Bacillus un género que

alberga especies que

cumplen diversos roles

biológicos

Silvina M. Y. López

Lic. en Biotecnología y Biología Molecular

INFIVE-CONICET

Fac. de Cs Agrarias y Forestales - UNLP

Bacillus

• Bacilos Gram +

• Aerobios o anaerobios fac., agrupaciones en cadena

• Forman endosporas

• Resistentes a condiciones adversas (T°, pH)

• La mayoría son saprófitos

• Habitan suelos y sedimentos acuáticos, las especies

dentro del género se encuentran en casi todos los

ambientes

Bacillus

Especies interés industrial

Biocontrol

• B. subtilis, B. megaterium, B.

amyloliquiefaciens, etc.

Otros

• B. brevis

• B. polymyxa

• Etc…

Especies patógenas

Humanos

• B. anthracis

• B. cereus

Insectos (Biocontrol)

• B. thuringiensis

• B. popillae

Bacillus

Otras aplicaciones industriales

• Antibióticos

B. subtilis y B. lecheniformis Bacitracina

B. brevis Gramicidina S

B. polymyxa Polimixina

• Fermentadores

B. amylobacter Butirica

B. polymyxa Aceto-etílica

• Enriado de fibras textiles

B. macerans Lino, cañamo

Bacillus…como agente de control biológico

comercializado

Bacillus…como agente de control biológico

comercializado

Mecanismos de acción

Bacillus subtilis

Bacillus subtilis

por el espacio favorable para el

desarrollo

Bacillus subtilis

Surfactinas,

Iturina

Fengycinas

Síntesis de antibióticos y compuestos

antimicrobianos

A) Rhizoctonia solani , Fusarium graminearum, Rhizoctonia bataticola y Stenocarpella maydis

B) Cercospora, Alternaria y Stemphylum.

A) B)

Bacillus subtilis

Bacillus subtilis

Bacillus subtilis

• Muchos microorganismos de la rizósfera pueden influir en el

crecimiento de la planta y la sanidad vegetal de manera positiva

“rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal“

Tienen efectos en el crecimiento vegetal a través de:

•la síntesis de hormonas vegetales: auxinas, citocininas, giberelinas

•sintetizan sideróforos involucrados en la disponibilidad del Fe

•solubilizan fósforo

Mecanismos de acción

Bacillus subtilis

Bacillus thuringiensis

Bacillus

Microorganismo

Nº

Registro

Denominación

comercial Empresa Acción

Bacillus subtilis

QST

34347 Serenade WP BASF Argentina Fungicida

Bacillus subtilis 35757 Serenade MAX BASF Argentina Fungicida

Bacillus subtilis 35806 Serenade ASO BASF Argentina Fungicida

Bacillus subtilis 37569 Azo Foliar Naturalis Fungicida

Bacillus subtilis 37560 Azo Granero Naturalis Fungicida

Bacillus subtilis 20878 Biotrap Nitrap S.A. Fertilizante biológico

Bacillus subtilis 21240 Promotor BS Nitrasoil Argentina S.A. Fertilizante biológico

Bacillus subtilis 92170 Azobac Formulagro S.R.L. Fertilizante biológico

Bacillus subtilis 92189 Bacter Protect Green Quality S.A. Fertilizante biológico

Bacillus subtilis 92206 Biotak B Agrimarketing S.A. Fertilizante biológico

Datos de SENASA (www.SENASA.gov.ar)

Productos microbiológicos (B. subtilis) registrados en Argentina

Microorganismo Nº

Registro

Denominación

comercial Empresa Acción

Bacillus thuringiensis var. Kurstaki 30080 Dipel L Plus Summit Agro Arg.

S.A.

Insecticida - Acaricida

Bacillus thuringiensis var. kurstaki 33868 Bacthur Líquido S. Ando y CIA. S.A. Insecticida – Acaricida

Bacillus thuringiensis var. kurstaki 36370 Malon Induagro S.R.L. Insecticida – Acaricida

Bacillus thuringiensis var. kurstaki 36729 Biospam Azul Lab. San Pablo Prod.

