Advances in the evaluation of microorganisms as biocontrol agents of pathogens that cause diseases in rice cultivation
DOI:
https://doi.org/10.24054/cyta.v9i1.2955Keywords:
mechanisms of action, antagonism, biological controlAbstract
In this research, an exploration of advances in the evaluation of microorganisms as biocontrol agents of pathogens that cause diseases in rice cultivation was carried out; For this purpose, scientific articles published in journals indexed in databases such as Scopus, Scielo, Redalyc, Springer, among others, were reviewed and research was analyzed in which antagonistic agents of pathogens in rice have been used. This review article addresses the need to implement control strategies that minimize environmental impact and promote sustainability and aims to analyze current advances in the evaluation of microorganisms as biocontrol agents of disease-causing pathogens in rice cultivation. Among the main findings, it is mentioned that there are various microorganisms (fungi and bacteria) such as Trichoderma spp., Bacillus subtilis, Lysobacter antibioticus, Bacillus cereus, Bacillus spp., among others, that have demonstrated the ability to suppress pathogens that cause rice diseases, due to mechanisms of action such as antibiosis, competition for nutrients, mycoparasitism, induction of systemic resistance in plants. This multiplicity of mechanisms allows the microorganism to be selected as a biological control agent. Likewise, there is a trend to apply integrated approaches to take advantage of microbial diversity, improving plant health and reducing dependence on agrochemicals.
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References
Arenas, Y., Torres, C., y Diaz, J. (2013). Identificación de microorganismos antagonistas del hongo Fusarium sp. en órganos de Heliconia spp. Ingeniería de Recursos Naturales y Del Ambiente, (12), 69–78. https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=231130851007.
Ariza, P., y Salazar, P. (2020). Evaluación y posible control biológico de los patógenos causantes de las enfermedades “Secadera” y “Roña” en cultivos de Passiflora edulis en una finca de Pacho, Cundinamarca. https://repositorio.unicolmayor.edu.co/handle/unicolmayor/149.
Astorga-Quirós, K., Meneses-Montero, K., Zuñiga-Vega, C., Brenes-Madriz, J., y Rivera-Méndez, W. (2014). Evaluación del antagonismo de Trichoderma sp. y Bacillus subtilis contra tres patógenos del ajo. Tecnología en Marcha. 27(2):82-91. https://revistas.tec.ac.cr/index.php/tec_marcha/article/view/1929. DOI: https://doi.org/10.18845/tm.v27i2.1929
Badía, M., Hernández, B., Murrel, J., Mahillon, J., y Pérez., M. (2011). Aislamiento y caracterización de cepas de Bacillus asociadas al cultivo del arroz (Oryza sativa L.). Revista Brasileira de Agroecologia, 6(1), 90-99. https://orgprints.org/id/eprint/23097/1/Bad%C3%ADa_Aislamiento.pdf.
Berg, G., Grube, M., Schloter, M., & Smalla, K. (2020). Unraveling the plant microbiome: looking back and future perspectives. Frontiers in Microbiology, 11, 1489. https://www.frontiersin.org/journals/microbiology/articles/10.3389/fmicb.2014.00148/full.
Bulgarelli, D., Schlaeppi, K., Spaepen, S., Ver Loren van Themaat, E., & Schulze-Lefert, P. (2013). Structure and functions of the bacterial microbiota of plants. Annual Review of Plant Biology, 64, 807–838. https://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev-arplant-050312-120106. DOI: https://doi.org/10.1146/annurev-arplant-050312-120106
Campuzano, S.E., Urquijo, L. y Valderrama, J. (2017). Evaluación de la actividad celulolítica y quitinolítica de hongos filamentosos aislados de rizósfera de cultivos de papa para control de Rhizoctonia solani. NOVA. 15(28): 45-55. https://hemeroteca.unad.edu.co/index.php/nova/article/view/2078. DOI: https://doi.org/10.22490/24629448.2078
Castillo, Humberto., Rojas, Randall., y Villalta, Manuel. (2016). Actividad antagonista de Gliocladium sp. contra Sclerotium cepivorum. Revista Tecnología en Marcha, 29 (Suppl. 3): 57-64. https://dx.doi.org/10.18845/tm.v29i7.2706. DOI: https://doi.org/10.18845/tm.v29i7.2706
Castro, M. del P. (2015). Bioproducto a base de una cepa nativa de Trichoderma harzianum Rifai para el manejo de sigatoka negra (Mycosphaerella fijiensis Morelet) en bananeras orgánicas. [Tesis doctoral. Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas. Villa Clara, Cuba]. https://dspace.uclv.edu.cu/items/5741c861-136e-492b-bd54-d4f3d420f149.
