TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO
Instituto Tecnológico de Torreón
TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TORREÓN
DIVISIÓN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIÓN
PROGRAMA DE MAESTRIA EN CIENCIAS DEL SUELO
"RELACIÓN DE CARACTERÍSTICAS EDAFOCLIMATICAS CON LA EXPRESIÓN DE AISLAMIENTOS FUNGICOS NATIVOS
ENTOMOPATÓGENOS"
Tesis que presenta:
SARA GABRIELA MARES DE LEÓN
Como requisito parcial para obtener el grado de:
MAESTRO EN CIENCIAS EN SUELOS
Director de Tesis:
DR. Jorge Arnaldo Orozco Vidal
TORREÓN, COAHUILA, MÉXICO
JUNIO 2018
i
Tesis elaborada bajo la supervisión del comité particular de tesis la cual
ha sido aprobada y aceptada como requisito parcial para obtener el
grado de:
MAESTRO EN CIENCIAS EN SUELOS
COMITÉ PARTICULAR
DIRECTOR DE TESIS: ________________________________________ DR. JORGE ARNALDO OROZCO VIDAL
CO DIRECTOR DE TESIS: ______________________________________
M.B. ZAIDA CRISPÍN DEL RÍO
ASESOR: ___________________________________________ M.C. JUAN CABRERA REYES
ASESOR: ____________________________________________ DR. MIGUEL ANGEL SEGURA CASTRUITA
ii
AGRADECIMIENTOS
Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología por brindarme el apoyo
económico para la realización de este proyecto.
Al Instituto Tecnológico de Torreón y al personal administrativo, por darme la
oportunidad de pertenecer al área de Posgrado.
A todos los profesores que formaron parte de mi formación como maestra en
ciencias en suelos, ya que sin ellos no hubiera obtenido las herramientas
necesarias para desarrollarme en este ámbito profesional.
A la M.B. Zaida Crispín del Rio quien fue un gran apoyo para seguir adelante
para la culminación del proyecto, al igual que los asesores: Dr. Jorge Arnaldo
Orozco Vidal y el M.C. Juan Cabrera Reyes.
A la M.C. Carmen Benítez por el apoyo estadístico en este proyecto.
A Armando Nahle por tus ánimos y amor.
iii
DEDICATORIA
A Dios y a mis padres que me dieron la fortaleza de seguir adelante y que a
través de los años me han dado gran amor y soporte para llegar a donde
estoy al día de hoy, los amo.
iv
ÍNDICE DE CONTENIDO
AGRADECIMIENTOS ................................................................................... ii
DEDICATORIA ............................................................................................. iii
ÍNDICE DE CONTENIDO ............................................................................. iv
ÍNDICE DE CUADROS ................................................................................ vi
ÍNDICE DE FIGURAS ................................................................................. vii
RESUMEN ................................................................................................. viii
SUMMARY ................................................................................................... ix
1. INTRODUCCIÓN ................................................................................ 10
1.1. Objetivo general ............................................................................... 13
1.1.1. Objetivos específicos ................................................................ 13
1.2. Hipótesis .......................................................................................... 13
2. REVISIÓN DE LITERATURA .............................................................. 14
2.1. El suelo y sus componentes microbianos ........................................ 14
2.2. Hongos entomopatógenos ............................................................... 16
2.2.1. Dispersión de conidios y transmisión ........................................ 19
2.2.2. Mecanismo patogénico ............................................................. 20
2.2.3. Métodos para aislar hongos entomopatógenos en suelo .......... 21
2.3. Beauveria bassiana ......................................................................... 22
2.4. Trichoderma ..................................................................................... 23
2.5. Metarhizium anisopliae .................................................................... 24
2.6. Factores limitantes en la expresión hongos entomopatógenos ....... 24
2.6.1. Humedad relativa ...................................................................... 25
2.6.2. Temperatura .............................................................................. 26
2.6.3. Textura de suelo ....................................................................... 26
2.6.4. Materia orgánica ....................................................................... 27
2.6.5. pH.............................................................................................. 28
2.6.6. Conductividad eléctrica ............................................................. 29
2.7. Influencia de los agroquímicos ........................................................ 29
v
2.8. Cultivo del nogal .............................................................................. 30
2.8.1. Importancia económica del nogal pecanero .............................. 31
2.8.2. Principales plagas del nogal pecanero ...................................... 34
2.9. Maíz ................................................................................................. 34
2.9.1. Importancia económica del maíz ............................................... 35
2.9.2. Principales plagas del maíz ....................................................... 36
2.10. Uso de plaguicidas para combate de plagas ................................. 36
2.11. Impacto ambiental y en la salud del uso de los plaguicidas........... 39
2.12. Manejo Integrado de Plagas .......................................................... 41
2.13. Biocontrol ....................................................................................... 41
2.14. Análisis de correspondencia canónica ........................................... 42
3. MATERIALES Y MÉTODOS ............................................................... 45
3.1. Zona de estudio ............................................................................... 45
3.2. Colección de muestras de suelo ...................................................... 46
3.3. Incubación de hongos entomopatógenos ........................................ 47
3.4. Aislamiento a partir de insecto infectado ......................................... 48
3.5. Aislamiento a partir de agar ............................................................. 48
3.6. Análisis físicos y químicos de las muestras compuestas ................. 49
3.7. Obtención de datos ambientales ..................................................... 50
3.8. Análisis de datos .............................................................................. 50
4. RESULTADOS Y DISCUSION ............................................................ 52
4.1. Aislamientos determinados .............................................................. 52
4.2. Características fisicoquímicas del suelo y ambientales durante el
ciclo agrícola primavera-verano 2016 ..................................................... 55
5. CONCLUSIONES ............................................................................... 65
6. RECOMENDACIONES ....................................................................... 66
7. LITERATURA CITADA ........................................................................ 67
vi
ÍNDICE DE CUADROS
Cuadro 2.1. Hongos utilizados para el control biológico………..…… 17
Cuadro 2.2 Ejemplos de modo de acción de insecticidas en plagas
y mecanismos de resistencia……………………………. 39
Cuadro 3.1 Determinaciones fisicoquímicas del suelo……………… 51
Cuadro 4.1 Aislamientos expresados en los tres sitios de estudio,
durante el ciclo agrícola primavera-verano 2016……… 53
Cuadro 4.2 Porcentaje de expresión de aislamientos nativos de
hongos entomopatógenos (n: 25 muestras por sitio)..... 54
Cuadro 4.3 Características fisicoquímicas del suelo de los tres
sitios de estudio ………………....................................... 57
Cuadro 4.4 Características ambientales de los tres sitios de estudio 58
Cuadro 4.5 Valores estadísticos de los factores fisicoquímicos y
ambientales contra la presencia de hongos…………… 60
vii
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 2.1 Colección de hongos entomopatógenos del Centro
Nacional de Referencia de Control Biológico ………..… 18
Figura 2.2 Comportamiento del volumen de la balanza comercial
internacional de nuez pecanera de México en el periodo
2003 a 2015…………………………….………………….. 33
Figura 2.3 Comportamiento del área sembrada con nogal
pecanero a nivel nacional en el periodo 1985 a 2015, en
los principales estados productores …………................ 34
Figura 3.1 Sitios de muestreo de izquierda a derecha: Predio
nogalero 1, predio nogalero 2 y predio de maíz forrajero
3……………………………………………………………... 47
Figura 3.2 Recolección de muestras de izquierda a derecha: suelo
colocado en caja Petri, obtención de muestra de suelo
por método de la barrena para análisis fisicoquímico…. 48
Figura 3.3 Incubación de cajas Petri en horno de laboratorio…….. 49
Figura 4.1 Ordenamiento de las especies de hongos ordenadas
en ambas dimensiones según sus similitudes.………… 59
Figura 4.2 Representación de gradiente de variables relacionadas
por cuadrante sobre la presencia de hongos
entomopatógenos…………………………………………. 62
viii
RESUMEN
La expresión de aislamientos fúngicos nativos de entomopatógenos de tres
especies de Trichoderma sp., Beauveria sp. y Metarhizium sp. se evaluaron
en relación con las características fisicoquímicas del suelo y ambientales
durante el ciclo agrícola primavera-verano 2016. Los hongos se evaluaron en
tres cultivos en La Comarca Lagunera, dos cultivos de nogal pecanero y un
cultivo de maíz forrajero, cada uno con sus diferentes manejos agronómicos.
Se correlacionaron seis variables del suelo, tres ambientales contra cuatro
aislamientos nativos de hongos entomopatógenos utilizando la correlación
canónica para obtener un modelo en el cual se conociera el grado de
asociación existente entre el grupo de variables del suelo, grupo de variables
ambientales y el grupo de variables de los hongos, así como el grado de
participación de cada una de ellas en el modelo.
De las nueve variables analizadas sólo seis fueron las que mostraron
asociación importante con las variables de los hongos. Las variables del suelo
que mostraron mayor asociación con las variables químicas de los hongos
fueron, en orden de importancia, las siguientes: pH, humedad relativa,
conductividad eléctrica, materia orgánica, radiación y arena. El análisis del
comportamiento de grupos de variables en sistemas áridos y semiáridos, en
este caso de la región de La Laguna, no se encontró reportado en la literatura
científica.
ix
SUMMARY
The expression of native entomopathogenic fungal isolates from three species
of Trichoderma sp., Beauveria sp. and Metarhizium sp. were evaluated in
relation to the physical and chemical characteristics of the soil and the
environment during the spring-summer agricultural cycle 2016. The fungi were
evaluated in three crops in La Comarca Lagunera, two pecan-nut cultivation
and one forage maize crop, each with different agronomic management. Six
soil variables were correlated, three environmental variables against four
native isolates of entomopathogenic fungi using the canonical correlation to
obtain a model in which the degree of association between the group of soil
variables, group of environmental variables and the group of fungal variables,
as well as the degree of participation of each of them in the model.
Of the nine variables analyzed, only six were those that showed an important
association with fungal variables. The soil variables that showed the greatest
association with the chemical variables of the fungi were, in order of
importance, the following: pH, relative humidity, electrical conductivity, organic
matter, radiation and sand. The analysis of the behavior of groups of variables
in arid and semi-arid systems, in this case of the La Laguna region, was not
reported in the scientific literature.
10
1. INTRODUCCIÓN
El suelo proporciona un ambiente único para la existencia de diversos
organismos benéficos que incluyen especies especializadas como lo son los
hongos entemopatógenos (Pulleman et al., 2012). Estos hongos tienen gran
potencial como agentes controladores causales de infecciones fungosas a
poblaciones de insectos constituyendo un grupo con más de 750 especies y
diseminados en el medio ambiente (Díaz et al., 2006)
El suelo es el mejor sitio para determinar su ocurrencia al ser considerado
un ambiente natural al depositar sus esporas y permanecer en el por alguna
duración en su ciclo de vida (NouriAiin et al., 2014; Hussain et al., 2014) Los
hongos juegan un papel importante en la regulación de poblaciones de
insectos plaga en la agricultura y bosques; hongos del género Beuveria,
Metharhizium e Isaria poseen el mayor potencial para el control biológico
(Clifton et al., 2015).
Esta biodiversidad en el suelo proporciona servicios de regulación, como lo
es el control biológico de plagas por medio de estos hongos (Food and
Agricultural Organization, 2016). Son considerados alternativas importantes
para revertir la dependencia del uso de plaguicidas peligrosos en la
producción agrícola (Hussain et al., 2014) mediante su uso con implicaciones
positivas al medio ambiente al optar por la producción orgánica sin afectar la
productividad de las plantas y la salud humana (Sorby et al., 2003).