Biolocos S.R.L.

Insecticida – Acaricida

Bacillus thuringiensis var. kurstaki 38159 Nitrur BTKP

ultramax

Cergen S.R.L. Insecticida – Acaricida

Bacillus thuringiensis var. kurstaki 36371 Biocrop Formulagro S.R.L. Insecticida – Acaricida

Bacillus thuringiensis 33806 Nitrur BTKL

ultramax

Cergen S.R.L. Insecticida – Acaricida

Bacillus thuringiensis 31901 Vendaval Bt Síntesis Qca S.A.I.C. Insecticida – Acaricida

Bacillus thuringiensis 31981 Bac-Thur S. Ando y CIA. S.A. Insecticida – Acaricida

Bacillus thuringiensis 32736 Ecotech Pro Mitsui Arg. S.A. Insecticida – Acaricida

Bacillus thuringiensis 32737 Ecotech Bio Mitsui Arg. S.A. Insecticida – Acaricida

Bacillus thuringiensis 35664 Baprom L Lab. San Pablo Prod.

Biolocos S.R.L.

Insecticida – Acaricida

Bacillus thuringiensis 35784 Biospam L Lab. San Pablo Prod.

Biolocos S.R.L.

Insecticida –Acaricida

Bacillus thuringiensis var. aizawai 36099 Nitrur frutagen Cergen S.R.L. Insecticida - Acaricida

Productos microbiológicos (B. thuringiensis) registrados en Argentina

Aplicación y tipos de cultivos

Pueden aplicarse en:

• Flores (Claveles, Rosas, etc)

• Frutales (Fresa, Mora, Uva, Melón, etc)

• Hortalizas (Tomate, Ají, zanahoria, Pimiento,

Berenjena, Alcachofa, Lechuga y Espárragos)

• Plantas Aromáticas (Tomillo, Orégano, Eneldo,

Menta, Hierbabuena)

• Tubérculos (Papa, Yuca)

• Gramíneas (Caña, Maíz, Sorgo, Arroz)

• Leguminosas (Soja)

• Arbustos (Café), Cítricos, entre otros

Plantas transgénicas Bt “Plantas insecticidas”

aprobadas para su comercialización en Argentina

…Muchas Gracias!

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Bacillus…un género que alberga especies que cumplen diversos roles

biológicos

Las bacterias de este género son bacilos Gram positivos, aerobios o anaerobios facultativos

que forman endosporas. Son bacterias en general resistentes a condiciones adversas de

temperatura y pH, que se encuentran habitualmente en suelos y sedimentos acuáticos.

Dentro del género se pueden encontrar tanto especies patógenas, ya sea de humanos o

insectos, pero también como estas últimas (patógenos de insectos), muchas especies son de

gran interés industrial.

Entre las aplicaciones que tienen a nivel industrial estos microorganismos se pueden

mencionar la síntesis de antibióticos (B. subtilis y B. lecheniformis Bacitracina; B. brevis

Gramicidina S; B. polymyxa Polimixina). También algunas especies son utilizadas como

fermentadores industriales (B. amylobacter y B. polymyxa) o en la industria textil para el

enriado de fibras de lino y cáñamo (B. macerans). Sin embargo el control biológico de

fitopatógenos y la promoción del crecimiento vegetal, son de las aplicaciones industriales

de mayor crecimiento en los últimos años.

El mercado mundial de productos fitosanitarios está dominado por los pesticidas sintéticos.

Esto condujo a un uso irracional, con un marcado aumento de la toxicidad ambiental de sus

residuos, disminución o pérdida de eficacia debido a la adaptación de los patógenos, o

efectos indeseables sobre organismos no objetivos que comparten el ecosistema. Además,

los procedimientos de homologación de nuevos productos químicos requieren cada vez

más estudios toxicológicos, y por lo tanto se han encarecido. Todo esto ha llevado a un

decreciente uso de productos químicos desde el año 2000 y es probable que siga la misma

tendencia en los próximos años.

