Las ventajas de incorporar una bacteria en la producción de maíz guerrerense

Alejandro Bolaños Dircio y Yanet Romero Ramírez

El maíz, desde el enfoque alimentario, es un cereal y el cultivo más importante y representativo de México. Constituye una fuente crucial de energía en la dieta de las personas por su alto contenido en carbohidratos, fibra y minerales. La aplicación del maíz en la gastronomía va desde su uso como masa (tortillas, tlayudas, enchiladas, entre otros), maíz fresco (elote y esquite) y maíz seco (pozole). En la actualidad, el maíz sirve de materia prima para la producción de aceites, edulcorantes y otros productos; por ello, tiene una gran importancia social, cultural y económica.

En el año 2023, nuestro país produjo más de 27.5 millones de toneladas de maíz, con un incremento de 3.73 % comparado con el año anterior [1]. A nivel mundial, México ocupó el octavo lugar con una participación de 1.9 % de la producción total. Esta gramínea se cultiva en los 32 estados del país, especialmente en: Sinaloa, Jalisco, Estado de México, Guanajuato, Michoacán y Guerrero. El estado de Guerrero ocupa el sexto lugar en producción de maíz a nivel nacional y registró una cosecha de un millón 335 mil 918 toneladas entre los años 2019 y 2021.

El maíz se originó mediante la domesticación través de los años a partir del “teocintle” (pariente silvestre del maíz), siendo una de las primeras plantas cultivadas por diversos grupos nativos mexicanos, mismos que han logrado preservarlo por más de 10 mil años. Además, el maíz es una especie única por la gran diversidad genética, por su adaptación a una gran variedad de climas y por su tolerancia a diferentes condiciones ambientales, contando actualmente con 64 razas de maíz con características morfológicas diversas. En este sentido, la Cuenca del río Balsas, ubicada en el estado de Guerrero se considera un centro de origen de esta especie, principalmente de maíz blanco, amarillo y azul, siendo un legado de la naturaleza y de diversas culturas.

Principales amenazas del maíz

Uno de los problemas que presenta el cultivo de maíz es la presencia de plagas y enfermades durante el crecimiento de la planta. Las plagas son ocasionadas generalmente por insectos; por ejemplo, el gusano cogollero (Spodoptera frugiperda) que se alimenta de las hojas de la planta. Por otro lado, las enfermedades son ocasionadas por microorganismos fitopatógenos (por ejemplo, virus, bacterias, nematodos y hongos) y causan daños económicos en su producción. Los ambientes húmedos y cálidos en el que crecen los cultivos de maíz favorecen el establecimiento de los fitopatógenos.

Dentro de las enfermedades podemos mencionar: la royas, el Complejo Mancha de Asfalto (CMA) y la mancha foliar. El CMA es ocasionado por tres hongos fitopatógenos: Phyllachora maydis, Monographella maydis y Coniothyrium phyllachorae [2]. Esta enfermedad no sólo se presenta en México, sino en varios países de Latinoamérica, provocando importantes pérdidas económicas.

Los primeros síntomas aparecen como puntos ovalados oscuros o de forma irregular de P. maydis y se establecen en el haz de las hojas que se encuentran cerca del suelo. Después, el punto ovalado se rodea de un halo color café claro que coloquialmente se conoce como “ojo de pescado” causado por M. maydis. Por último, en las hojas enfermas se puede encontrar al hiperparásito (un hongo parásito que parasita a otro hongo diferente), C. phyllachorae (Figura 1). Sin embargo, recientemente se ha descubierto que el hongo Curvularia lunata está asociado también al CMA en cultivos de Chiapas y Guerrero. De acuerdo con las condiciones ambientales, la aparición del CMA puede ocurrir entre 8 y 16 días a partir de la infestación de las hojas basales del maíz.

Otra enfermedad que afecta al cultivo de maíz es la mancha foliar, ocasionada por el hongo Curvularia lunata y los síntomas que produce son: manchas rodeadas de un halo, que luego se expanden a lesiones redondas (Figura 2). Actualmente, se ha convertido en una amenaza seria en el rendimiento; siendo una enfermedad frecuente, grave, dañina y económicamente importante en áreas tropicales.

Riesgos del uso de los fungicidas químicos en el cultivo de maíz

Debido a que las medidas alternativas de control, como la rotación de cultivos y las prácticas de labranza del suelo, tienen efectos muy limitados, los fungicidas químicos son la principal opción para el control de enfermedades provocadas por estos hongos fitopatógenos y se han utilizado en todos los países desde la década de 1960.