Existe un interés creciente en la exploración de la ocurrencia natural de estos
microrganismos para el control de plagas (Namasivayam et al., 2015), esta
exploración ha sido desarrollada a nivel mundial por diversos autores,
quienes reportan la obtención de cepas principalmente de Beauveria y
1. Introducción
11
Metarhizium, desde los suelos de Palestina y en cultivos de EUA (Ali-Shtayeh
et al., 2003; Clifton et al., 2015).
Este conocimiento en la composición de especies locales y su distribución
en diferentes tipos de habitas es importante si las poblaciones nativas de
hongos entomopatógenos serán manejadas para facilitar el control de plagas
de insectos en agrosistemas (Meyling y Eilenberg, 2006) ya que los
aislamientos nativos tendrán compatibilidad ecológica con las especies de
plagas y un menor riesgo de impacto significativo en organismos no objetivo
en comparación con aislamientos introducidos (Sevim et al., 2010), así como
la adaptación de humedad, temperatura, tolerancia U.V. del área (Imoulan et
al., 2011) y las propiedades del suelo (Garrido-Jurado et al., 2011).
México cuenta con gran variedad de ecosistemas, y el aislar hongos
entomopatógenos nativos para ser utilizados en el control biológico toma
importancia para conservar el ecosistema, explotar la biodiversidad y tener
un manejo de plagas más eficiente (Williams et al., 2013), sin embargo no
son frecuentes los estudios de hongos del suelo en predios agrícolas que se
encuentran en zonas áridas y semiáridas (Samaniego y Chew, 2007) debido
a la sensibilidad que poseen hacia los factores abióticos como temperatura,
radiación y humedad relativa (Borisade y Magan, 2015); sin embargo es
posible aislar esporas nativas de hongos en este tipo de suelos ya que las
características edáficas, la introducción de vegetación y la humedad pueden
modificar la diversidad del suelo hasta la aparición de especies no típicas en
estos suelos (Samaniego y Chew, 2007)
El área de Torreón Coahuila es considerada un territorio semi desértico con
climas secos a semi cálidos (Améndola et al., 2005) el cual, cuenta con un
importante flujo económico gracias al cultivo del nogal. No obstante, se logró
1. Introducción
12
aislar anteriormente la cepa nativa de Metarhizium spp en un cultivo de nogal
ubicado en el ejido Hormiguero, el cual cuenta con un manejo agronómico
de forma orgánica (Rosales et al., 2007).
Es así, que en el presente trabajo se aislaron hongos entomopatógenos en
tres predios con diferente manejo agronómico, y examinar la influencia entre
propiedades físicas y químicas de los suelos sobre la presencia de varias
especies de hongos entomopatógenos, con el fin de obtener datos para
determinar qué tipo de manejo en el cultivo del nogal es mejor para contar
con mayor proporción de la cepa y así generar conocimiento para una
eventual introducción al biocontrol con cepas nativas.
1. Introducción
13
1.1. Objetivo general
Relacionar la expresión de aislamientos fúngicos nativos con el
contenido de materia orgánica, pH, conductividad eléctrica, y
porcentaje de textura del suelo con la humedad relativa, temperatura
promedio y radiación del medio ambiente en tres predios de la
Comarca Lagunera.
1.1.1. Objetivos específicos
Aislar e identificar los asilamientos con actividad entomopatógena en
los tres predios de estudio.
Relacionar los valores de porcentaje de materia orgánica, pH,
conductividad eléctrica, % de limo, % de arcilla, % de arena que están
altamente relacionados con la expresión de cada aislamiento fúngico
aislado.
Relacionar los valores de porcentaje de temperatura promedio,
radiación y humedad relativa que están altamente relacionados con la
expresión de cada aislamiento fúngico aislado.
1.2. Hipótesis
La expresión de aislamientos fúngicos nativos entomopatógenos de la
Comarca Lagunera se determina bajo condiciones específicas de
contenido de materia orgánica, pH, conductividad eléctrica, porcentaje
de textura de suelo, humedad relativa, temperatura promedio y
radiación.
14
2. REVISIÓN DE LITERATURA
2.1. El suelo y sus componentes microbianos
A través del tiempo se le ha otorgado múltiples definiciones al suelo, desde
la más sencilla como “aquel que le otorga soporte a las plantas”, hasta llegar
a una definición más compleja que actualmente es aceptada por la USDA, la
cual define que es un cuerpo natural que comprende a sólidos (minerales y
materia orgánica), líquidos y gases que ocurren en la superficie de las tierras,
que ocupa un espacio y se caracteriza por uno o ambos de los siguientes:
horizontes o capas que se distinguen del material inicial como resultado de
adiciones, pérdidas, transferencias y transformaciones de energía y materia
o por la habilidad de soportar plantas en un ambiente natural (USDA, 1999).
El suelo involucra un estudio interdisciplinario debido a su formación por la
interacción entre la atmosfera, biosfera, litosfera e hidrosfera; su relación en
el ámbito social, económico, político y ambiental otorga una verdadera
apreciación a este recurso frente a los desafíos mundiales actuales y futuros,
con una visión más amplia con otras disciplinas (Brevik et al., 2015).
El patrón edáfico también es diverso y está determinado por las condiciones
topográficas, geomórficas y climáticas de las zonas. Los xerosoles y
yermosoles son suelos típicos de climas secos o semisecos. En los macizos
montañosos se presentan los litosoles y regosoles calcáricos (Villarreal y
Encina, 2005).
Los organismos presentes en el suelo se clasifican en: macro fauna, micro
fauna y microbios (Pulleman et al., 2012). La macrofauna incluye a los
invertebrados con un diámetro mayor a 2 mm, como las lombrices, las
2. Revisión de literatura
15
termitas y hormigas que proporcionan una estructura al suelo (Bottinelli et al.,
2015). Los microbios del suelo poseen un ancho de cuerpo menor a 100 μm,
son los organismos más abundantes del suelo, y en un solo gramo de suelo
se estima que contiene diez mil especies, los microbios más estudiados son
las bacterias y hongos (Wall et al., 2012).
El número total de microorganismos en el suelo, su composición y actividad
están sujetos a diferentes variaciones geográficas. Existe siempre una
regularidad conectada estrechamente con las condiciones geográfico-
ecológicas, que determinan la existencia de los microorganismos. De primera
importancia resulta la cantidad y composición de sustancias orgánicas en los
suelos, ya que constituyen la base de la nutrición de los microorganismos;
así como los regímenes hídricos y térmicos del suelo, que ejercen una
influencia muy fuerte en su actividad vital (Universidad Autónoma de Nayarit,
2008).
Desde este punto de vista, el suelo es un hábitat o ecosistema, y no un
sustrato, al representar una mezcla compleja de fracciones orgánicas e
inorgánicas con agua y organismos vivos.
Desde un énfasis ecológico, esta actividad biológica nos brinda a los
humanos beneficios de su ecosistema, conocidos como servicios ecológicos
(Bommarco et al., 2012) y se conforman por:
Servicios de soporte, como los ciclos de nutrientes y formación del
suelo.
Servicios de regulación, como control de plagas, polinización de
cultivos, regulación de clima y purificación de agua.
Servicios de provisión, como comida, fibras, combustible y agua.
2. Revisión de literatura
16
En el caso de los agricultores, pueden emplear estos servicios para la mejora
continua en el rendimiento de sus cultivos, como el aprovechamiento del
control de plagas de forma natural.
2.2. Hongos entomopatógenos
Los hongos es el grupo de organismos más diversificado en la naturaleza
(después de los insectos), con una amplia distribución. El suelo es uno de
los tantos lugares donde existe su crecimiento desde el nivel del mar hasta
las altas montañas e incluso en las zonas áridas y donde las especies se han
adaptado a la escasa humedad disponible (Rodríguez et al., 2007) La mayor
abundancia de hongos se hallan en las capas u horizontes superficiales del
suelo, donde el microclima, ambiente y disponibilidad de recursos
nutricionales son favorables para el desarrollo y crecimiento de hongos
(Lavelle y Spain 2001), pero escasos a causa de la compactación de los
suelos, agricultura convencional y aplicación de sustancias químicas (Coyne
2000).
Los hongos son un grupo de microorganismos filogenéticamente diversos,
heterotróficos, eucariontes, unicelulares o hifales (filamentosos), que
presentan reproducción por esporas sexuales, asexuales o ambas. Los
hongos verdaderos, pertenecientes al reino Mycota, son agrupados en cuatro
subdivisiones: Deuteromycota, Zygomycota, Ascomycota y Basidiomycota
(Inglis et al., 2001). Los hongos entomopatógenos son importantes agentes
de control biológico de insectos y frecuentemente ocasionan epizootias que
reducen significativamente sus poblaciones (MaCoy et al., 1988). Se
conocen más de 700 especies de hongos entomopatógenos, pero poco más
de 10 han sido empleadas en el control biológico de insectos (Hajek y St.
2. Revisión de literatura
17
Leger, 1994). Como queda reflejado en el cuadro 2.2, las especies más
importantes se distribuyen en las clases de los Zigomicetos (orden
Entomophthorales), Deuteromicetos (Hifomicetos) y Ascomicetos (en
particular los géneros Cordyceps y Torrubiella) y originan micosis en
diferentes taxones de Artrópodos, pero sin duda, los Deuteromicetos, y en
concreto los Hifomicetos, contienen el mayor número de especies
entomopatógenas
Cuadro 2.1. Hongos utilizados para el control biológico (Motta y Murcia, 2011).
Genero Especie
Metarhizium M. anisopliae, M.flavoviridae
Beauveria B. bassiana, B. brongniartii, B. tenella.
Aschersonia A. aleyrodis
Entomophthora Entomophthora ssp.
Zoophthora Zoophthora spp.
Erynia Erynia spp.
Eryniopsis Eryniopsis spp.
Akanthomyces Akanthomyces spp.
Fusarium Fusarium spp.
Hirsutella H. thompsonii
Hymenostilbe Hymenostible spp
Paecilomyces P. farinosus, P. tenuipes, P. lilacinus, Isaria
fumosoroseus
Lecanicillium
(Verticillium)
L. lecanni, L. longispoum, L. muscarium (Verticillium
lecani)
Lagenidium Lagenidium giganteum
Nomuraea N. rileyi
Gliocladium Gliocladium spp.
Pochonia P.chlamidiospora(Vertilium chlamidiosporium)
2. Revisión de literatura
18
Los hongos Beauveria bassiana, Metarhizium anisopliae e Isaria
fumosorosea son las especies más comercializadas por su rápida producción
en masa (Vega et al., 2009) y se distribuyen ampliamente en el hábitat del
suelo; sin embargo, se ha demostrado diferencia respecto a su cantidad,
tanto en suelos de uso agrícola como en suelos adyacentes a cultivos y
bosques, siendo la ubicación geográfica un factor determinante para la
distribución de los hongos entomopatógenos (Galán y Lucila, 2012).
En México, se cuenta con una colección de hongos entomopatógenos en el
Centro Nacional de Referencia de Control Biológico (CNRCB) donde se
dispone de una gran variedad de aislados (Figura 2.1) y se ha logrado una
selección de cepas para el manejo de diversas plagas, entre ellas, la
langosta, chapulín, gallina ciega, mosca pinta, mosquita blanca, pulgón café
y el psílido asiático de los cítricos. Una de las razones por las que esta
colección es de gran valor, es que cuenta con aislados de 26 estados de la
República Mexicana, además de cepas de referencia procedentes de la
Agricultural Research Service Collection of Entomopathogenic Fungi.