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En paralelo, han surgido nuevas estrategias como el desarrollo de bio-pesticidas, definidos

como organismos vivos o productos naturales derivados de estos, que se utilizan para

suprimir las poblaciones de plagas. Estos organismos incluyen plantas (cultivos

genéticamente modificados), insectos, nematodos y microorganismos. Entre estos bio-

plaguicidas, los productos a base de microorganismos (bacterias, hongos, virus, levaduras)

representan el 30% del total de ventas y regularmente se presentan nuevos productos en el

mercado.

Estos microbios beneficiosos, representan una alternativa ecológica a los productos

químicos y ofrecen diferentes modos de acción para combatir los patógenos.

El biocontrol por lo tanto se puede utilizar cuando no hay un producto de control

disponible, donde los pesticidas convencionales no pueden ser utilizados debido a las

preocupaciones por sus residuos, o en el rápido crecimiento del sector de la agricultura

ecológica.

También se pueden aplicar junto con productos químicos, ya sea en rotación para reducir el

posible desarrollo de resistencia a patógenos o en una estrategia de manejo integrado de

plagas, con el objetivo de reducir al mínimo el uso de insecticidas sintéticos.

La mayoría de las cepas bacterianas explotadas como bio-plaguicidas pertenecen a los

géneros Agrobacterium, Bacillus y Pseudomonas. Bacillus thuringiensis, específicamente se

aplica a la lucha contra insectos.

Los productos a base de Bacillus representan aproximadamente la mitad de los agentes de

biocontrol bacterianos comercialmente disponibles, incluyendo cepas de Bacillus subtilis, B.

subtilis var. amyloliquefaciens, B. lecheniformis y B. pumilus. El gran potencial de estos

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microorganismos en el biocontrol se basa en los múltiples mecanismos mediante los cuales

ejercen su acción.

Entre los mecanismos simultáneos que podrían participar del biocontrol se pueden

mencionar la competencia y antibiosis.

Los microorganismos en la rizósfera y en el rizoplano viven de desechos y células muertas

de la epidermis de los pelos radicales y también de metabolitos excretados por las raíces

que estimulan su crecimiento y la esporulación. Sin embargo, las raíces sólo tienen una

capacidad limitada para proporcionar un determinado tamaño de la población y una cierta

especie de microorganismo.

Como resultado de la colonización por el antagonista (bio-controlador) aplicado, los

microorganismos de origen natural se enfrentan a una situación de competencia, tanto por

el espacio favorable para el desarrollo, como por los nutrientes exudados por las plantas.

Otro de los mecanismos de acción del género Bacillus es la producción de una amplia gama

de moléculas biológicamente activas potencialmente inhibitorias para el crecimiento de

fitopatógenos. B. subtilis, tiene un promedio de 4-5% de su genoma dedicado a la síntesis de

antibióticos y tiene el potencial para producir más de dos docenas de compuestos

antimicrobianos estructuralmente diferentes, entre los que se destacan los lipopéptidos

(LPs).

Su capacidad formadora de esporas las hace buenas candidatas para el desarrollo de bio-

pesticidas, ya que las esporas de Bacillus tienen un alto nivel de resistencia a la sequedad

necesaria para la formulación en productos estables y los lipopéptidos de Bacillus subtilis se

liberan al medio sólo en el momento de la formación de endosporas durante la fase

estacionaria del cultivo.

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Bacillus subtilis sintetiza lipopéptidos de tres familias. Las surfactinas, Iturinas y Fengycinas

que son bio-tensioactivos poderosas con propiedades emulsionantes y espumantes

excepcionales. Interfieren con la integridad de la membrana biológica en una forma

dependiente de la dosis.

