
desparasitante y condimento de alimentos; además tiene actividad insecticida y fungicida.
Experimentos in vitro han mostrado que el extracto crudo de la raíz de esta planta tiene
actividad fungicida contra C. lindemuthianum, ya que inhibe su crecimiento micelial y la
germinación de sus esporas (Salgado 2008).
Existen reportes de diversas plantas usadas por su poder fungicida para combatir
diversos hongos entre ellos Fusarium y Curvularia; entre los cuales destacan (Grainge y
Ahmed 1988):
Fusarium Oxysporum f. sp
• Allium cepa
• Allium sativum
• Cestrum diurnum
• Heliopsis longipes
• Laurus nobilis
• Betula lenta
• Thymus vulgaris
• Avena sativa
• Curcuma amada
• Lycopersicon lycopersicum
• Piper nigrum
Curvularia f. sp
• Acacia loculata
• Allium cepa
• Origanum majorana
• Allium sativum
• Capsicum annuum
• Thymus vulgaris
• Heliopsis longipes
2.6 Hongos fitopatógenos de gladiola
En México se cultivan 2 594.25 hectáreas de gladiola, de las cuales el estado de Puebla
(San Martín Texmelucan y Atlixco) se siembra el 54% (SAGARPA, 2001), y el resto en el
estado de México, Michoacán, Morelos, y Veracruz (Leszczyñska y Borys 1994). De las
enfermedades del cultivo, se ha asumido que Fusarium oxysporum f. sp. Gladioli y
Curvularia son las causantes de la pudrición del cormo en el campo y a Penicillium en
almacén (Larson, 1992; Leyva, 1992).
En México, se cultiva el gladiolo con rotaciones periódicas en las diferentes áreas, por el
problema de diseminación de enfermedades fungosas de gran persistencia en el suelo,
causadas por los patógenos Fusarium y Curvularia. De manera que si un cormo se
encuentra enfermo o sano y se cultiva en un suelo infestado, es suficiente para asegurar
que las plantas se contaminen con la enfermedad (Gardezi et al 2001). Actualmente, en
las condiciones de producción comercial del gladiolo, sólo es posible sembrar una vez en
el mismo terreno y esperar de seis a ocho años para volver a cultivarlas en el mismo lugar
para no tener problemas fitopatológicos (Leszczyñska y Borys 1994).
Muchos de los hongos que ocasionan infecciones en las plantas son parásitos facultativos
que viven en el suelo y algunas de las enfermedades más destructivas son causadas por
ellos. Las raíces de las plantas son las más atacadas, sobre todo en suelos muy
húmedos, pudiendo ser también afectadas hojas, tallos, frutos, semillas, las cortezas y
madera central de árboles (Agrios 1985). Los hongos constituyen el grupo más importante
entre los agentes causales de tipo infectivo que provocan enfermedades de las plantas. El
número exacto de hongos fitopatógenos se desconoce, pero se estiman en un número
superior a las diez mil especies, pertenecientes a diversas categorías taxonómicas
(Asocolflores 1995).
2.6.1 Fusarium oxysporum f. sp. Gladioli
Distribución
(Massey 1926) indica que la pudrición por Fusarium oxysporum f sp. Gladioli, observada
al inicio de 1912, constituye una de las enfermedades más importantes de los cormos en
los Estados Unidos, en donde afecta cerca del 75% de los lotes cultivados; los daños
aumentan aún más durante el almacenamiento de los cormos cuando hay incrementos de
temperatura y humedad.
(García y Alfaro 1985) manifiestan que de 121 aislamientos de Fusarium en cormos de
gladiolo, 100 fueron de F. oxysporum, 11 de F. roseum, 10 de F. solani. Al probar la
capacidad patogénica (Cp) de estas especies, encontraron que la mayoría de las cepas
de F. oxysporum fueron altamente patogénicas y sólo una cepa de F. roseum presentó
estas características, mientras que las cepas de F. solani mostraron no ser patógenas.
En México, al daño por Fusarium oxysporum se le conoce como pudrición café, marchitez
o fusariosis del gladiolo y este patógeno ocasiona daños que van desde un 40-60%
durante el almacenamiento, y en condiciones favorables puede llegar hasta 100% (Jaimes
1977).
Características del hongo
La colonia de Fusarium de 1 a 3 días presenta un color blanco, posteriormente toma
tonalidades naranja o violeta-lila, su micelio es seco y velloso (Bonifaz).