Figura 2.1. Colección de hongos entomopatógenos del Centro Nacional de
Referencia de Control Biológico (Rodríguez et al., 2017).
2. Revisión de literatura
19
Las especies de hongos entomopatógenos que integran la colección han
sido obtenidas de 6 órdenes de insectos (Hymenoptera,
Lepidoptera, Orthoptera, Coleoptera, Hemiptera, Diptera), ácaros
(Trombidiformes), de arañas (Araneae) y por muestras de suelo al utilizar
insectos trampa (Galleria mellonella). Se han recolectado en 35 cultivos
diferentes, pastizales y de bosque de pino, y proceden de 24 estados de la
República Mexicana como Nuevo León, Chiapas, Coahuila, etc. (Rodríguez
et al., 2017).
El uso comercial de los hongos entomopatógenos en México se encuentra
autorizado por COFEPRIS para diversos cultivos como chile, tomate,
aguacate, pepino, melón, y demás. Para el nogal no se encuentra autorizado
algún producto ingrediente activo, pero para el maíz si, como es el caso de
los productos comerciales Atu control / Bioben / Rizoben / Rizogent / Morvel
bk-th001, el cual su ingrediente activo es Trichoderma Harzianum
(COFERPIS, 2018).
Dependiendo del horizonte del suelo se refleja la permanencia de los hongos,
por ejemplo, O’ Brien et al. (2005) definió especies de Mycena, conocidos
como descomponedores en la primera capa, mientras que micorrizas de
Basidiomycota fueron más comunes en las capas O, A y B, sin embargo, en
la capa B la amplitud del nicho ecológico de hongos se redujo nicho con la
profundidad del suelo.
2.2.1. Dispersión de conidios y transmisión
Las esporas son transmitidas por el viento, lluvia y a través de invertebrados,
siendo el viento la mayor fuente de transmisión. La hifa que crece fuera del
cadáver del insecto es también una gran fuente de dispersión de conidios.
2. Revisión de literatura
20
En algunos Hyphomycetes como los conidios de Metarhizium y Beauveria
spp., son hidrofóbicos y son distribuidos pasivamente por cadáveres
infectados. Los conidios de entomophthorales son en su mayoría liberados
activamente bajo la presión hidrostática. Después de la liberación, los
conidios son llevados en el viento o co-existiendo con los insectos. Si los
conidios primarios de las especies de hongos entomophthorales fallan en
encontrar un hospedero adecuado, entonces la mayoría de ellos forman
conidios secundarios (capilliconidia) ejemplo, Zoophthora spp. La alta
humedad y la humectación necesaria para la germinación y esporulación
están en función de las fuentes de transmisión conidios (Omkar, 2016).
2.2.2. Mecanismo patogénico
A diferencia de la bacterias o virus, los hongos no requieren ser ingeridos
para infectar a los hospederos al ser el proceso infectivo sobre el hospedante
cuando la espora o conidia se adhiere en la superficie del integumento del
insecto mientras encuentran un espacio propicio para establecer la relación
patógeno-hospedero y formar tubos germinatorios y a veces apresorios para
que el hongo se vea facilitado en hacer su invasión. Después, la espora inicia
su hinchamiento (humedad 70%, tiempo: 14 h) y se protege con su cubierta
mucilaginosa de tóxicos y enzimas secretados por el sistema inmune del
insecto, y al mismo tiempo el hongo excreta grandes cantidades de enzimas
para degradar la cutícula del insecto y otorgan nutrientes a hongo. Al ingresar
al insecto, el hongo prolifera cuerpo hifales secundarios, invadiendo
estructuras como tejidos musculares, mitocondrias, cuerpos grasos, retículo
endoplasmatico y membrana nuclear. Al agotarse los nutrientes, el hongo
inicia un crecimiento miceliar invadiendo todos los órganos del hospedero.
Finalmente, las hifas penetran la cutícula desde el interior del insecto y
2. Revisión de literatura
21
emergen a la superficie iniciando la formación de esporas cuando la
humedad relativa es adecuada (Pucheta et al., 2006).
En síntesis, según Carreño (2003), el mecanismo de acción se divide en tres
fases: (1) adhesión y germinación de la espora a la cutícula del insecto, (2)
penetración en el hemocele y (3) desarrollo del hongo. Lo cual generalmente
resulta en la muerte del insecto.
Bioquímicamente, cuando la espora se adhiere a la cutícula del insecto
empieza un proceso de degradación de proteína y chitina de la misma, donde
proteasas y esterasas se producen primero en un tiempo de 24 horas,
mientras que las actividades de quitinasa y lipasa aparecen sustancialmente
más tarde (4-5 días) después que las enzimas del complejo proteolítico (
Leger et al. 1986)
2.2.3. Métodos para aislar hongos entomopatógenos en suelo
Los procedimientos clásicos microbiológicos para estudiar los hongos del
suelo se basan en cultivos que implican el aislamiento de propágulos
microbianos o hifas activas que crecen en el suelo (Moreira, 2012).
El aislamiento consiste en la obtención del hongo a partir de la fuente de
inóculo, la cual puede ser a partir de insectos, plantas; o medios artificiales
como. Una técnica de aislamiento es la de aislamiento directo que consiste
en la obtención directa del hongo a partir del cuerpo del insecto, pasándolo
luego a un medio nutritivo. Esta técnica es desventajosa debido a que las
muestras que se toman del insecto pueden estar sucias y contaminar el
aislamiento. Por esta razón se recomienda hacer una desinfección externa
del insecto con hipoclorito de sodio (3-5%), enjuagándose con agua destilada
estéril. Este tipo de aislamiento puede ser de dos formas: a) raspando
2. Revisión de literatura
22
partículas del hongo en un insecto desinfectado, utilizando un asa
bacteriológica y pasándola en un medio nutritivo o b) con una pinza seca y
estéril se toma el insecto esporulado desinfectado y se agita con
movimientos verticales y horizontales, sobre la superficie del medio de cultivo
(Jiménez, 2009).
2.3. Beauveria bassiana
Este hongo pertenece a la clase Deuteromycetes, orden Moniliales, Familia
Moniliaceae. Se ha informado atacando a más de 200 especies de insectos
de diferentes órdenes, incluyendo plagas de gran importancia agrícola. Entre
las plagas más importantes controladas por este hongo están la broca del
café, la palomilla del repollo y el picudo del plátano. Los insectos muertos por
este hongo presentan una cubierta blanca algodonosa sobre el cuerpo, la
cual está formada por el micelio y esporas del hongo (Monzón, 2017).
Descripción morfológica de la colonia:
Es un hongo deuteromicete que en medio de cultivo específico (PDA),
crece formando una estructura algodonosa y polvosa de color blanco
conocida como muscardina blanca. Cuando la colonia va envejeciendo
se vuelve crema amarillenta. El revés es de color rojizo en el centro
cuando está en crecimiento y amarillo alrededor.
Descripción microscópica:
Micelio septado, conidióforos de 1 a 2 micras de diámetro, de donde
nacen conidios o esporas hialinas redondas y ovaladas de 2 a 3 micras
de diámetro, que se insertan en el raquis (Chiriboga et al. 2015).
2. Revisión de literatura
23
Los genotipos del B. Bassiana están altamente asociados con su hábitat, lo
cual indica que el hábitat es un factor de selección muy importante, lo anterior
puede explicar las fallas en el control biológico cuando se utilizan cepas en
hábitats muy diferentes a los que se originaron (DeClerk et al., 2012).
El hongo B. bassiana, por ejemplo, se ha inoculado en palmera datilera para
el control de la cochinilla roja Phoenicococcus marlatti Cockerell (Hemiptera:
Pseudococcidae) , en maíz para el control de Ostrinia nubilalis en café para
el control de la broca del café Hypothenemus hampei Ferrari (Coleoptera:
Curculionidae), en cacao para el control del barrenador del cacao
Conopomorpha cramerella Snellen (Lepidoptera: Gracillariidae) y banano
para el control del picudo negro Cosmopolites sordidus Germar (Coleoptera:
Dryophthoridae) (Gaviria, 2015).
2.4. Trichoderma
El hongo Trichoderma es uno de los microorganismos más estudiados como
agente de biocontrol de enfermedades de las plantas. El género Trichoderma
fue descrito por Persoon en 1794 y posteriormente, Rifai hizo el primer
agrupamiento en especies agregadas que se utiliza hasta el presente, a
pesar de las dificultades que se presentan para la identificación de especies
por este método, debido a la cercanía morfológica y la evolución de las
mismas son hongos saprofitos del suelo y la madera, de crecimiento muy
rápido (Villegas, 2005). Además de su amplia distribución este hongo se
puede aislar de tejidos vegetales en descomposición, de los cuales obtiene
los monosacáridos que necesita para satisfacer sus requerimientos
energéticos (Aranzazu et al. 1999).
2. Revisión de literatura
24
El género Trichoderma en su estado vegetativo presenta micelio con septos
simples. Las especies son haploides y su pared está compuesta por quitina
y glucano. Se reproducen asexualmente por conidios. Presentan
conidióforos hialinos ramificados, fiálides simples o en grupos, conidios de 3
a 5 μm de diámetro, generalmente ovalados, unicelulares, coloreados
(usualmente verdes); de rápido desarrollo en medios sintéticos. Tiene la
capacidad de producir clamidosporas en sustratos naturales que, son
unicelulares, pero pueden unirse entre dos o más. Estas estructures son de
vital importancia para la sobrevivencia del género en el suelo bajo
condiciones adversas. El organismo crece y se ramifica desarrollando típicas
hifas, de 5 a 10 μm de ancho (Harman, 2001).
Es un hongo común filamentoso imperfecto (Deutromycetes, Dematiaceae)
y es de los hongos saprófitos más comunes en la rizosfera y se encuentra
en casi cualquier suelo (Hajieghrari et al., 2008).
2.5. Metarhizium anisopliae
El hongo Metarhizium anisopliae tiene la capacidad de colonizar
principalmente rizomas y raíces de plantas como col, abeto, tomate y maíz.
Cuando se encuentra como endófito este hongo puede además promover el
desarrollo de plántulas, incrementar la tasa de germinación de semillas y
brindar protección contra herbivoria por coleópteros en plantas de maíz
(Gaviria, 2015).
2.6. Factores limitantes en la expresión hongos entomopatógenos
2. Revisión de literatura
25
Para entender la fisiología de un microorganismo en el suelo, es necesario
que la naturaleza física y química del ambiente suelo sea entendida. El suelo
consiste en minerales de varios tamaños, formas y características químicas,
junto con las raíces de las plantas, población de organismos vivos y un
componente de materia orgánica en varias etapas de descomposición. La
porción abiótica del ecosistema del suelo posee varios componentes
reconocibles: las condiciones físicas y químicas y los aspectos estructurales.
Cada especie de microorganismo posee un valor óptimo para cada factor
físico y químico, que influye en su crecimiento o actividad, los cuales declinan
a ambos lados del valor óptimo, influyendo en el desarrollo de la población
total (Zúñiga et al., 2004).
A diferencia de las condiciones constantes en el laboratorio, en el
agroecosistema se presentan situaciones normalmente fluctuantes del
conjunto de factores climáticos. Esto explica la complejidad del tema y las
múltiples interacciones posibles como para poder cuantificar, con más
precisión, el efecto del microclima natural sobre los entomopatógenos
(Lecuona, 1996).
2.6.1. Humedad relativa
La humedad relativa es un factor de gran importancia, tanto para el
hospedante como para el patógeno. Es indispensable en las diferentes fases
del ciclo de las relaciones entre ambos organismos. Tiene efecto sobre la
germinación, penetración y para la reproducción de los hongos
entomopatógenos. La falta de humedad relativa adecuada puede perjudicar
una epizootia (Lecuona, 1996).