Conrath U., Beckers G. J., Flors V., García-Agustín, P., Jakab, G., Mauch, F., Newman, M.A., Pieterse, C.M., Poinssot, B., Pozo, M.J., Pugin, A., Schaffrath, U., Ton, J., Wendehenne, D., Zimmerli, L., Mauch-Mani, B. (2006). Priming: getting ready for battle. Mol Plant Microbe Interact. 19(10):1062-71. Doi: https://apsjournals.apsnet.org/doi/10.1094/MPMI-19-1062. DOI: https://doi.org/10.1094/MPMI-19-1062
Cotes, A.M. (2012). Control biológico de enfermedades de plantas en Colombia. En A. Wagner Bettiol, Marta C. Rivera, Pedro Mondino, Jaime R. Montealegre A., Yelitza C. Colmenárez. (2da. Eds.), Control Biológico de Enfermedades de Plantas en América Latina y el Caribe (169-180pp). https://www.researchgate.net/publication/272086423_Control_Biologico_de_Enfermedades_de_Plantas_en_America_Latina_y_el_Caribe.
Cotes, A., y Elad, Y. (2018). El control biológico en un contexto de manejo integrado de enfermedades. En Agrosavia. Control biológico de fitopatógenos, insectos y ácaros. (786-921). https://editorial.agrosavia.co/index.php/publicaciones/catalog/download/23/14/304-1?inline=1.
Deza, C., (2016). Caracterización molecular de bacterias asociadas a la filósfera, rizósfera y semillas de arroz y su eficiencia en el control de Bulkholderia glumae. Universidad Nacional de Tumes [Tesis doctoral]. https://repositorio.untumbes.edu.pe/bitstream/handle/20.500.12874/2026/TESIS%20DOCTORAL%20-%20DEZA%20NAVARRETE.pdf?sequence=1&isAllowed=y.
De Von Chong, M., Herrera, R., y Tuñón, J. (2023). Caracterización de hongos rizosféricos contra Pyricularia oryzae en arroz en la República de Panamá. Revista científica Guacamaya. http://portal.amelica.org/ameli/journal/212/2123988007/.
Díaz-García, A., Gómez-Álvarez, M. I., Grijalba-Bernal, E. P., Santos-Diaz, A. M., Cruz Barrera, F, M., León- Moreno, D. M., Alarcón- Torres, E. A., Cotes, A. M. (2018). Desarrollo y escalamiento de bioplaguicidas. En Agrosavia. Control biológico de fitopatógenos, insectos y ácaros. (630-691). https://editorial.agrosavia.co/index.php/publicaciones/catalog/download/23/14/304-1?inline=1.
Gómez-Acosta, F.A., et al. (2019). Challenges and opportunities for the sustainable use of bioproducts in agriculture. Frontiers in Plant Science, 10, 1586.
González, R. (2018). Entre el Ser o no Ser OGMs: Edición genómica mediante CRISPR-Cas9 Regulación y mejoramiento genético en plantas, la redefinición del concepto de organismo genéticamente modificado. [Tesis doctoral, Universidad Autónoma Metropolitana]. http://zaloamati.azc.uam.mx/handle/11191/6434?locale-attribute=en.