Los LPs están implicados en la formación del biofilm de B. subtilis (que le otorgaría ventajas

en la colonización de la raíz y competencia), tiene efecto antibacteriano, antifúngico y

participan desencadenando la resistencia sistémica inducida en la planta.

La RSI mediada por rizobacterias puede ocurrir en muchas especies de plantas y la

protección otorgada no es específica en cuanto a la naturaleza del agente infeccioso.

Debido a su sistematicidad, la capacidad defensiva es mejorada tanto en las raíces como en

las hojas por lo que es eficaz contra patógenos que infectan la raíz y también puede reducir

los daños causados por agentes patógenos que son activos exclusivamente en follaje, flores

o frutos.

La producción de iturina parece estar restringida a B. subtilis y B. amyloliquefaciens. La

surfactina o variantes estrechamente relacionadas han sido aisladas de B. coagulans, B.

pumilus y B. licheniformis, y la producción de fengycina fue identificada en B. cereus y B.

thuringiensis además de B. subtilis y B. amyloliquefaciens.

Promoción del crecimiento vegetal. Los mecanismos utilizados para promover el

crecimiento vegetal son muchos, en general relacionados con metabolitos producidos por

estas bacterias que además se encuentran naturalmente presentes en las zonas cercanas a

las raíces de las plantas.

Las bacterias de este género colonizan las raíces y tienen efectos en el crecimiento vegetal

a través de la síntesis de hormonas vegetales como las auxinas, citoquininas y giberilinas,

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también sintetizan sideróforos involucrados en la disponibilidad del Fe, algunas especies

solubilizan fósforo aumentando su bio-disponibilidad para la planta.

El control de las enfermedades por control biológico tiene gran potencial porque el

fenómeno es de larga duración y no genera el desarrollo de resistencias en los patógenos

(debido a la multiplicidad y variedad de estrategias de defensa inducidas).

Bacillus thuringiensis…Bioinsecticida

Durante el proceso de esporulación produce cuerpos cristalinos de naturaleza proteica que

son tóxicos para distintos invertebrados, especialmente larvas de insectos.

El mecanismo de acción de las proteínas Cry se describió principalmente en lepidópteros.

Los cristales de B. thuringiensis son ingeridos y luego solubilizados en el intestino medio del

insecto, tras lo cual se liberan las proteínas cristalinas en forma de protoxinas que no

producirán daño sino hasta ser procesadas por proteasas intestinales para generar las

toxinas activas que llevarán a la muerte de la larva. El tejido intestinal resulta dañado

gravemente, lo que impide la asimilación y retención de compuestos vitales para la larva y

lleva a la muerte del insecto.

Los bio-insecticidas incluyen en su formulación como ingrediente activo una mezcla de

cristales y esporas de B. thuringiensis.

Estos productos tienen como limitación que presentan una especificidad restringida a

ciertos órdenes de insectos, potencia baja y toxicidad residual corta. A pesar de ello, han

sido los agentes de control biológico más populares.

La formación de esporas y la capacidad de adaptarse a condiciones adversas del ambiente,

le otorgan a las bacterias de este género una ventaja en sus usos industriales, pero aun así

es importante considerar en el uso de los productos formulados que se está trabajando con

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microorganismos y que de que permanezcan vivos depende que puedan luego tener los

efectos buscados.

Cultivos y aplicaciones

• Flores (Claveles, Rosas, etc)

• Frutales (Fresa, Mora, Uva, Melón, etc)

• Hortalizas (Tomate, Ají, zanahoria, Pimiento, Berenjena, Alcachofa, Lechuga y

Espárragos)

• Plantas Aromáticas (Tomillo, Orégano, Eneldo, Menta, Hierbabuena)

• Tubérculos (Papa, Yuca)

• Gramíneas (Caña, Maíz, Sorgo, Arroz)

• Leguminosas (Soja)

• Arbustos (Café), Cítricos, entre otros