2. Revisión de literatura
26
Respecto al género Trichoderma, este se activa con la presencia de
humedad, con óptimo de 60% de la capacidad de retención de humedad del
suelo. A porcentajes mayores de saturación, la colonización y sobrevivencia
disminuyen por baja disponibilidad de oxígeno (Martínez et al., 2013)
2.6.2. Temperatura
La temperatura ideal del suelo para la persistencia de los hongos
entomopatógenos varía de acuerdo con el aislamiento del hongo, el tipo de
suelo y su grado de compactación, la humedad, el pH y la presencia de
antagonistas (Schapovaloff et al., 2015).
Por ejemplo, Clifton et al. (2015) describe que debido a la sequía de 2012 y
las implicaciones del cambio climático, los futuros estudios plurianuales
deberían monitorear las comunidades de microbiota del suelo en los
agroecosistemas y cómo organismos beneficiosos como Metarhizium
anisopliae pueden verse afectados por los climas extremos.
2.6.3. Textura de suelo
Según Stocking (2003) la textura del suelo es intrínsecamente función del
material original del suelo, modificado por el material orgánico. Suelos
oscuros, ricos en arcillas, provienen de rocas básicas, tales como basaltos,
suelos claros pobres en arcillas, provienen de rocas acidas como areniscas.
La textura depende del tamaño y forma de las partículas y por consiguiente,
de la mezcla de arena, limo y arcillas que componen el suelo. La textura es
importante por dos razones: primero, el tamaño y forma de las partículas
2. Revisión de literatura
27
tiene influencia en la probabilidad de perdida por erosión hídrica y eólica,
segundo, la textura de suelo también afecta la tasa de infiltración de agua, la
cual a su vez influye en la cantidad de escorrentía superficial y en la
capacidad potencial para extraer las partículas del suelo. El suelo presenta
3 categorías principales:
1. Arenoso: Predominan las partículas del tamaño de arena, baja
fertilidad intrínseca, fácil de degradar.
2. Limosa: Proporciones equilibradas de arena, limo y arcilla, mas
materia orgánica generalmente abundante, fértil, sin grandes
limitaciones de uso.
3. Arcillosa: Dominada por arcillas, susceptibles a varios procesos de
degradación tales como encharcamiento, alta fertilidad intrínseca.
Según su textura, es decir, los porcentajes de arcilla, limo y arena, los suelos
se agrupan en distintas clases texturales.
2.6.4. Materia orgánica
La materia orgánica del suelo está formada por diversos y heterogéneos
componentes, desde material vivo como raíces hasta material muerto como
metabolitos microbianos ó sustancias húmicas. La interacción de ambos
materiales es continúa resultando un proceso de humificación otorgando al
suelo de un color oscuro y con mayor presencia de carbohidratos, lípidos,
taninos, etc; una vez que se estabiliza es eventualmente mineralizada
liberando nutrientes minerales que son absorbidos por las plantas. La
materia orgánica es una de las variables que más se puede manipular a
través del manejo, en la mayoría de los suelos el contenido de materia
orgánica abarca desde un 1 y 5 %. (De la Rosa, 2008).
2. Revisión de literatura
28
Respecto al género de Trichoderma, este ayuda a la descomposición de
materia orgánica y a ciertos hongos que degrada, se encuentran en suelos
con abundante materia orgánica y por su relación con esta, es ubicado en el
grupo de hongos hipogeos, lignolícolas y predadores (Martínez et al., 2013)
Las propiedades físicas del suelo y algunas prácticas de cultivo se
correlacionaron significativamente con la abundancia de M. anisopliae s.l. El
contenido de lodo y el uso de fertilizantes orgánicos se correlacionaron
positivamente con la abundancia de M. anisopliae s.l. Los suelos con mayor
contenido de limo pueden tener una mayor retención de agua y, en
consecuencia, pueden proteger los conidios fúngicos de la desecación
(Quesada-Moraga et al., 2007).
2.6.5. pH
La acidez o basicidad de un suelo depende de la concentración del ion
hidrogeno (H+). Cuando mayor es la proporción de H+ en relación al resto
de cationes básico (Calcio, Magnesio, potasio y sodio) en el suelo, este será
más acido, y a medida que aumente la proporción de cationes básicos la
acidez disminuye. La acidez o basicidad del suelo se expresa a través del
valor de pH, de manera que, pH superiores a 7 se consideran básicos e
inferiores a 7 se consideran ácidos, cuando el valor se torna a 7 se dice que
es un suelo neutral. En suelo naturales el pH puede tomar valores entre 3 y
12, y en cultivados suele encontrarse entre 4.5 y 10. Un suelo muy acido o
muy básico influye en otras propiedades físicas y químicas del suelo como
por ejemplo al ser muy acido o muy alcalino son suelos con escasa actividad
microbiana (Casas Flores, 2012).
2. Revisión de literatura
29
El pH actúa de forma diferente en cada genero de hongo, por ejemplo,
hablando del Trichoderma este no es exigente con relación al pH del sustrato
ya que puede crecer en suelos con pH desde 5,5 a 8,5, aunque los valores
óptimos se encuentran entre 5,5-6,5, es decir en un ambiente ligeramente
ácido (Martínez et al., 2013).
2.6.6. Conductividad eléctrica
La alta concentración de sales es un factor limitante para el crecimiento de
cultivos, por tanto, el conocimiento del estado de la salinidad y alcalinidad es
relevante, sobre todo para regiones áridas y semiáridas. El mejor índice de
conductividad eléctrica en una solución suelo/agua a 25 °C es entre 1 y 2.5
Mmho/cm. Cuando este índice es mayor a 4 el suelo se considera salino;
pero normalmente a partir de valores superiores a 0.5 puede haber
problemas con algunas especies. La conductividad eléctrica se considera
normal en el valor 2.2. (Gil-Albert y Velarde, 2011).
2.7. Influencia de los agroquímicos
Hay muchos parámetros que permiten estimar el impacto de los plaguicidas
en el ecosistema del suelo, las propiedades físicas y químicas del suelo (por
ejemplo, contenido de materia orgánica, estado de nutrientes, textura del
suelo) cambian muy lentamente y, por lo tanto, se necesita un largo período
de tiempo para observar sus cambios significativos. Por el contrario, los
parámetros biológicos pueden reflejar rápidamente incluso pequeños
2. Revisión de literatura
30
cambios que ocurren en suelo, proporcionando datos precisos sobre la
calidad de este (Ayala et al., 1999).
Al utilizar métodos de control en forma conjunta (químicos y biológicos) se
busca que al ser aplicados a un mismo sustrato, muestren compatibilidad, es
decir que ninguno de ellos minimice o inhiba al otro. Cuando uno de ellos
afecta al otro se dice que son incompatibles y por tanto no deben aplicarse
juntos (Kim y Chin, 2007).
La toxicidad de ciertos plaguicidas para los hongos entomopatógenos puede
variar según la especie y la cepa del hongo, la naturaleza química del
ingrediente activo, el modo de acción, la formulación del producto y la
velocidad recomendada de la etiqueta (Alves da Silva et al., 2013)
2.8. Cultivo del nogal
El pecano ó nogal pecanero (Carya illinoensis Koch) fue reportado por
primera vez en 1533 por el Español López de Oviedo, los colonizadores
españoles lo llamaron simplemente ‘’nogal’’ debido a un término muy
semejante escuchado a los nativos derivado del algoquin ‘’Pakan’’ que, en
términos generales, significa “frutos tan duros que requieren una piedra para
quebrarlos” (López et al., 2016).
Su origen se ubica en el sureste de Estados Unidos de América, así como
en el norte de México. Para el estado de Coahuila es de gran importancia
debido a que la región norte es parte del centro de origen de la especie de
este nogal (López et al., 2016).
El nogal pecanero es una planta angiosperma dicotiledónea leñosa de hábito
arbóreo de 30 a 45 m de alto y 2 m de diámetro, caducifolio con hojas
2. Revisión de literatura
31
compuestas sésiles imparipinnadas, con foliolos opuestos de 5 a 10 cm de
largo, donde cada hoja puede tener entre 9 y 17 foliolos de borde aserrado,
la distribución de las hojas es alterna, el color es variable entre Amarillo-verde
en el cultivar “desirable” al extremo obscuro de “Pawnee”. El nogal pecanero
es una fanerógama diclino-monoica con flores unisexuales, de amentos
erectos de estambres las masculinas y péndulos de estigmas las femeninas,
con dicogamia y polinización anemófila. Su fruto es drupáceo, monospermo
dehiscente con endocarpio endurecido (Reyes y Urrea, 2016).
La mayoría de los cultivares presentan dicogamia incompleta, pero en
algunos no hay ningún empalme entre la liberación del polen y la recepción
del estigma, esta asincronía en el desarrollo floral hace necesario el uso de
más de un cultivar en las plantaciones para asegurar la polinización. En la
región occidente de USA y en México los cultivares usados en producción
comercial son en su mayoría “Western Schley” y “Wichita” esta última
utilizada principalmente como polinizadora (Reyes y Urrea, 2016).
2.8.1. Importancia económica del nogal pecanero
El cultivo de nuez pecanera en México es una actividad en amplio
crecimiento, sobre todo en estados del norte, debido a la amplia adaptación
climática y edafológica, así como por las condiciones de mercado y atractiva
rentabilidad que presenta, al canalizarse a Estados Unidos de América
(Orona, 2006).
México es el segundo país productor de nuez pecanera, después de Estados
Unidos, con datos al cierre de 2011, tenemos que hoy el país cuenta con una
superficie de 96 mil hectáreas establecidas con nogal, de las cueles se
encuentran productivas alrededor de 68 mil, casi 70 mil hectáreas, que han
2. Revisión de literatura
32
permitido lograr un volumen de producción de 96 mil toneladas de nuez, esto
representa un monto considerable que permite al país tener una participación
importante en el mercado internacional. El alto volumen actual de producción
de nuez pecanera en México responde al aumento de la demanda
internacional. Del volumen total producido en México las tres cuartas partes
se exportan, en más de un 90% a los Estados Unidos. De acuerdo con la
Secretaría de Economía, para el año 2015 se exportaron 34,904 toneladas
sin cáscara y 30,240 toneladas con cáscara, equivalentes a tres cuartas
partes de la producción nacional. La información disponible en el Sistema de
Información Arancelaria Vía Internet (SIAVI) de la Secretaría de Economía
de México muestra para el año 2015 un aumento en la actividad exportadora
de 4.4 veces para nuez sin cáscara y de 1.3 veces con cáscara con relación
al año 2003 (Figura 2.2). Los volúmenes de exportación han mantenido una
tendencia mayor al de las importaciones, siendo en los últimos tres años
mayores en dos veces y media.
2. Revisión de literatura
33
Figura. 2.2. Comportamiento del volumen de la balanza comercial
internacional de nuez pecanera de México en el periodo 2003 a 2015 (Reyes
y Urrea, 2016).
Actualmente México es el país con más tratados de libre comercio firmados
en todo el mundo, donde el objetivo de cada exportación agroalimentaria es
crear estrategias comerciales para diversificar mercados y atraer mayores
inversiones (SAGARPA, 2016).
El estado de Chihuahua cuenta con la mayor superficie establecida a nivel
nacional desde 1985 a 2015 (Figura 2.3), de participación es del 58%, le
siguen Coahuila, Sonora, la Comarca Lagunera, Nuevo León, Durango,
Hidalgo y otros 14 estados como San Luis Potosí, Aguascalientes, entre
otros (Aguilar, 2014).