En medio de cultivo este hongo produce abundantes microconidios generalmente
unicelulares; los macroconidios son muy variados en cuanto al tamaño y número de
septas, predominando los de tres con un tamaño 25 a 41 x 3.5 a 4.8µ.; estos son
gradualmente atenuados hacia ambas terminaciones, cilindros en la parte central, algunas
veces pedicelados y usualmente curvados en toda su longitud como se observan en la
figura 3. Las clamidiosporas son globosas de paredes lisas o rugosas, intercalares o
terminales y usualmente presentes en conidios. Los esporodoquios con 2mm de diámetro
formándose de los 7 a 14 días, siendo generalmente de color salmón (Massey1926).
Figura 3: Fusarium oxysporum f. sp. Gladioli
(Booth 1971) ubica a Fusarium oxysporum dentro de la sección “elegans” reportando que
en medio de cultivo esta especie tiene una tasa de crecimiento mayor de 2.5cm de
diámetro después de cuatro días, dando una coloración pálido, salmón, rosa o violeta,
siendo su micelio estriado, suave algodonoso y a veces rugoso, sobre todo en cultivos
viejos; los microconidios son abundantes uni o bicelulares de forma oval, elipsoidal o
alantoides, cuyo tamaño varía de 5 a 12 x 2.2 a 3.5µ; estos nacen sobre fiálides laterales
simples derivadas de la hifa o bien sobre fiálides derivadas de conidióforos laterales
cortos. Los macroconidios son curvados, falcados, de paredes delgadas, de 3 a 7 septas,
siendo más comunes las de 3 cuyas medidas son 27 a 46 x 3 a 5µ, son fusoides-
subulados y ocasionalmente fusoides-falcados; las clamidiosporas son abundantes,
terminales o intercalares y ocasionalmente en pares o bien en cadenas, sus paredes
pueden ser lisas o rugosas.
Síntomas y daños
(Massey 1926) al describir los daños por Fusarium oxysporum f. sp. Gladioli indica que
las lesiones en los cormos al momento de la cosecha, aparecen como pequeñas
pudriciones húmedas, irregulares, circulares y alargadas, generalmente sobre los lados de
la parte media basal. Estas en un principio son rojizas y pequeñas, se torna café–
negruzcas cuando dañan al cormo completamente. Los daños más característicos de esta
enfermedad es la presencia de cordoncillos concéntricos en las lesiones las cuales son
hundidas debido al rápido secado y contracción de los tejidos.
(García y Alfaro 1985) mencionan que los síntomas en follaje son un amarillamiento de la
hoja que comienza por los extremos hasta acabar desecándose; otro tipo de síntoma
muy común en este órgano es el “asta de toro”, sobre todo en los primeros estadios de su
desarrollo curvándose la hoja tomando el aspecto de cuerno. Estos mismos autores
reportan los síntomas en cormos de cuatro formas:
a) Decoloración y obscurecimiento de los haces vasculares donde exteriormente
aparecen pequeñas manchas de color marrón bien delimitadas.
b) Podredumbre marrón. Este síntoma se nota en cualquier lugar del cormo, pero
principalmente cerca de la base en la zona central. No se presenta la decoloración
vascular del apartado anterior.
c) Podredumbre basal seca. Se da sólo en la base del cormo, alrededor de la zona de las
raíces y el tejido afectado es muy delgado, tomando una coloración marrón claro, poco
visible al principio pero después toma un color marrón oscuro o negro, quedando el área
afectada deprimida.
d) Cormos momificados. Esto es frecuente en el almacén, donde los cormos se recubren
de micelio blanco y su textura es esponjosa y dura.
2.6.2 Curvularia f. sp. Gladioli
Distribución
(Young 1954) reporta a Curvularia Lunata en el estado de Oregón el cual fue introducido
a través de cormos dañados, y menciona que este hongo ha prevalecido durante varios
años en los Estados del Sureste de la Unión Americana.
(Bald y Brian 1954) coinciden con Young mencionando que Curvularia Lunata es la
enfermedad más importante en Florida, Alabama, California y San Diego cuando se
presentan condiciones de alta temperatura y de humedad.
En México a Curvularia f. sp. Gladioli se le conoce como mancha foliar y pudrición de
tallo, según Leyva este hongo daña a plantas del campo y a cormos en almacén
causando pérdidas hasta de un 75%; pero sin embargo es menos importante que
Fusarium y que Stromatinia (Leyva 1992).