Gutaker, R. M., Groen, S. C., Bellis, E. S., Choi, J. Y., Pires, I. S., Bocinsky, R. K., Slayton, E. R., Wilkins, O., Castillo, C. C., Negrão, S., Oliveira, M. M., Fuller, D. Q., d’Alpoim, J. A., Lasky, J. R. and Purugganan, M. D. (2020). Genomic history and ecology of the geographic spread of rice. Nature plants, 6, 492-502. https://www.nature.com/articles/s41477-020-0659-6. DOI: https://doi.org/10.1038/s41477-020-0659-6
Harris-Valle, C., Bonilla- Pioquinto, E., y Palafox-Rodríguez, M. (2020). Antagonismo de microorganismos nativos sobre Phytophthora infestans (Mont.) de Bary aislada de Solanum tuberosum L. CIBA Revista Iberoamericana de las Ciencias Biológicas y Agropecuarias, 9(17), 23 - 43. https://www.ciba.org.mx/index.php/CIBA/article/view/96. DOI: https://doi.org/10.23913/ciba.v9i17.96
Helyer, N., Cattlin, N., & Brown, K. (2014). Biological Control in plant protection. Second edition. CRC press. https://www.taylorfrancis.com/books/mono/10.1201/b16042/biological-control-plant-protection-neil-helyer-kevin-brown-nigel-cattlin. DOI: https://doi.org/10.1201/b16042
Hernández-Lauzardo, A, N., Bautista-Baños, S., Velázquez-del Valle, M, G., y Hernández-Rodríguez, A. (2007). Uso de microorganismos antagonistas en el control de enfermedades postcosecha en frutos. Revista Mexicana de Fitopatología, 25(1):66-74. http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0185-33092007000100009&lng=es&tlng=es
Herrera, R., y de Von Chong, M. (2022). Aislamiento y caracterización de bacterias con potencial antagónico para el control biológico de Burkholdería glumae, en la filósfera del cultivo de arroz en la República de Panamá. Visión Antataura, 6(2), 28–44. https://revistas.up.ac.pa/index.php/antataura/article/view/3383.
Hoyos, L., Chaparro P., Abramsky M., Chet I., Orduz, S., (2008). Evaluación de aislamientos de Trichoderma spp. contra Rhizoctonia solani y Sclerotium rolfsii bajo condiciones in vitro y de invernadero. Agron. Col, 26:451-458. https://www.redalyc.org/pdf/1803/180314731010.pdf.
INEC (Instituto Nacional de Encuestas y Censos). (2020). Encuesta de Superficie y Producción Agropecuaria Continua-ESPAC. Vol., 5.1. 18p. https://www.ecuadorencifras.gob.ec/documentos/webinec/Estadisticas_agropecuarias/espac/espac2019/Presentacion%20de%20los%20principales%20resultados%20ESPAC%202019.pdf.
Izzeddin, A, N., y Medina, T, L. (2011). Efecto del control biológico por antagonistas sobre fitopatógenos en vegetales de consumo humano. Salus, 15(3), 8-12. https://ve.scielo.org/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1316-71382011000300005&lng=es&tlng=es.
Ji, Guang-Hai., Wei, Lan-Fang., He, Yue-Qiu., Wu, Ya-Peng & Bai, Xue-Hui. (2008). Biological control of rice bacterial blight by Lysobacter antibioticus strain 13-1. Biological Control – Biol Control 45, 288-296. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1049964408000066. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biocontrol.2008.01.004
Kannahi, M., Dhivya, S. y Senthilkumar, R. (2016). Biological control on rice false smut disease using Trichoderma species. Int. J. Pure App. Biosci, 4(2): 311-316 http://www.ijpab.com/vol4-iss2a36.php. DOI: https://doi.org/10.18782/2320-7051.2237
Lakshmanan, V., Selvaraj, G., Bais, H. P., & Sudhakar, D. (2014). Association of community structure of root-associated bacteria with plant growth in field-grown rice plants. Applied Soil Ecology, 84, 18–21.
Latz, M. A. C., Jensen, B., Collinge, D. B., & Jørgensen, H. J. L. (2019). Endophytic fungi as biocontrol agents: elucidating mechanisms in disease suppression. Plant Ecology & Diversity, 12(4), 373-383. https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/17550874.2018.1534146.