Figura 2.3. Comportamiento del área sembrada con nogal pecanero a nivel
nacional en el periodo 1985 a 2015, en los principales estados productores
(Reyes y Urrea, 2016).
2. Revisión de literatura
34
En Coahuila el valor de la producción agrícola es de 4.8 mil millones de
pesos, en donde destacan los cultivos del algodón, melón y nogal (Programa
Estatal de Desarrollo Económico 2011 y 2017 Coahuila de Zaragoza, 2012).
En 1948 se establecieron las primeras plantaciones de nogal en la Comarca
Lagunera, ocupando actualmente el primer lugar en valor de la producción
entre los frutales de la región, seguido por hortalizas como melón, sandía,
chile y otros cultivos. Para el año 2003 se reportó un valor de la producción
de nuez en la región de 182.400 millones de pesos (SAGARPA, 2003).
2.8.2. Principales plagas del nogal pecanero
Uno de los factores limitantes de la productividad del nogal en la Comarca
Lagunera lo constituyen las plagas. Las plagas primarias del nogal de la
Comarca Lagunera son el gusano barrenador de la nuez, Acrobasis
nuxvorella y el complejo de pulgones formado por el pulgón amarilla
Monelliopsis pecanis, el pulgón amarillo de márgenes negros, Monellia
caryella, y el pulgón negro, Melanocallis caryaefoliae. El gusano barrenador
del ruezno, Cydia caruana, se ha incrementado en las huertas de nogal de
la región, convirtiéndose en una plaga de importancia económica. Otras
plagas de importancia secundaria son el barrenador del tronco y la medra,
Euplatypus segnis y las chinches, Brochymena spp. (Aguilar, 2014).
2.9. Maíz
2. Revisión de literatura
35
El maíz es el cultivo más importante de México. Además de su presencia
diaria en la mesa de las familias mexicanas, la planta es también un
excelente forraje para el ganado. La planta del maíz es de aspecto robusto.
Tiene un solo tallo de gran longitud, sin ramificaciones, que puede alcanzar
hasta cuatro metros de altura, es decir, poco más de la altura de dos
hombres. Al hacerle un corte presenta una médula esponjosa. La planta tiene
flores tanto masculinas como femeninas. La inflorescencia masculina es un
espigón o penacho amarillo que puede almacenar de veinte a 25 millones de
granos de polen. La femenina tiene menos granos de polen, mil como
máximo, y se forman en unas estructuras vegetativas denominadas
espádices. Las hojas son largas y extensas, con terminación en forma de
lanza, o lanceoladas, de extremos cortantes y con vellosidades en la parte
superior. Sus raíces son fasciculadas; es decir, todas presentan más o
menos el mismo grosor, y su misión es aportar un perfecto anclaje a la planta.
En algunos casos pueden verse los nudos de las raíces a nivel del suelo
(Mays, 2000).
2.9.1. Importancia económica del maíz
El maíz es uno de los principales alimentos cultivables a nivel mundial,
asimismo, es considerado como uno de los productos más importantes
producidos en México, la planta es de porte robusto con tallo simple, erecto;
puede alcanzar 4 m de altura, no tiene ramificaciones ni entrenudos, pero si
una medula esponjosa. Prefiere los suelos franco limosos, francos arcillosos,
con profundidad mayor o igual a un metro, con un pH de 5.5 a 7.5. Gran parte
del territorio nacional es propicio para la producción de maíz de grano; en
estados como Tamaulipas y Nuevo León hay zonas con gran potencial de
aprovechamiento. De las 7.76 millones de hectáreas de maíz grano
2. Revisión de literatura
36
sembradas en 2016, el 75.59 % de la superficie se encuentra no mecanizada,
65.05% no cuenta con tecnología aplicada a la sanidad vegetal, mientras que
el 30.16% del territorio sembrados con este cultivo conto con asistencia
técnica. Por otro lado, 3.55 % de la producción es por riego de gravedad, 0.9
% riego por bombeo, 45.25 % de otro tipo de riego y el resto es temporal. Del
total de maíz producido en México, el 57 por ciento es destinado para el
consumo humano, 29 por ciento es para el consumo animal y 20 por ciento
para la industria. Donde los principales productores son: Sinaloa con 26 por
ciento, Jalisco con 12.6 por ciento, Estado de México 6.5 por ciento, Chiapas
con 6.0 por ciento, Michoacán con 5.9 por ciento y Veracruz con 5.7 por
ciento (SAGARPA, 2017).
2.9.2. Principales plagas del maíz
Las plagas del maíz se pueden dividir en los siguientes grupos: los que se
alimentan del follaje, los que atacan a la mazorca y las plagas de la raíz. Las
principales plagas son las siguientes: trips (frankliniella williamsi), gusano
cogollero (spodoptera frugiperda), gusano soldado (spodoptera exigua),
gusano trozador (agrotis sp.), gusano elotero (helicoverpa zea), barrenador
del tallo (diatraea sp.), frailecillo (macrodactylus mexicanus), picudos
(geraeus senilis, nicentrites testaceipes), araña roja (olygonychus mexicanus
y tetranichus sp.), chapulines (sphenarium sp, melanoplus sp), gallina ciega
(phyllophaga sp, cyclocephala sp., diplotaxis sp., macrodactylus sp., y
anomala sp.), catarina del maíz (colaspis sp.), gusano del alambre (agriotes
sp.) (Zerbino y Fassio, 1995).
2.10. Uso de plaguicidas para combate de plagas
2. Revisión de literatura
37
La necesidad de proveer alimentos en grandes cantidades y de buena
calidad para la creciente población es un reto a nivel mundial, y en conjunto
emplea grandes cantidades de fertilizantes, riegos y plaguicidas (Tilman et
al.; 2011). La Ley Federal de Sanidad Vegetal define a un plaguicida como
un “Insumo fitosanitario destinado a prevenir, repeler, combatir y destruir a
los organismos biológicos nocivos a los vegetales, sus productos o
subproductos, se clasifican de distintas maneras, pero químicamente se
dividen en: orgánicos, inorgánicos y biológicos. Sin embargo, la mayoría de
los plaguicidas presentan estructuras moleculares del tipo orgánico, como
los organoclorados, organofosforados, carbamatos y piretroides. Este tipo de
compuestos son cancerígenos, además de ser persistentes al no poder ser
fotodegradados, ni degradados biológica y químicamente (Ortiz et al., 2013;
Montilla- Pacheco y Alvarado, 2015).
A través de la COFREPRIS, en Coordinación con la SAGARPA, SEMARNAT
y otras dependencias, expiden autorizaciones sanitarias las cuales
garantizan la seguridad y eficacia del producto registrado, requisito que es
necesario para su venta y uso en México.
Actualmente, México cuenta con una lista de 6771 plaguicidas autorizados
para diferentes usos y con diferentes ingredientes activos. Por ejemplo,
existen diversos plaguicidas usados para el cultivo del nogal como lo es el
Biosulfan 35 y Endosulfan 35% que se aplica al follaje y el cual su ingrediente
activo es el Endosulfan, ó el Labor 360 y Chemsato usados para el control
de malezas, el cual su ingrediente activo es el glifosato. Otros ingredientes
activos de los plaguicidas más empleados para el nogal y maíz son el
malatión, diazinon, paraquat, oxicloruro de cobre, hidróxido cúprico,
dimetoato (COFEPRIS, 2018).
Sin embargo, a partir del 2015 se cancelaron 80 registros los cuales
presentaban los siguientes ingredientes activos: azinfos metilico, captofol,
2. Revisión de literatura
38
clordano, DDT, endosulfán, lindano y fentoato; esto con la finalidad de seguir
cumpliendo con las obligaciones de país ante los Convenios Internacionales
y para asegurar que la población no se exponga a productos plaguicidas
considerablemente peligros (COFEPRIS, 2018).
Estos ingredientes activos penetran a las plagas de forma muy específica
como se puede observar en el cuadro 2.2:
Cuadro 2.2. Ejemplos de modo de acción de insecticidas en plagas y
mecanismos de resistencia.
Insecticidas Modo de acción Mecanismo de
resistencia
Organofosforados,
Carbamatos
Inhibición directa del
neurotrasmisor
aceticolinesterasa
Aumentada
detoxificación y/ó
acetilcolinesterasa
insensible
Ciclodienos, -HCH Excesiva liberación de
acetylcolinesterasa
Insensitivo GABA
receptor de proteína
Piretroides, DDT y
análogos
Interrupción de la
transmisión axonal por
acción del canal de
sodio
Insensitivo canal de
sodio y/ó aumentada
detoxificación
Fosfina, cianuro Inhibición de
respiración por acción
en componentes
mitocondriales de la
cadena respiratoria
Cambios de proteína,
respiratorias,
detoxificación
metabólica, reducción
fosfina.
2. Revisión de literatura
39
El uso constante de plaguicidas también puede crear una resistencia al
insecto (Cuadro 2.2) que se define como el desarrollo de la habilidad para
tolerar dosis altas de tóxicos, los cuales resultarían letales a la mayoría de
los individuos en una población normal de la misma especie. Esta resistencia
se puede considerar como un proceso inevitable, debido a la presión de
selección continua que se sigue ejerciendo con las aplicaciones de
insecticidas, y por ende reduciendo su efectividad (Mohammad y Garza,
2006).
2.11. Impacto ambiental y en la salud del uso de los plaguicidas
La contaminación ambiental por plaguicidas está dada fundamentalmente
por aplicaciones directas en los cultivos agrícolas, lavado inadecuado de
tanques contenedores, filtraciones en los depósitos de almacenamiento y
residuos descargados y dispuestos en el suelo, derrames accidentales. Los
restos de estos plaguicidas se dispersan en el ambiente y se convierten en
contaminantes para los animales, plantas, suelo, aire y agua. Factores como
sus propiedades físicas y químicas, el clima, las condiciones
geomorfológicas de los suelos y las condiciones hidrogeológicas y
meteorológicas de las zonas, definen la ruta que siguen los mismos en el
ambiente (Del puerto et al., 2014).
En México hacia 1996, se inició con la protección jurídica de los suelos desde
el punto de vista ambiental por medio de la LGEEPA, la cual aborda la
regulación y control de procesos que pueden provocar su contaminación,
además del manejo de los plaguicidas y fertilizantes (Instituto Nacional de
Ecología y Cambio Climático, 2004), considerados como sustancias
peligrosas.
2. Revisión de literatura
40
Estos plaguicidas también entran en contacto con la salud humana,
ingresando por tres vías de exposición por la piel y vías respiratorias, como
es el caso de los agricultores que aplican las dosis de plaguicidas, y
finalmente por ingesta, que es el caso de los consumidores de alimentos ,
ocasionando enfermedades a largo plazo como esterilidad, anemia aplástica,
cáncer y trastornos diversos; y los que se observan en su descendencia
(teratogénesis, mutagénesis, alteraciones del sistema inmunológico o del
sistema nervioso central) (Fait et al., 2004).