Características del hongo
(Parmelee 1956) logró determinar en base a la biología y morfología del hongo así como
al tamaño de los conidios y a la presencia del hilum que es Curvularia f. sp. Gladioli y no
a Curvularia Lunata como la especie que ataca al gladiolo; en la primera el tamaño de
los conidios va desde 21 a 38.6 x 9 a 17.2µ, mientras que en la segunda el tamaño de
los conidios va desde 17 a 35 x 8 a 16 .4µ. Los Conidióforos son simples o ramificados y
son dobladas en los puntos donde se originan los conidios. La parte central del
conidióforo suele ser más oscura y más amplia que la del final donde se forman los
conidios, la hinchazón de la célula central del conodióforo por lo general da un aspecto
curvo como se observa en la figura 4.
Figura 4: Curvularia f. sp. Gladioli
Síntomas y daños
(Parmelee 1956) reporta por primera vez a Curvularia sp., en Canadá, atacando cormos
que manifiestan pequeñas lesiones ligeramente hundidas de color oscuro, con más
intensidad en los bordes que en el centro.
(García y Alfaro 1985) señalan que sobre las escamas del cormo se ve manchas y
rayas alargadas cuyo color va del marrón claro a oscuro; estas manchas corresponden a
lesiones de forma irregular y de color negruzco sobre la superficie de dicho órgano. Las
yemas, sobre todo las de la parte baja del cormo, suelen aparecer bordeadas por una
mancha de color oscuro.
Los síntomas de Curvularia f. sp. Gladioli, aparecen como manchas necrosadas en la
punta de los cormos, las hojas algunas veces muestran necrosis. Para el control
recomiendan aspersiones con captan u otro fungicidas aplicados contra Botrytis y el
tratamiento con agua caliente a 56°C para los cormos (Kelling y Niebisch 1986).
3. METODOLOGIA
Figura 5: Diagrama de plan de trabajo
Búsqueda de información
bibliográfica
Selección de plantas con
acción inhibitoria reportada
Obtención de los extractos
vegetales
Preparación de medio de
cultivo Agar Papa Dextrosa
(APD)
Prueba in vitro
Evaluación de la inhibición del
crecimiento radial
Resultados
Evaluación del crecimiento
radial
Análisis estadístico
El presente trabajo se realizó en colaboración con la M.C. Leticia Bravo Luna. El
aislamiento de los patógenos se llevó a cabo en el Laboratorio de Fitopatología del Centro
de Desarrollo de Productos Bióticos del Instituto Politécnico Nacional en Yautepec,
Morelos. La evaluación de los extractos vegetales se llevaron a cabo en el Laboratorio
120 de la Facultad de Ciencias Químicas, en el periodo comprendido de Agosto-
Diciembre 2009.
3.1 Material biológico
Las cepas de los hongos de Fusarium oxysporum f. sp. Gladioli y Curvularia f. sp. Gladioli
se aislaron de cormos de Gladiola que presentaron síntomas de enfermedad los cuales
fueron proporcionados por los productores del municipio de Rafael Delgado, Ver.
3.2 Obtención de los extractos vegetales
El material vegetal utilizado para la preparación de extractos fueron: ajo, cebolla, clavo,
fruto de guanábana maduros, hojas de huele de noche y hojas de caña. El ajo, la cebolla
y clavo fueron comprados en el mercado Melchor Ocampo de la ciudad de Orizaba, Ver.
De la hoja de caña se obtuvieron tres extractos ya que se estudiaron 3 generaciones
(HC1, HC2 y HC3).
La cebolla, hoja de caña y huele de noche se desinfectaron con solución de hipoclorito de
sodio al 1% y se cortaron en trozos pequeños; a los ajos se les quitó la cáscara y se
picaron. A la especie de clavo se le retiró todo material extraño como piedra, basura, etc.
De los frutos de guanábana se les retiró la pulpa conservando las semillas las cuales se
lavaron con agua destilada y posteriormente se trituraron.
Los extractos vegetales de cebolla, ajo, huele de noche, hoja de caña, clavo y semilla de
guanábana fueron preparados de acuerdo a la metodología de Ahmad y Prasad (1995):
se pesaron 100g de cada muestra y se colocaron en matraces separados adicionándoles
1000mL del disolvente, se dejaron reposar durante 48 horas a temperatura ambiente.
Luego se filtraron en papel Whatman No.10 y se concentraron en un rotavapor marca
Büchi, a excepción de los extractos alcohólicos E1 (extracto alta temperatura de
chilcuague), E2 (extracto macerado de chilcuague) y extracto de crisantemo que fueron
proporcionados por el equipo de trabajo del Laboratorio de Fitobioquímica, Departamento
de Biotecnología y Bioquímica, del CINVESTAV campus Irapuato.