Los principales productos comerciales que se emplean para el control del CMA en México tienen como principio activo: captan, propiconazole o benomil; mientras que para la mancha foliar se utilizan fungicidas químicos con principio activo como: propined, metil tiofanato y mancozeb. Sin embargo, estos productos se dispersan en el ambiente, ocasionando contaminación; están presentes en la cadena alimentaria, son capaces de inducir resistencia a las enfermedades, eliminan cepas benéficas de hongos para las plantas (como las micorrizas), son tóxicos para el ser humano, las plantas, los animales domésticos y la vida silvestre, por lo que se consideran ecológicamente inapropiados. La aparición de resistencia por parte de los hongos fitopatógenos hace necesario una mayor adopción de manejos basados en otras opciones como el control biológico y la generación de conocimiento que permita el desarrollo de bioformulados microbianos efectivos en cultivos prioritarios para el Estado y que sean de bajo costo económico y de fácil aplicación [3].

Maíz y bacterias: una alianza perfecta

En el Laboratorio de Microbiología Molecular y Biotecnología Ambiental de la Universidad Autónoma de Guerrero se aislaron bacterias de aguas termales de Coacoyul, Guerrero, es decir, bacterias termófilas que tienen la capacidad de crecer y prosperar en ambientes con altas temperaturas (45-100 °C), debido a la excepcional flexibilidad metabólica que les permite aprovechar diversas fuentes de carbono y a las adaptaciones evolutivas a ambientes extremos.

Entre las bacterias aisladas, se identificó a la bacteria Bacillus licheniformis M2-7, convirtiéndola como modelo de estudio por sus capacidades para degradar hidrocarburos, promoción de crecimiento vegetal e inhibidora de hongos patógenos de plantas. Atendiendo las necesidades de los agricultores de controlar las enfermedades en sus cultivos de maíz, se aislaron hongos fitopatógenos asociados al CMA y a la mancha foliar en tres localidades: Mochitlán, Chilpancingo de los Bravo y Yextla. Se evaluó in vitro el efecto de B. licheniformis contra los hongos Microdochium, Curvularia, Phoma, Microphaeropsis y Fusarium; mostrando que la bacteria impide el crecimiento y provoca la muerte celular de los fitopatógenos; es decir, tiene capacidad fungicida [4]. En plantas de maíz infectadas por la mancha foliar, la bacteria es capaz de reducir la severidad después de su aplicación foliar (Figura 3).

Otro punto importante es que esta cepa bacteriana mejora el crecimiento y rendimiento del cultivo de maíz; es decir, presenta capacidades de promoción del crecimiento vegetal [5]. Se evaluó la aplicación de un bioformulado (que incluyó melaza de caña al 6 % con células de B. licheniformis M2-7) en parcelas de maíz en la localidad de Las Ceibas, Guerrero. Las plantas sin ningún tratamiento no lograron desarrollarse. Las plantas tratadas con la bacteria (5 mL del bioformulado por planta) presentaron un crecimiento similar a las plantas tratadas con sulfato de amonio (5 g de fertilizante químico por planta) (Figura 4).

Además, las plantas tratadas con sulfato de amonio mostraron síntomas como manchas necróticas, mientras que las plantas inoculadas con la bacteria redujeron la presencia de síntomas. En el producto (mazorca) no se observó diferencia en tamaño o peso (Figura 4), lo que nos indica que el bioformulado puede reemplazar el uso de un fertilizante químico y tener resultados iguales o similares. En palabras del productor –el uso del bioformulado le fue más fácil de utilizar/aplicar y observó un resultado positivo–, asegurando que, en definitiva –volvería a utilizarlo–.

Los bioformulados a base de bacterias benéficas se aplican cada vez más en la agricultura, especialmente aquellos que contienen bacterias del género Bacillus [6,7] debido a que han demostrado ser una alternativa eficaz y respetuosa con el medio ambiente. B. licheniformis M2-7 es una bacteria prometedora por su capacidad de combatir enfermedades foliares y mejorar el crecimiento y rendimiento del maíz. Sin embargo, para que sea de utilidad práctica para los agricultores, hay todavía que resolver, entre los más importantes, varios aspectos de regulación, vida de anaquel y costos [6,8].