A pesar de la lista autorizada de ingredientes activos que se encuentran en
México y las instrucciones de uso para la aplicación de los plaguicidas,
internacionalmente 12 plaguicidas que se encuentran prohibidos se siguen
empleando en México, como el Paraquat o el bromuro de metilo, considerado
muy eficiente para la fumigación de suelos agrícolas y de estructuras de
almacenaje de granos y harinas, sin embargo es una de las sustancias más
dañinas de la capa de ozono, por lo que en 1994 se incluyó en el protocolo
de Monterreal para su eliminación gradual, otro es el endosulfan ya que es
catalogado como compuesto orgánico persistente que no se degrada y se
acumula en tejidos grasos de seres vivos, sin embargo los productos de café
lo utilizan para contrarrestar plagas. El malatión es otra sustancia prohibida
en varios países, es un insecticida organofosforado que infiere en el
funcionamiento de nervios y cerebro. La EPA por ejemplo, suspendió su uso
residencial, mientras que en México que emplea para combatir insectos
vectores y plagas de follaje y suelo (Miranda, 2014).
Debido a lo anterior, se han desarrollado e implementado iniciativas
gubernamentales, como los modelos de producción basados en las “buenas
prácticas agrícolas” y en la “inocuidad alimentaria”, al ser la preocupación de
los productores, por la posibilidad de que sus productos exportables sean
devueltos por contener residuos de plaguicidas, se manifiesta en políticas de
2. Revisión de literatura
41
inocuidad y en una tendencia al uso de compuestos con menor persistencia
y residualidad (Moreno y López 2005), que garanticen la calidad establecida
en los mercados, ya que los consumidores esperan un suministro constante
de alimentos limpios, de alta calidad, sanos y seguros (Atreya 2006).
2.12. Manejo Integrado de Plagas
Con el Manejo Integrado de Plagas (MIP) las plagas son tratadas desde el
punto de vista de sistemas y de poblaciones de las especies (ya que una
plaga forma parte de un sistema). En los campos agrícolas existen de
manera natural muchos insectos, ácaros, hongos, virus y bacterias, que son
enemigos de las plagas. Así que unos de los objetivos del MIP es modificar
o mejorar el ecosistema haciéndolo más favorable para que aumente la
mortalidad de las plagas, como por ejemplo la disminución de sustancias
toxicas para promover los agentes de control biológico. Con ello se favorece
a la salud del hombre y contribuye a la protección ambiental de las zonas
agrícolas (Alatorre et al., 2014).
2.13. Biocontrol
El biocontrol promueve el cuidado y refuerza la acción de los parasitoides,
depredadores y microorganismos patógenos que están presentes en los
ecosistemas, además pueden liberarse o aplicarse en el campo que son
producidos en laboratorios especializados (Alatorre et al., 2014).
2. Revisión de literatura
42
De los microorganismos patógenos utilizados, las bacterias y los hongos son
los más importantes (Rai e Ingle, 2012). Los hongos entomopatógenos son
una opción viable para la elaboración de bioplaguicidas que permiten el
control de estos sin contaminación y deterioro del medio ambiente.
En México, los insecticidas biológicos se usan desde hace 56 años, pero su
aplicación se incrementó significativamente desde 1990 (González-Castillo
et al., 2012).
Los hongos entomopatógenos constituyen el grupo de mayor importancia en
el control biológico de insectos plagas. Prácticamente, todos los insectos son
susceptibles a algunas de las enfermedades causadas por estos hongos. Se
conocen aproximadamente 100 géneros y 700 especies de hongos
entomopatógenos. Entre los más importantes están: Metarhizium,
Beauveria, Aschersonia, Entomophthora, Zoophthora, Erynia, Eryniopsis,
Akanthomyces, Fusarium, Hirsutella, Hymenostilbe, Paecelomyces y
Verticillium.(Monzón, 2017).
2.14. Análisis de correspondencia canónica
La diversidad de especies de cualquier sistema está compuesta por dos
componentes: la riqueza de especies (el número de especies) y la
equitatividad o equidad de la frecuencia de especies. Muchos índices se han
obtenido para evaluar y comparar la diversidad de especies, sin embargo,
los índices de diversidad son puramente numéricos y no proporcionan
información sobre la estructura de la comunidad. La información sobre la
estructura de la comunidad es mejor si se usa un análisis multivariado, tales
como los métodos de ordenación (Moreira, 2012).
2. Revisión de literatura
43
El desarrollo de métodos de análisis, y en general de las técnicas
multivariantes ha puesto al alcance del ecólogo la posibilidad de estudiar
distribuciones numéricas obtenidas en observaciones de campo, mediante la
representación en un hiperespacio de un número pequeño de ejes (Alaez et
al., 1986).
El análisis de correspondencia (AC) es un método de ordenación adecuado
para la clase de datos generados de hongos y de otras comunidades,
mostrando que las relaciones multidimensionales entre muestras y especies
se reducen a un número reducido de ejes que, idealmente, explican la
mayoría de la variabilidad de datos. Los resultados se muestran gráficamente
y permiten el análisis de tendencias generales de la estructura de la
comunidad (Moreira, 2012).
El método de las correlaciones canónicas, fue desarrollado inicialmente por
Hotelling en 1936 y es una generalización de la regresión múltiple que tiene
por objeto encontrar la correlación máxima entre las combinaciones lineales
(variables canónicas) de dos grupos de descriptores, por lo anterior, la
correlación canónica nos ayuda a obtener modelos donde se obtiene el grado
de asociación existente entre un grupo de variables y otro, así como el grado
de participación de cada una de ellas en el modelo formulándose de la
siguiente manera (Hair et al., 1992):
Y1 + Y2 + Y3 + ..... + Yn = X1 + X2 + X3 + ..... + Xn
En donde Y1 a Yn son las variables dependientes, y X1 a Xn son las variables
independientes. Por ejemplo, Sánchez et al. 1999 realizo un estudio se tomó
como grupo de variables independientes a las del suelo y como grupo de
variables dependientes a las del pastizal pretendiendo conocer la fuerza de
asociación entre los dos grupos, concluyendo que solo siete de catorce
2. Revisión de literatura
44
variables evaluadas del suelo mostraban importante asociación con las
variables de vegetación.
El análisis estadístico de correlación canónica proporciona también
coeficientes para cada variable que muestran el grado de importancia para
cada una de ellas. Entre más alto sea el valor, ya sea negativo o positivo,
mayor será la importancia de esa variable (Digby y Kempton, 1987).
Dada la enorme complejidad del sistema suelo donde tiene tanta importancia
el efecto directo de las variables como las interacciones entre ellas sobre
dicho comportamiento, resulta útil este tipo de análisis para el conocimiento
de los patrones de distribución de los hongos (Digby y Kempton, 1987).
45
3. MATERIALES Y MÉTODOS
3.1. Zona de estudio
El muestreo de suelos se efectuó en tres hectáreas con localización
geográfica dentro de los límites del área de la Comarca Lagunera en horario
matutino en los siguientes predios (Figura 3.1):
1) Predio nogalero 1: El Hormiguero ubicado en el ejido El Hormiguero
en Matamoros Coahuila, el cual cuenta con una superficie de 60
hectáreas. Dicho sitio existe desde hace 35 años y presenta plaga de
barrenador de la nuez, pulgón negro y amarillo las cuales han sido
controladas químicamente y mediante control biológico.
2) Predio nogalero 2: Pequeña Propiedad La América ubicado en el
ejido San Pedro de las Colonias Coahuila, el cual cuenta con una
superficie de 14 hectáreas. Dicho existe desde hace 25 años y
presenta plagas de pulgón negro y amarilla las cuales han sido
controladas químicamente.
3) Predio maíz forrajero 3: El Instituto Tecnológico de Torreón ubicado
en la Antigua Carretera Torreón San Pedro km 7.5, Torreón Coahuila,
el cual es un suelo recuperado con ácido sulfúrico por presentar
problemas de salinidad y sodicidad.
3. Materiales y métodos
46
Figura 3.1. Sitios de muestreo de izquierda a derecha: Predio nogalero 1,
predio nogalero 2 y predio de maíz forrajero 3.
Los análisis para determinar las características físicas y químicas del suelo
se llevaron a cabo en el Laboratorio de Suelos del Instituto Tecnológico de
Torreón. El resto del experimento se montó en el laboratorio de Biotecnología
del mismo Instituto.
3.2. Colección de muestras de suelo
Se recolectaron 25 muestras de suelo por sitio en el ciclo primavera-verano
del 2016 por medio del muestreo en zigzag que otorga buenos resultados y
es el más usado en México (Aguilar y Etchevers., 1987). Las áreas se
delimitaron en una superficie de una hectárea y con una pala a una
profundidad de 0-20 cm (horizonte A) se homogenizo la muestra y se
colocaron independientemente 3 submuestras de 20 g de suelo de forma
inmediata en cajas Petri (Figura 3.2), etiquetándola y almacenándose en una
hielera con el fin de conservar lo mejor posible la temperatura de la muestra.
Se transportaron al laboratorio y se almacenaron a -4 °C durante 3 semanas
hasta su posterior trampeo con insecto plaga para la identificación de hongos
entomopatógenos descrito por Zimmermann en 1986 (Meyling, 2007).
Paralelamente, fue la obtención de 25 muestras de un kilo y medio con una
barrena a una profundidad de 0-60 cm (Figura 3.2.) en los mismos puntos
3. Materiales y métodos
47
muestreados con anterioridad y de acuerdo a la metodología de la norma la
NOM-021-SEMARNAT-2000 se realizó la preparación de la muestra y su
almacenamiento para el posterior análisis físico y químico.
Figura 3.2. Recolección de muestras de izquierda a derecha: suelo colocado
en caja Petri, obtención de muestra de suelo por método de la barrena para
análisis fisicoquímico.
3.3. Incubación de hongos entomopatógenos
Para determinar la ausencia ó presencia de los hongos entomopatógenos de
las muestras de suelo se utilizó la técnica del insecto trampa (Zimmermman
1986). Los insectos colocados en las cajas Petri con suelo previamente
humedecido con agua destilada (Figura 3.3), fueron hormigas cabezonas
atta texxana (Hymenoptera).
3. Materiales y métodos
48
Figura 3.3. Incubación de las unidades experimentales a 27 °C con un
margen de error de -2°C a oscuridad y una humedad relativa entre 90% a
capacidad de campo.
3.4. Aislamiento a partir de insecto infectado
Los insectos que contaron con infecciones fúngicas fueron removidos bajo
condiciones estrictas de esterilización para colocarlos en nuevas cajas Petri,
las cuales contenían torundas de algodón humedecidas con agua estéril,
esto con el fin de otorgarle al hongo que se encuentra en el insecto
condiciones para su esporulación. La esporulación ocurrió en un periodo de
15 a 18 días.
3.5. Aislamiento a partir de agar
Se realizo un medio de cultivo compuesto de: Sabouraud 65 g/L, extracto de
levadura 10 g/L, extracto de malta 10 g/L y antibiótico 0.40 g/L. Tal
preparación se realizó bajo condiciones estrictamente estériles por medio del
3. Materiales y métodos
49
equipo de autoclave vertical marca ASEA MOD. CV2503 bajo las
condiciones de presión 15 PSI y temperatura de 119 °C. Una vez cumplido
con lo anterior, los medios se dejaron enfriar hasta 40 °C y se vertieron 20
ml de medio a cajas Petri.
Después, se tomaron las cajas Petri que contenían el insecto en torundas
con respuesta positiva a la esporulación de los hongos y en una cámara de
flujo laminar se realizó la transferencia directa del micelio adherido al hongo
con un asa bacteriológica mediante la técnica de rayado al medio de cultivo
anteriormente preparado (Jiménez, 2009). Posteriormente a la siembra del
hongo las muestras se incubaron a 27°C.
Una vez efectuado lo anterior, los hongos expresados fueron identificados a
partir de la descripción macroscópica y microscópica de las estructuras
vegetativas y reproductivas, las que luego se compararon con las claves
taxonómicas.
