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Potenciales mecanismos de control biológico de Bacillus paralicheniformis TRQ65 contra hongos fitopatógenos

por Valeria Valenzuela Ruiz, Fannie Isela Parra Cota, Gustavo Santoyo, María Isabel Estrada Alvarado, Luis Alberto Cira Chávez, Ernestina Castro Longoria, Sergio de los Santos Villalobos*

* Autor de Correspondencia. Correo electrónico: / Institución:

Aceptado: 28/11/2024 – Publicado: 18/12/2024 – DOI: https://doi.org/10.18781/R.MEX.FIT.2024-18

Resumen Antecedentes/Objetivo. Bacillus paralicheniformis TRQ65 fue aislada de la rizósfera del trigo (Triticum turgidum subsp. durum) en campos comerciales en el Valle del Yaqui, México. El objetivo del presente estudio es explorar los posibles mecanismos de acción de control biológico de Bacillus paralicheniformis TRQ65 contra hongos fitopatógenos de importancia agrícola, por medio de la secuenciación y explotación del genoma.

Materiales y Métodos. La actividad de biocontrol de esta cepa se cuantificó mediante ensayos in vitro de cultivos duales, evaluando zonas de inhibición contra 11 hongos de importancia agronómica. Se realizó un análisis del genoma completo como minería genómica para evaluar su potencial de control biológico.

Resultados. La cepa TRQ65 mostró actividad de biocontrol contra el 45% de los hongos estudiados, con la mayor inhibición observada contra Botrytis cinerea (43.8% ± 9% al día 5). Basado en la secuenciación y análisis del genoma (antiSMASH), esta bioactividad podría estar asociada con la biosíntesis de lichenisina, bacilibactina y/o fengicina.

Conclusión. Esta investigación proporciona el primer acercamiento al potencial de actividad de control biológico de la cepa TRQ65. Se necesitan estudios adicionales para validar el uso de Bacillus paralicheniformis TRQ65 como ingrediente activo en inoculantes bacterianos sostenibles para una agricultura amigable con el medio ambiente.

Palabras clave: Agentes de Control Biológico, Agricultura, Bacillus, Fengicinas, Liquenisinas, Bacilibactina

Figura 1. Distribución por categorías de subsistemas de las secuencias de ADN codificantes (CDS) en el genoma de <em>B. paralicheniformis</em> TRQ65, siguiendo el pipeline RAST.
Figura 1. Distribución por categorías de subsistemas de las secuencias de ADN codificantes (CDS) en el genoma de B. paralicheniformis TRQ65, siguiendo el pipeline RAST.
Figura 2. A) Estructura de la bacilibactina (National Center for Biotechnology Information, 2024). La bacilibactina se construye alrededor de un núcleo de trilactona formado por la ciclización de tres moléculas de ácido 2,3-dihidroxi-benzoico (DHB) enlazadas a un andamiaje central de residuos de treonina. El anillo trilactona se forma mediante enlaces de éster entre los grupos hidróxilo de la treonina y los grupos carboxilo del DHB. Cada parte del DHB en la bacilibactina contiene grupos funcionales de catecol (2,3-dihidroxi-benzoato). Estos grupos de catecol son responsables de la unión de alta afinidad dal Fe³⁺. B) Estructura de la Lichenisina (National Center for Biotechnology Information, 2024). La lichenisina contiene un anillo peptídico cíclico formado por 13 residuos de aminoácidos. A este núcleo peptídico cíclico se le une una cola lipídica, típicamente una cadena de ácido graso β-hidroxilado. La cadena peptídica forma una estructura cíclica mediante un enlace amídico entre el grupo carboxilo de un aminoácido y el grupo amina de otro, lo cual lleva a formar una estructural anular estable. C) Estructura de la Fengicina (National Center for Biotechnology Information, 2024). La fengicina consiste en un decapéptidoque forma una estructura cíclica mediante un enlace lactona. A este anillo peptídico se le une un ácido graso β-hidroxilado, cuya longitud puede variar, generalmente entre 14 y 18 átomos de carbono. La secuencia exacta de aminoácidos puede variar ligeramente dependiendo de la isoforma específica de la fengicina.
Figura 2. A) Estructura de la bacilibactina (National Center for Biotechnology Information, 2024). La bacilibactina se construye alrededor de un núcleo de trilactona formado por la ciclización de tres moléculas de ácido 2,3-dihidroxi-benzoico (DHB) enlazadas a un andamiaje central de residuos de treonina. El anillo trilactona se forma mediante enlaces de éster entre los grupos hidróxilo de la treonina y los grupos carboxilo del DHB. Cada parte del DHB en la bacilibactina contiene grupos funcionales de catecol (2,3-dihidroxi-benzoato). Estos grupos de catecol son responsables de la unión de alta afinidad dal Fe³⁺. B) Estructura de la Lichenisina (National Center for Biotechnology Information, 2024). La lichenisina contiene un anillo peptídico cíclico formado por 13 residuos de aminoácidos. A este núcleo peptídico cíclico se le une una cola lipídica, típicamente una cadena de ácido graso β-hidroxilado. La cadena peptídica forma una estructura cíclica mediante un enlace amídico entre el grupo carboxilo de un aminoácido y el grupo amina de otro, lo cual lleva a formar una estructural anular estable. C) Estructura de la Fengicina (National Center for Biotechnology Information, 2024). La fengicina consiste en un decapéptidoque forma una estructura cíclica mediante un enlace lactona. A este anillo peptídico se le une un ácido graso β-hidroxilado, cuya longitud puede variar, generalmente entre 14 y 18 átomos de carbono. La secuencia exacta de aminoácidos puede variar ligeramente dependiendo de la isoforma específica de la fengicina.
Cuadro 1. Zona de inhibición (porcentaje) de <em>Bacillus paralicheniformis</em> TRQ65 contra patógenos fúngicos de plantas de <br />importancia agrícola.
Cuadro 1. Zona de inhibición (porcentaje) de Bacillus paralicheniformis TRQ65 contra patógenos fúngicos de plantas de
importancia agrícola.