3.3 Análisis y determinaciones
Evaluación de la inhibición del Crecimiento Radial
La evaluación de la bioactividad se realizó in vitro con cepas de los hongos de Fusarium
oxysporum f. sp. Gladioli y Curvularia f. sp. Gladioli midiendo el halo de crecimiento del
hongo respecto al testigo.
Se preparó medio de cultivo Agar Papa Dextrosa (APD): 39g en 1000 ml de agua
destilada. Este se pesa en papel aluminio usando la balanza analítica, se transfiere a un
matraz Erlenmeyer y se agrega el agua destilada, se esteriliza en autoclave a 15 libras
durante 15 minutos, y luego se dispone en cajas Petri estériles.
La actividad antimicrobiana de los extractos etanólicos se evalúo mediante el método de
difusión en medio sólido por impregnación de discos de patógeno. Se agregaron 0.1mL de
los extractos etanólicos vegetales de: ajo, cebolla, clavo, E1, E2, semilla de guanábana,
huele de noche, HC1, HC2, HC3, crisantemo al medio APD contenido en cajas Petri y se
plaquearon con una varilla de vidrio de 9 x 7cm en ángulo de 90°.
Las cepas de los patógenos en estudio se conservaron en medio de cultivo APD; con un
sacabocado se perforaron las cepas para obtener discos los cuales se colocaron en el
centro de la caja Petri con medio de cultivo y extracto etanólico vegetal. Las cajas se
sellaron, se etiquetaron y se incubaron a temperatura ambiente.
En este trabajo se realizaron 3 evaluaciones del diámetro del hongo que se indican como:
1: al segundo día, 2: al quinto día y 3: séptimo día. Con esta medida se calculó el
porcentaje de crecimiento y el porcentaje de inhibición.
La evaluación de las cajas Petri se realizó durante siete días; midiendo el diámetro del
crecimiento del hongo en 4 direcciones al segundo, quinto y séptimo día, tomando como
valor final, el promedio de dichas mediciones para calcular el % de crecimiento y el % de
inhibición de cada extracto.
Se realizaron 5 repeticiones de cada extracto para obtener datos representativos
estadísticamente y se hizo un testigo.
Los resultados obtenidos se evaluaron considerándose activo los extractos que
presentaron un porcentaje de crecimiento menor o igual al 80% y un porcentaje de
inhibición mayor o igual al 20% (Márquez et al 2007).
3.4 Análisis estadístico
El diseño experimental del estudio consideró como variables estadísticas 2 especies de
hongos y 6 extractos etanólicos con la misma concentración. Se realizaron 3 mediciones
del diámetro de la colonia de cada hongo en función del tiempo al segundo, quinto y
séptimo día. Con los valores obtenidos, se realizó el análisis de varianza con el programa
estadístico Minitab 15.
4. RESULTADOS Y
DISCUSION
5.1 PRUEBA in vitro
5.1.1 Evaluación de la bioactividad de los extractos aplicados a Fusarium
oxysporum f. sp. Gladioli
El cuadro 2 presenta el porcentaje de crecimiento y de inhibición de los extractos
empleados para Fusarium oxysporum f. sp. Gladioli, cada extracto mostró una respuesta
diferente para inhibir el crecimiento del patógeno.
Cuadro 2: Porcentaje de crecimiento y porcentaje de inhibición de los extractos vegetales
en Fusarium oxysporum f. sp. Gladioli
Los extractos vegetales utilizados presentaron capacidad para inhibir los patógenos que
atacan a la gladiola, aunque no todos mostraron el mismo potencial biológico; estudios
hechos por (Rai y Mares 2003) demuestran que las plantas a través de su proceso
evolutivo han mostrado mecanismos de defensa que involucra entre otros la síntesis de
metabolitos con propiedades antifúngicas que pueden ser usados contra hongos que
atacan humanos, animales y cosechas.
1 2 3
Extractos Crecimiento Inhibición
Crecimiento
Inhibición
Crecimiento
Inhibición
Clavo 0 100 0 100 0 100 E1 71.03 28.97 40 60 37.94 62.06 E2 73.34 26.66 61.38 38.17 60.63 39.37 Semilla de guanábana 0 100 0 100 0 100 Cebolla 74.61 20.39 76.15 23.85 74.18 25.82 Ajo 0 100 61.92 38.08 81.0 19
Figura 6: Porcentaje de inhibición de los extractos vegetales evaluados para Fusarium
oxysporum f. sp. Gladioli
En la figura 6 se observa que el extracto de clavo y el de semilla de guanábana
presentaron 100% de inhibición en las evaluaciones en la que se realizó la medición,
ambos extractos se consideraron como los mejores comparados con los otros ensayados.