3.6. Análisis físicos y químicos de las muestras compuestas
Las muestras se conservaron refrigeradas a 1 °C por no más de un mes,
hasta su procesamiento. Se realizaron los análisis de acuerdo al siguiente
orden: textura, pH, CE y materia orgánica. Dichos análisis se efectuaron con
la metodología que se describe en la NOM-021-RECNAT-2000, como se
observa en el cuadro 3.1.:
3. Materiales y métodos
50
Cuadro 3.1. Determinaciones fisicoquímicas del suelo.
Determinación Método
pH: medido en agua (AS 002) Método electrométrico
Contenido de conductividad
eléctrica.
Método gravimétrico
Contenido de materia orgánica. Método de Walkley y Black.
Determinación de la textura del
suelo.
Método de la pipeta
3.7. Obtención de datos ambientales
La obtención de variables como temperatura, humedad relativa y radiación
se obtuvieron a través de las estaciones meteorológicas establecidas de la
Red Nacional de Estaciones Agrometeorológicas Automatizadas INIFAP
cercanas a los sitios.
3.8. Análisis de datos
Para determinar la influencia de los parámetros del suelo y parámetros
ambientales contra la presencia de hongos, se utilizó el paquete estadístico
PAST mediante el análisis de correspondencia canónica. Primero se realizó
la determinación especies por área (ausencia o abundancia de especies).
3. Materiales y métodos
51
Después se analizaron dos matrices, la primera es las especies que ocurren
en varias muestras, asignando valores de uno (presencia) y cero (ausencia)
y la otra matriz de las características fisicoquímicas del suelo y ambientales
de tales muestras. Lo anterior descrito se clasifico de la siguiente forma:
Lugar: 3 sitios muestreados
Parámetros físicos: % de limo, arena y arcilla
Parámetros químicos: % de materia orgánica, pH y
conductividad eléctrica.
Parámetros ambientales: Temperatura promedio, radiación y
humedad relativa.
El resultado será una ordenación de las relaciones entre la distribución de
las especies y los parámetros ambientales.
.
52
4. RESULTADOS Y DISCUSION
4.1. Aislamientos determinados
De los tres sitios de estudio en el presente proyecto, se mostraron en todos
los casos expresión de aislamientos nativos de hongos entomopatógenos; a
estos resultados se les asigno una clave la cual está determinada por número
de muestra, repetición, inicial del sitio muestreado y la fecha de colecta. Se
identificaron a nivel de género, como se muestra en el cuadro 4.1. (Pacheco
Hernández, 2017).
Cuadro 4.1. Aislamientos expresados en los tres sitios de estudio, durante
el ciclo agrícola primavera-verano 2016.
Sitio de estudio Clave de aislamiento Genero
Predio nogalero 1
M6.R1.H.15.5.2016 No identificado
M8.R2.H.15.5.2016 Trichoderma sp.
M12.R1.H.15.5.2016 No identificado
M12.R2.H.15.5.2016 No identificado
M13.R1.H.15.5.2016 Trichoderma sp.
M14.R2.H.15.5.2016 Beauveria sp.
M19.R2.H.15.5.2016 Beauveria sp.
M24.R1.H.15.5.2016 No identificado
Predio nogalero 2
M7.R2.SP.21.4.2016 Trichoderma sp.
M9.R1.SP.21.4.2016 No identificado
M11.R1.SP.21.4.2016 Metarhizium sp.
M22.R1.SP.21.4.2016 No identificado
Predio maíz forrajero 3 M11.R1.ITT.31.5.2016 Trichoderma sp.
M22.R2.ITT.31.5.2016 Trichoderma sp.
5. Resultados y discusión
53
Se puede observar claramente que en todos los sitios de estudio se
determinaron aislamientos nativos de hongos entomopatógenos. A pesar de
las diferencias del cultivo presente, manejo agronómico y el clima tan
extremo de la Comarca Lagunera, se podría pensar que estos suelos
difícilmente pudieran albergar este tipo de organismos benéficos, sin
embargo, esta diversidad se ve en aumento por el tiempo de permanencia
de los cultivos, como lo menciona Samaniego-Gaxiola y Chew Madinaveitia
(2007). En el cuadro 4.2. se presenta el porcentaje de expresión de
aislamientos nativos de hongos entomopatógenos de acuerdo con lo
reportado en el cuadro 4.1.
Cuadro 4.2. Porcentaje de expresión de aislamientos nativos de hongos
entomopatógenos (n: 25 muestras por sitio).
Genero
Sitios de estudio
Predio
nogalero 1
Predio
nogalero 2
Predio maíz
forrajero 3
Trichoderma sp 40.00 % 20.00 % 40.00 %
Beauveria sp 100.00 % 0.00 % 0.00 %
Metarhizium sp. 0.00 % 100.00 % 0.00 %
No identificado 60.00 % 40.00 % 0.00 %
Trichoderma sp. se expresó en los sitios de estudio predio nogalero 1 y
predio de maíz forrajero 3. Sin embargo, también se detectó su expresión en
menor proporción en el sitio de estudio de predio nogalero 2. Al estar
presente en los tres sitios, podemos concluir que existió una expresión del
100% de Trichoderma sp (cuadro 4.2).
La expresión de este género de hongo en estos tres sitios se debe a que es
un hongo saprofito que es común en la rizosfera y se encuentra en cualquier
suelo, como es el caso de las cepas nativas asiladas en Irán (Hajieghrari et
5. Resultados y discusión
54
al., 2008) el cual es un clima árido muy similar al de la Laguna, o bien en
cultivo de cacahuate de Iguala, Guerrero (Michelle-Aceves et al., 2013).
Martínez et al. (2013) reporta que son hongos que se encuentran
ampliamente distribuidos por todas las latitudes, presentándose
naturalmente en diferentes ambientes desde un bosque a un cultivo, debido
a su capacidad de producir diversos metabolitos y adaptabilidad a diversos
suelos y condiciones ambientales.
Respecto a Metarhizum sp., su expresión abarco un 30% del total los tres
sitios de estudio (cuadro 4.2), presentándose solo en el predio nogalero 1. A
pesar de que este sitio presenta un manejo agronómico que pudiera decirse
que es el inadecuado para la expresión de cepas nativas de hongos
entomopatógenos por el uso de químicos como herbicidas para el control de
malezas e insecticidas para el control de plagas, que utilizan en el predio
para el combate de plagas como pulgón negro ya amarillo, la expresión que
existió de Metarhizium sp. demuestra que este hongo es capaz de adaptarse
a estas condiciones de manejo, como lo demostró Bidochka et al., 1998 en
Canadá, donde M. anisopliae fue más frecuente en los campos agrícolas que
en hábitats forestales, mientras que en Finlandia M. anisopliae se aisló con
mayor frecuencia en partes del sur del país donde existían diversos cultivos
de cereales y vegetales (Vänninen, 1996), también en suelos daneses M.
anisopliae fue más frecuente en áreas cultivadas expuestas al sol que en
hábitats sombreados. Esto demuestra que M. anisopliae como especie
'agrícola' es más común en ambientes de suelos expuestos y perturbados,
como son los suelos con actividad agronómica. En el caso de la Laguna, ya
se había identificado este género de hongo en el sitio de estudio de
Hormiguero (Macías et al., 2017)
Respecto al género Beauveria sp., su expresión resulto en un 30% en los
tres sitios de estudio (cuadro 4.2). Esta expresión puede resultar del manejo
agronómico que se le proporciona a este sitio de estudio, ya que se
5. Resultados y discusión
55
implementan prácticas de manejo orgánico como lo es la incorporación de
materia orgánica o el manejo integrado de plagas, Tkaczuk et al., 2014 por
ejemplo, concluyo que Beauveria bassiana ocurrió en mayor densidad en
suelos de campos orgánicos que en suelos con manejo agronómico común.
Y finalmente, los hongos no identificados representaron un 60% del total de
los tres sitios de estudio (Cuadro 4.2.). Esta diversidad fúngica puede ser un
buen indicador de salud de estos sitios, además que estos hongos aislados
pudieron haber desarrollado estructuras de resistencia que les permitieron
sobrevivir en ambientes desfavorables presentando una baja probabilidad de
extinción local (Maron et al., 2011), sin embargo, no se lograron identificar
por que pudieran ser aislamientos propios de la región.
4.2. Características fisicoquímicas del suelo y ambientales durante el
ciclo agrícola primavera-verano 2016
En el cuadro 4.3. se observan los resultados de las características del suelo
de los tres sitios de acuerdo con los datos obtenidos en el laboratorio durante
el periodo del ciclo agrícola primavera-verano del 2016. En general son
suelos de composición variable de arcilla; el pH es entre moderadamente y
fuertemente alcalino y la conductividad eléctrica de los tres sitios resulto
entre 1.55 y 1.79 definiendo con esos datos que los suelos son salinos; de
acuerdo con Havlin, 2013, esto pudiera interpretarse por que el agua de riego
tiene un alto contenido de sales o bien por la ligera aplicación de materia
orgánica para mejorar el contenido de nutrientes en el suelo como es el caso
de los predios nogaleros ya que su conductividad eléctrica fue la menor y el
contenido de materia orgánica fue de 0.56 a 0.62%, sin embargo según la
NORMA 021 SEMANAT 2002, son suelos de bajo contenido de materia
orgánica (cuadro 4.3)
5. Resultados y discusión
56
Además, La Comarca Lagunera en general presenta condiciones hostiles
que son resultado de un clima árido-semiárido con fuertes variaciones
estacionales y precipitaciones pluviales escasas, originando suelos
calcáreos, de origen sedimentario, con endurecimiento en la capa superficial
(por la elevación de sales) (Cervantes y Franco, 2006)
Cuadro 4.3. Características fisicoquímicas del suelo de los tres sitios de
estudio.
Propiedad
Sitio de estudio
Predio nogalero 1
Predio nogalero 2
Predio maíz forrajero 3
Clase textural
Franco limoso arcilloso (Arena
13, Limo 60, Arcilla 27)
Franco arenoso limoso (Arena 45, Limo 15, Arcilla
40)
Franco arcilloso limoso
(Arena 40, Limo 15, Arcilla
45) pH 8.26 7.89 8.01
CE (dSm-1) 1.55 1.55 1.79
MO % 0.56 0.62 0.43
Respecto a las características ambientales, los resultados que se obtuvieron
de las estaciones meteorológicas cercanas a los sitios de estudio (cuadro
4.4.) durante el periodo del ciclo escolar de primavera-verano del 2016, el
ambiente resulto cálido por las temperaturas registradas; las temperaturas
más altas se asociaron con las humedades relativas más altas (27.79 y
51.61%) y se registraron en los predios nogaleros 1 y 2. La radiación fue
variable en cada sitio, sin embargo, los resultados nos indican que los días
estuvieron libres de nubosidad.
5. Resultados y discusión
57
Cuadro 4.4. Características ambientales de los tres sitios de estudio.
Parámetros
Sitio de estudio
Predio nogalero 1
Predio nogalero 2
Predio maíz forrajero 3
Fecha 15/05/2016 21/04/2016 31/05/2016
Estación
Campo Experimental La
Laguna. Matamoros
Rancho Las Mercedes. San
Pedro
Campo Experimental La
Laguna. Matamoros
Temperatura
Promedio (°C) 24.50 19.66 27.22
Radiación
(W/m²) 478.86 623.83 508.31
Humedad
Relativa (%) 51.61 27.79 38.75
Sin embargo, a pesar de que las características de suelo y ambientales nos
resultan a un ecosistema árido, los microclimas que se presentan en un
entorno reducido son diversos unos de otros (Aguilar, 2014), por ejemplo, el
sombreado que ejerce el cultivo de nogal es mayor que al del maíz,
otorgando mayor ingreso de radiación en un lugar que en otro y la humedad
pueda ser mayor, caso contrario al cultivo de maíz.
