INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TORREÓN G… · i Tesis elaborada bajo la supervisión del comité...

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.


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.


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)


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).


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.


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


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


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).


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).


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


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).


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


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).


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).


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


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


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


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.


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).


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


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


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


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,


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.


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.


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


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).


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).


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


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


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).


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


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.:


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).


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.



M13.R1.H.15.5.2016 Trichoderma sp.

M14.R2.H.15.5.2016 Beauveria sp.

M19.R2.H.15.5.2016 Beauveria sp.


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


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


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)


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.


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.


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.


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


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:


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


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.


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


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.

67

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LITERATURA CITADA

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