Li, Y., Wang, Y., Zhou, J., et al. (2021). High- throughput metagenomic analisis of the soil microbial community structure and function in Sinocalamus affinis forest. Frontiers in Microbiology, 12, 610418.
Mamani-Rojas, P., Limachi-Villalba, J. y Ortuño-Castro, N. (2016). Uso de microorganismos nativos como promotores de crecimiento y supresores de patógenos en el cultivo de la papa en Bolivia. Revista Latinoamericana de la Papa. http://ojs.papaslatinas.org/index.php/rev-alap/article/view/189/192. DOI: https://doi.org/10.37066/ralap.v17i1.189
Matute, P. (2019). Control biológico del moho gris (Botrytis cinérea) en cultivos de fresa (Fragaria vesca L.) mediante hongos filamentosos antagonistas. [Tesis de grado, Universidad Politécnica Salesiana]. https://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/18147.
Martínez, Benedicto., Obret, Yalainne., Pérez, Simón., y Reyes, Yusimy. (2014). Antagonismo in vitro de cepas de Trichoderma spp. frente a Sarocladium oryzae (Sawada) W. Gams & D. Hawksworth. Revista de Protección Vegetal, 29(2), 106-111. http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1010-27522014000200005&lng=es&tlng=es.
Mendes, R., Kruijt, M., de Bruijn, I., Dekkers, E., van der Voort, M., Schneider, J. H. M., Piceno, Y. M., DeSantis, T. Z., Andersen, G. L., Bakker, P. A. H. M., y Raaijmakers, J. M. (2011). Deciphering the rhizosphere microbiome for disease-suppressive bacteria. Science, 332(6033): 1097–1100. https://www.science.org/doi/10.1126/science.1203980. DOI: https://doi.org/10.1126/science.1203980
Mendes, L.W., Tsai, S.M., Navarrete, A.A., de Hollander, M., van Veen, J.A. y Kuramae, E.E. (2015). Soil-borne microbiome: linking diversity to function. Microbial Ecology. 70(1): 255–265. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25586384/. DOI: https://doi.org/10.1007/s00248-014-0559-2
Paucarima, A. F., Egúsquiza, R. M. Patiño, A., Sánchez, T. L., Alcarraz, M., Claudio, J., Trigoso, C. y Evangelio, A. (2014). Selección evaluación de microorganismos nativos con potencial antagonista de Rhizoctonia solani y Phytopthora infestans promotores del crecimiento de tuberculillos de papa Solanum tuberosum L. in vitro. Theorema, 1(1): 27-36.
Peláez, M. J., y Vivas, S. X. (2017). Resistencia inducida a la enfermedad del añublo de la panícula del arroz inoculando bacterias endofíticas. Revista de Investigación Agraria y Ambiental, 8(2), 51–59. https://hemeroteca.unad.edu.co/index.php/riaa/article/view/2030. DOI: https://doi.org/10.22490/21456453.2030
Pérez-Iglesias, H. I., Rodríguez- Delgado, I., y García- Batista, R.M. (2018a). Principales enfermedades que afectan al cultivo del arroz en Ecuador y alternativas para su control. Revista Científica Agroecosistemas. 6(1): 16-27. https://aes.ucf.edu.cu/index.php/aes/article/view/160.
Pérez, K. A. ., Castellano González, L., & Escalante, J. C. (2021). Bacillus subtilis Cohn como biocontrolador de enfermedades radiculares en los cultivos de especies de Solanaceae: Bacillus subtilis Cohn as a biocontroller of root diseases in crops of Solanaceae species. Ciencia y Tecnología Agropecuaria, 6(1), 35–44. https://doi.org/10.24054/cyta.v6i1.1081
Pérez-Torres, E., Bernal-Cabrera, A., Milanés-Virelles, P., Sierra-Reyes, Y., Leiva-Mora, M., Marín-Guerra, S., y Monteagudo-Hernández, O. (2018b). Efficiency of Trichoderma harzianum (strain A-34) and its culture filtrates on control of three rice fungal aerial diseases. Bioagro, 30(1), 17-26. https://revistas.uclave.org/index.php/bioagro/article/view/2707/1690.