Debido a lo anterior, se aprecia el ordenamiento de Trichoderma sp,
Beauveria sp, Metarhizium sp. y asilamientos no identificados en dos
dimensiones de las distintas localidades de estudio (Figura 4.1). Las
distancias entre las especies indican qué tan parecidas son considerando
tanto las variables ambientales como las de suelo. Sin embargo, no existe
una relación entre las características fisicoquímicas del suelo y ambientales
de esos sitios ya que son resultados diferentes de cada parámetro, por tanto,
no demuestran una correlación significativa por sitio.
5. Resultados y discusión
58
También se puede observar que la expresión de hongos se encuentra
ordenada en las dimensiones según sus similitudes, sin embargo, ninguna
especie de hongo se encuentra relacionada en los sitios ya que cada especie
se expresó de acuerdo con ciertas características fisicoquímicas del suelo y
ambientales del sitio por ser valores diferentes de contenido de materia
orgánica, pH, conductividad eléctrica, porcentaje de textura del suelo,
humedad relativa, temperatura promedio y radiación.
Figura 4.1. Ordenamiento de las especies de hongos ordenadas en ambas
dimensiones según sus similitudes.
Ahora bien, ya que descartamos que existe relación entre un sitio y otro, se
analizó la correlación de las características fisicoquímicas del suelo y
ambientales del sitio sobre la expresión de aislamientos de hongos nativos
entomopatógenos.
5. Resultados y discusión
59
En el cuadro 4.5. se muestran los resultados de esta correlación. Según
Digby y Kempton, (1987), entre más alto sea el valor, ya sea negativo o
positivo, mayor será la importancia de esa variable. Cuando los valores se
aproximan a 1 (sin importar el signo) se considera el valor más alto y por
tanto mas significante para la ausencia o presencia.
Cuadro 4.5. Valores estadísticos de los factores fisicoquímicos y
ambientales contra la presencia de hongos.
Variables Puntuaciones
Eje 1 Eje 2
Trichoderma sp -2.37298E-15 -0.57735
Beauveria sp -2.00 1.73205
Metarhizium sp. 2.00 1.73205
No identificado 2.41521E-15 -0.57735
PP San Pedro 0.666667 0.19245
ITT 2.52579E-15 -0.57735
Hormiguero 0.666667 0.19245
pH -0.989743 0.142857
CE 2.01905E-15 -1
MO 0.308879 0.951101
Arena 0.929458 -0.368928
Limo -0.866025 0.5
Arcilla 0.699559 -0.714575
Temperatura -0.631982 -0.774983
HR -0.998941g 0.0460035
Radiación 0.945969 0.324257
5. Resultados y discusión
60
Las variables que contribuyen de forma más significativa para el eje 1 fueron
pH con coeficiente de dependencia de -0.989743 y HR con un coeficiente de
dependencia de -0.998941 (cuadro 4.5), estos, tienen los valores absolutos
más altos y se observa en la gráfica que las líneas son las más largas (figura
4.7). Las siguientes variables más significativas fueron la radiación con
0.945969 y la arena con 0.929458 (cuadro 4.5), ambos positivos y se refleja
en las direcciones de la gráfica eje derecho (figura 4.2).
Estas cuatro variables (pH, HR, arena y radiación global) podrían formar el
bloque de variables explicativas del Eje 1 (eje “x”) y se interpretarían de la
siguiente manera.
Todas las especies que se encuentran del lado izquierdo tienen una mayor
significancia por un contenido menor de humedad relativa y pH, mientras que
del lado derecho tiene una mayor significancia por la arena y la radiación
global.
Ahora bien, en el eje 2 la contraposición de las variables es menos
acentuada, solo la CE con -1 y la materia orgánica con 0.95110 son notables,
el resto de los valores son demasiado pequeños, por lo que se intuye que
son variables que no influyen en gran medida en la organización espacial de
los hongos, por lo cual no tendría caso incluirlas en el análisis. Por tanto,
todas las especies de hongos que se encuentran arriba del eje 2 están
influenciadas por la materia orgánica y contenidos menores de conductividad
eléctrica.
La interrelación (correspondencia canónica) de estas combinaciones de las
variables asociadas se plantean en la figura 4.2:
5. Resultados y discusión
61
Figura 4.2. Representación de gradiente de variables relacionadas por
cuadrante sobre la presencia de hongos entomopatógenos.
De acuerdo a la figura 4.2 la presencia las especies de Metarhizium sp. y
Beauveria sp. se expresan de acuerdo a un contenido alto de materia
orgánica donde el predio nogalero 1 tuvo 0.56 % y el predio nogalero 2 tuvo
0.43 %.
Esto puede deberse a que las mayores capacidades de intercambio de
cationes en el suelo con mayor materia orgánica aumentan la adsorción de
conidios fúngicos o porque los suelos con mayor materia orgánica también
tienen mayor diversidad y densidad de huéspedes artrópodos en los que los
hongos pueden multiplicarse (Inglis et al. 2001). Quesada-Moraga et al
(2007) reporto que Beauveria sp fue más abundante en suelos de baja
-pH -HR
+Materia orgánica -CE
+Materia orgánica +Arena +Radiación global
-pH -HR -CE
+Arena +Radiación global -CE
5. Resultados y discusión
62
materia orgánica (dentro de los rangos definidos), lo que puede estar
relacionado con los compuestos fungistáticos encontrados en la materia
orgánica que previamente se ha demostrado que afectan Beauveria sp más
que Metarhizium sp. En el presente proyecto, Beauveria sp. se presentó en
el sitio con menor contenido de materia orgánica entre los dos sitios de
nogaleras, mientras que Metarhizium sp tuvo preferencia con el sitio de
mayor contenido de materia orgánica, en este caso el predio nogalero 2.
Además de que la materia orgánica influyera sobre la presencia de
Metarhizium sp, también las variables de radiación y arena influyen en la
expresión de este hongo en el sitio, las cuales fueron de arena 45 % y una
radiación de 623.83 W/m² . No es la única ves donde esta especie aparece en
este tipo de textura, Rath et al. (1992) determino esta especie en suelos de
Tanzania donde preferían suelos franco-arenosos, esto pudiera resultar raro
para esta especie, pero existen otras más que se adaptan a este tipo de
suelos como es el caso también de Beauveria sp., que se expresó en suelos
salinos en Italia (Tarasco et al. 1997). Respecto a la radiación, este hongo
demuestra tener una tolerancia a la radiación, podría tratarse de la especie
de Metarhizium acridum, el cual tiene la capacidad de reproducirse y
sobrevivir bajo periodos de radiación alta (Brancini et al., 2016).
Beauveria sp. tuvo una preferencia por un menor pH expresándose a un valor
de 8.26, lo anterior es soportado por el hallazgo de Quesada-Moraga et al.,
2007 donde el concluyo que la preferencia de esta especie para su expresión
en suelos cultivados es entre un pH de 8 y 8.5. De igual forma, Beauveria sp
optara valores bajos de humedad y de conductividad eléctrica. Lingg y
Donaldson, 1981 reportaron que a valores altos de humedad en el suelo se
reducen las esporas y las pruebas en laboratorio pueden resultan inefectivas.
5. Resultados y discusión
63
Trichoderma sp. optara por valores bajos de pH, CE, HR y valores altos de
arena y radiación global el cual se adaptó a los siguientes rangos de las
variables: pH: 8.26 - 8.01, CE: 1.55 – 1.79, arena: 13 – 45, HR: 27.79 - 51.61
y radiación global: 623.83 - 478.86. Es importante resaltar que la estación del
año puede influir en la densidad de población de Trichoderma, ya que las
poblaciones pueden ser altas en primavera y verano y bajasen el otoño e
invierno (Widden y Abitbol, 1980).
Benítez y González (2003) reportaron que el hongo Trichoderma cuenta con
una distribución cosmopolita muy común en los suelos donde el rango de pH
es entre 2.5 a 9.5, es así que, el pH de los tres sitios muestreados es
favorable para este hongo ya que oscila entre 8.26 - 8.01 considerando que
estos suelos son entre mediana y fuertemente alcalino, y por ende,
soportando valores de conductividad bajos. Respecto a la humedad relativa
tiene la capacidad de adaptarse en medios con humedades de 20-90% pero
crece óptimamente en humedades entre 70-80%. (Vásquez, 2010); sobre la
radiación se ha documentado que Trichoderma spp. es un microorganismo
resistente a este efecto, incluso las temperaturas alcanzadas por la
solarización no siempre son letales para este tipo de patógeno (Granobles y
Torres, 2013).
En general la mayoría de los hongos entomopatógenos pueden sobrevivir a
climas extremos como se demostró con este proyecto, según los hongos
entomopatógenos están expuestos a diferentes entornos de estrés como
acidez de pH, rayos ultravioletas y falta de agua, que el propio hongo
utilizando un mecanismo de ENA ATPasas (de exitus natru: salida de sodio)
la exportación de K + y / o Na +, especialmente cuando las células están
expuestas a un pH alto y concentraciones elevadas de sodio en el medio
ambiente (Qinsima y GuoxiongPeng, 2015). La información de este proyecto
puede ser útil para estudiar más a fondo estas cepas nativas y entender su
5. Resultados y discusión
64
expresión a estas características ambientales y fisicoquímicas del suelo para
que en algún futuro se puedan reproducir como agentes de biocontrol que
soporten condiciones de estrés de determinado entorno.
65
5. CONCLUSIONES
El análisis de correspondencia canónica permitió establecer que las
propiedades físicas y químicas de pH, materia orgánica, arena y la
conductividad eléctrica fueron las únicas propiedades fisicoquímicas que
mostraron la contraposición de la expresión de aislamientos fúngicos nativos
entomopatógenos. Respecto a las variables ambientales únicamente la
radiación y la humedad relativa fueron las únicas que mostraron la
contraposición de la expresión de aislamientos fúngicos nativos
entomopatógenos.
Se determino que Beauveria bassiana y Metarhizium anisopliae se expresan
a mayores cantidades de materia orgánica en los sitios de la Comarca
Lagunera, así mismo, Metarhizium anisopliae se expresó en el sitio con alto
contenido de arena y una fuerte radiación. Diversos autores concluyen que
este parámetro determina que el hongo no se exprese, sin embargo, en otros
sitios como en Hungría, se ha aislado esta especie parcelas agrícolas con
alto contenido de arena (Neuman y Shields, 2004).
Beauveria bassiana se expresará a una humedad relativa menor,
conductividad eléctrica y pH. Respecto a Trichoderma fue un hongo versátil
en cual se expresó en los tres sitios.
66
6. RECOMENDACIONES
Se sugiere para futuros proyectos, obtener más muestras del sitio nogalero
2 ya que de este sitio se obtuvo el aislamiento nativo que más impacto tiene
en la industria de biocontrol, además, al igual que con otros organismos
benéficos, la conservación de cepas de hongos entomopatógenos en
colecciones de referencia debe ser prioritario, ya que algunos de estos
genotipos endémicos pudieran perderse debido a cambios ambientales
locales o por conversión de tierras a cultivo. En México y sobretodo en la
Comarca Lagunera, se conoce poco sobre la presencia y abundancia de
hongos entomopatógenos en suelos no cultivados y agrícolas. Por lo
anterior, es de prioridad continuar con este tipo de trabajos para futuras
investigaciones.
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