(Maruzzella y Balter 1959) encontraron en pruebas in vitro acción inhibitoria de los aceites
esenciales de orégano (Origanum vulgare), clavo (Thymus vulgaris) y cebolla (Allium
cepa) contra Fusarium oxysporum f. sp. conglutinans, F. oxysporum f. sp. lycopersici y
Verticillium alboatrum; respectivamente. Estas propiedades que han reportado de los
aceites esenciales mencionados ayudan a demostrar que el clavo tiene gran capacidad de
inhibición, no tan solo su aceite esencial si no también su extracto etanólico ya que inhibió
por completo a Fusarium oxysporum f. sp. Gladioli.
El eugenol principio activo del clavo es uno de los más fuertes inhibidores de enzimas
procesado y esta relacionado con compuestos como metil-or acetileugenol que puede
cambiar esta propiedad (Pepeljnjak et al 2004). Por lo que considero que si se usa aceite
esencial, extractos acuosos, extractos con solventes o polvos de clavo van a presentar
grado de inhibición para los patógenos, solo restaría determinar si todos tendrían el
mismo grado de inhibición o influiría su preparación.
0
20
40
60
80
100
%
CLAVO E1 E2 SEMILLA DEGUANABANA
CEBOLLA AJO
EXTRACTOS
INHIBICION DE EXTRACTOS
1
2
3
Los extractos de semilla de guanábana presentaron 100% de inhibición para Fusarium, al
respecto (Bories et al 1991; Rupprecht et al 1990) han reportado que la familia de las
Annonaceaes presentan actividad antibacterial, tóxica, antitumoral y pesticida.
Los extractos de E1 (extracto alta temperatura de chilcuague), E2 (extracto macerado de
chilcuague) y cebolla aumentaron su inhibición al transcurrir los días del tratamiento;
aunque no tuvieron un porcentaje de inhibición igual a 100% se consideran activos ya que
tuvieron inhibición mayor del 20%; probablemente debido a que cada planta produce
diferentes metabolitos secundarios con propiedades y características que las hacen
diferentes entre ellas.
La afinina es la alcamida mayoritaria en las raíces de Heliopsis longipes y es la principal
responsable de los efectos biológicos específicos observados, entre los que se pueden
considerar la acción de anestésico local, el estímulo organoléptico, así como la actividad
insecticida y bactericida (García 2004); En dicho trabajo determinaron la presencia de
alcamidas y sus propiedades, pero no probaron su actividad biológica por lo que en el
presente trabajo se demostró su actividad inhibitoria contra Fusarium.
El extracto de ajo fue el único que mostró un comportamiento diferente, se esperaba que
el porcentaje de inhibición aumentara con el paso de los días, sin embargo fue
disminuyendo, aunque tuvo un porcentaje de inhibición mayor de 20% y se considera
activo, probablemente su respuesta se deba a la concentración del extracto; ya que esta
fue alta y no inhibió como se esperaba.
El porcentaje de inhibición de la primera evaluación fue bajo en comparación con las
otras evaluaciones, esto probablemente se deba a que el hongo aun no se adaptaba al
medio para desarrollarse o bien se consumió el principio activo. En la segunda y tercera
evaluación se observó un porciento de inhibición constante, para todos los extractos
excepto el extracto de ajo el cual tuvo una respuesta variable ya que con el paso de los
días después de su inoculación, su acción biológica fue disminuyendo
Los extractos de clavo, E1, E2, semilla de guanábana, cebolla y ajo evaluados para
Fusarium oxysporum f. sp Gladioli se consideran activos ya que presentaron un
porcentaje de inhibición mayor o igual al 20%. Aunque el extracto de semilla de
guanábana y clavo fueron los que causaron mayor inhibición, los extractos E1, E2 y
cebolla tuvieron un porcentaje de inhibición menor al de guanábana y clavo.
Figura 7: Porcentaje de crecimiento de Fusarium oxysporum f. sp. Gladioli
en los extractos vegetales evaluados.
Los extractos de clavo y semilla de guanábana (figura 7) no permitieron el crecimiento de
los hongos demostrando así su alta capacidad para inhibir el crecimiento de Fusarium
oxysporum f. sp. Gladioli. Mientras que el extracto de cebolla y ajo fueron los que
permitieron un mejor crecimiento del patógeno.
0
20
40
60
80
100
%
CLAVO E1 E2 SEMILLA DEGUANABANA
CEBOLLA AJO
EXTRACTOS
CRECIMIENTO DEL PATÓGENO
1
2
3