Pincay, A., Noboa, M., Viera, W., Herrera, K., León, A., & Jackson, T. (2021). Evaluación in vitro del potencial antagonista de Trichoderma sp. y hongos endófitos de mora (Rubus glaucus Benth) para el control de Botrytis cinerea. Journal of Science and Research, 6(1), 109–124. Recuperado a partir de https://revistas.utb.edu.ec/index.php/sr/article/view/895
Pineda-Zambrano, M. C. ., & González-García , H. (2020). Sensibilidad de una cepa nativa Trichoderma harzianum Rifai a dos fungicidas. Ciencia y Tecnología Agropecuaria, 5(2), 95–100. https://doi.org/10.24054/cyta.v5i2.988
Pineda-Zambrano, M. C., Pineda, D., Labarca, J. L., & González-García, H. (2020). Caracterización y comportamiento biológico de una cepa nativa de Trichoderma harzianum Rifai del Sur del Lago de Maracaibo, Venezuela. Ciencia y Tecnología Agropecuaria, 5(1), 9–15. https://doi.org/10.24054/cyta.v5i1.788
Piotti, G., Montecchio, D., Pucci, C., Cesco, S., Mimmo, T., Tomasi, N. (2021). Microbiome profiling reveals the influence of soil Rhizobacteria in rice in different geographical areas. Agronomy, 11(1), 59.
Samaniego-Gámez, Blancka Y., Reyes-Ramírez, Arturo, Moreno-Valenzuela, Oscar A., y Tun-Suárez, José M. (2017). Resistencia sistémica inducida contra virus fitopatógenos mediada por la inoculación con la rizobacteria Bacillus spp. Revista de Protección Vegetal, 32(1):10-22. http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1010-27522017000100002&lng=es&tlng=es.
Sawant, I. S., Wadkar, P. N., Ghule, S. B., Rajguru, Y. R., Salunkhe, V. P., & Sawant, S. D. (2017). Enhanced biological control of powdery mildew in vineyards by integrating a strain of Trichoderma afroharzianum with sulphur. Biological Control. 114, 133-143. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1049964417301743. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biocontrol.2017.08.011
Shrestha, B. K., Karki, H. S., Groth, D. E., Jungkhun, N., Ham, J. H. (2016). Biological control activities of rice-associated Bacillus sp. Strains against Sheath Blight and Bacterial Panicle Blight of Rice. PLoS ONE. 11(1): 0146764. https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0146764. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0146764
Smith, J. (2018). Evaluating soil microorganisms for biocontrol of soilborne pathogens. Journal of Applied Microbiology, 123(3): 567-578.
Tuñón, J. (2018). Prospección y caracterización de microorganismos rizosféricos contra patógenos de cultivares de arroz en la República de Panamá. [Tesis de maestría, Universidad de Panamá]. http://up-rid.up.ac.pa/1576/.
Villarreal-Delgado, M. F., Villa-Rodríguez, E. D.; Cira-Chávez, L. A., Estrada-Alvarado, M. I.; Parra-Cota, F. I., & Santos-Villalobos, S.D.L. (2018). The genus Bacillus as a biological control agent and its implications in the agricultural biosecurity. Revista Mexicana de Fitopatología, 36(1): 95-130. https://www.redalyc.org/journal/612/61258143006/61258143006.pdf. DOI: https://doi.org/10.18781/R.MEX.FIT.1706-5
Zegeye, E. D., Santhanam, A., Gorfu, D., Tessera, M., y Kassa, B. (2011). Biocontrol activity of Trichoderma viride and Pseudomonas fluorescens against Phytophthora infestans under greenhouse conditions. Journal of Agricultural Technology, 7(6): 1589-1602. http://www.ijat-aatsea.com/pdf/v7_n6_11_November/12_IJAT_2011_7_6___Ephrem_Debebe_Zegeye-22%20Nov%202011.pdf.
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