Referencias

1. Secretaría de Agricultura y Desarrollo Rural (2024). Día Nacional del Maíz 29 de septiembre de 2024. Recuperado de https://www.gob.mx/agricultura/articulos/dia-nacional-del-maiz-379031#:~:text=En%202023%2C%20la%20producci%C3%B3n%20de,la%20producci%C3%B3n%20nacional%20de%20granos
2. Bolaños-Dircio, A. y Romero Ramírez Y. (2022). Enemigos microscópicos del maíz: el caso de la mancha de asfalto en el sur del país. Boletín Sociedad Científica Mexicana de Ecología. 2(4), 88-94. ISSN-e: 2022-en trámite. https://drive.google.com/file/d/1xQCHA8IgE3SMUaIzCB1bgwEbXp9ffhH9/view?usp=sharing
3. Herrera-Simpson, I.L. y Herrera-Estrella, L. (2021). Bioinoculantes: aliados versátiles para promover la salud y prevenir enfermedades en cultivos agrícolas. Biotecnología en Movimiento, 24(4), 16-21. https://biotecmov.ibt.unam.mx/services/pdfDownloader.php?id=MjQqKl8qKjQ=
4. Bahena-Oregón, R., Rodríguez-Barrera, M. A., Rosas-Guerrero, V., Méndez Bahena, A. Toledo-Hernández, E., Toribio-Jiménez, J., Návez-González, D., Palemón-Alberto, F., Ortega-Acosta, S. A., y Romero-Ramírez, Y. (2022). Chapter 8.3. Bacillus licheniformis M2-7 inhibits the growth and affects the structure of phytopathogenic fungi of Zea mays. In: Sotelo-Navarro, P. X.; Tecorralco-Bobadilla, A. L., Escamilla-Alvarado, C., Hernández-Flores, G.; Nava-Bravo, I.; López-Díaz, J. A.; Poggi-Varaldo, H. M. (Editors): Ambiente y Bioenergía. Perspectivas y avances de la sostenibilidad, pages 500-508. Ed. ABIAER A.C., México City, México. ISBN: 978-607-99118-3-6. https://drive.google.com/file/d/1641-KZzAyuFdpo-gz-Yn6xm3enpp4Y3G/view. En este trabajo se reporta la inhibición de la bacteria Bacillus licheniformis M2-7 frente a hongos fitopatógenos asociados al Complejo Mancha de Asfalto en maíz. Donde se demuestra que inhibe en un rango de 22.6-81.1% con respecto a los controles.
5. Bolaños Dircio, A., Toribio Jiménez, J., Rodríguez Barrera, M.A., Hernández Flores, G., Toledo Hernández, E., Palemón Alberto, F. and Romero Ramírez Y. (2021). Bacillus licheniformis M2-7 improves the growth and performance of Capsicum annuum L. Agrociencias. 55(3), 227- 242. https://doi.org/10.47163/agrociencia.v55i3.2415. En este trabajo se reporta la capacidad de crecimiento de promoción vegetal de la cepa M2-7, en plantas de chile (Capsicum annuum L.). La aplicación de la bacteria resultó en un aumento en el peso total de los frutos (46.17 g) respecto al peso de los frutos de plantas tratadas con el fertilizante químico (18.61 g) y frutos de plantas sin ningún tratamiento (9.33 g).
6. Galindo, E., Serrano-Carreón, L., Gutiérrez, C.R., Balderas-Ruíz, K.A., Muñoz-Celaya, A.L., Mezo-Villalobos, M. y Arrollo-Colin, J. (2015). Desarrollo histórico y los retos tecnológicos y legales para comercializar Fungifree AB®, el primer biofungicida 100% mexicano. TIP Revista Especializada en Ciencias Químico-Biológicas, 18(1),52-60. https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=7943142
7. Serrano, L. y Quiñones-Aguilar, E.E. (2021). Control biológico de patógenos de plantas: interacciones, estrategias y mecanismos. Biotecnología en Movimiento, 24 (4), 20-24. https://biotecmov.ibt.unam.mx/services/pdfDownloader.php?id=MjQqKl8qKjU=
8. Galindo, Enrique (2023). La multidisciplina, componente básico de la innovación en el control biológico de patógenos vegetales. Revista Mexicana de Fitopatología, 41(3),319-325. https://rmf.smf.org.mx/RevistaMexicana/articulo.php?lang=en&volumen=41(3)2023&clave=RMF2308-1