Nanopartículas: una alternativa contra hongos fitopatógenos
Luis A. Hermida-Montero y Nicolaza Pariona Mendoza
Las enfermedades fitopatógenas (enfermedades de las plantas) causan pérdidas económicas en el sector agrícola. Estas enfermedades son causadas por hongos, bacterias, virus, protozoarios y nemátodos. Por ejemplo, algunas especies de hongos del género Fusarium (tales como F. oxysporum, F. solani, F. graminearum, etc.) causan marchitamiento vascular, putrefacción de las raíces, caída de las hojas y reducción del fruto.
Entre los cultivos más susceptibles a ser afectados por estos hongos se incluye el tomate, algodón, cebada, plátano, mango, papa y col. Las bacterias del género Erwinia afectan principalmente hojas, tallos, flores y frutos de diversos cultivos, tales como: zanahorias, peras, aguacate, papaya y tomate. Entre los virus, el virus del mosaico de tabaco, a pesar de su nombre, también es capaz de afectar diferentes plantas como tomates, orquídeas, y pepinos. Para el control de estas enfermedades se utilizan pesticidas, tales como: propiconazol, triazoles, benzimidazoles, estreptomicina, oxitetraciclina, etc. El uso de los pesticidas causa estragos en el sector agrícola, debido a que los microbios desarrollan resistencia. Además, los pesticidas contaminan el medio ambiente. Por esto, es de vital importancia desarrollar métodos alternos para el control de enfermedades de plantas.
Las nanopartículas son materiales con tamaños desde 1 a 100 nm, donde un nm es una mil millonésima parte de un metro (10−9 m). Estas diminutas partículas pueden potenciar las propiedades que presentan los materiales de mayor escala. Por ello, en los últimos años se ha incrementado el interés de la aplicación de nanopartículas con propiedades antimicrobianas en la agricultura. Ya que los óxidos de zinc y cobre son antimicrobianos per se; se ha demostrado que las nanopartículas de óxido de zinc y cobre potencian su efectividad contra varias especies de hongos y bacterias fitopatógenas. Aunado a esto, se ha demostrado que estas nanopartículas afectan positivamente el crecimiento de las plantas. Por ello, la aplicación de estas nanopartículas representa una alternativa al uso de los pesticidas.
La acción antimicrobiana de las nanopartículas está vinculada principalmente al estrés oxidativo inducido por la generación de especies reactivas de oxígeno (ROS; por sus siglas en ingles), tales como radicales libres. En la Fig. 1 se esquematiza la actividad antimicrobiana de las nanopartículas, estas al entrar en contacto con el microorganismo, desestabiliza la pared y membrana celular con un cambio en su permeabilidad, facilitando la entrada de las nanopartículas a la célula. Una vez dentro de las células, las nanopartículas actúan como un “caballo de Troya” liberando iones metálicos (Cu+ para cobre y Zn+ para zinc). Tanto las nanopartículas como los iones inducen toxicidad y estrés oxidativo. En consecuencia, degrada varios compuestos y estructuras vitales para la supervivencia de los microorganismos; como la inactivación de proteínas, daño a enzimas y daño al material genético como el ADN. Cabe destacar que dicho mecanismo dificulta la generación de una resistencia antimicrobiana a corto plazo, ya que ataca a diferentes partes de la célula.
Las propiedades antimicrobianas de las nanopartículas dependen principalmente de la composición química, tamaño y forma de partícula. En este sentido es importante el diseño de las nanopartículas para producirlas. Así mismo, otros factores que influyen en la efectividad antimicrobiana es la concentración de las nanopartículas y la cepa de microorganismo. Por ello, en nuestro grupo de trabajo se desarrollan métodos de obtención de nanopartículas de óxido de zinc (Fig. 1a) y óxido de cobre (Fig. 1b) para su potencial uso en el control de enfermedades fitopatógenas. Por ejemplo, entre los resultados a nivel laboratorio, se observaron que las nanopartículas de cobre tienen mayor actividad antifúngica contra Fusarium oxysporum, que las de óxido de zinc (Fig. 3). Por lo tanto, las nanopartículas de cobre podrían ser una alternativa para el control de enfermedades fitopatógenas
Pies de figuras
Fig. 1. Imágenes de Microscopía Electrónica de Transmisión (MET) de nanopartículas de a) ZnO y b) Cu. (Foto: Francisco Paraguay-Delgado. CIMAV)
Fig. 2. Representación esquemática del mecanismo de actividad antimicrobiana de las nanopartículas de cobre y óxido de zinc. (Imagen; Luis A. Hermida-Montero y Nicolaza Pariona)
Fig. 3. Crecimiento de Fusarium oxysporum en agar papa dextrosa en ausencia de nanopartículas (a), y presencia de nanopartículas de ZnO (b) y Cu (c). (Foto: Luis A. Hermida-Montero)
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- Una familia de abolengo
- Los hongos comestibles, fuente de antioxidantes de beneficio a la salud
- Helechos en la ciudad
- Restaurar bosques para conservar la fauna: el caso de los anfibios
- Algunas consideraciones sobre la Evolución
- 100 años de conservar la Biodiversidad Mexicana
- Bases de datos en plantas
- La pitaya: un fruto que puede cultivarse sin eliminar la vegetación
- Jardin de mariposas
- Investigando nuevos métodos para controlar los zancudos en el estado de Veracruz
- Utricularia; una de las especies favoritas del naturalista Charles Darwin
- La Colección de Hongos (XAL) del INECOL
- La vida en mí, conociendo a mis huéspedes eternos
- Microscopía electrónica de barrido y microanálisis de elementos del Clúster Científico y Tecnológico BioMimic®
- Escarabajos fruteros en México
- Parque Nacional Revillagigedo: un legado de conservación a posteridad
- Tigmotropismo y sensualidad
- Innovadores humedales flotantes: plantas y bacterias aliados en el mejoramientos de la caliddad del agua
- Hongos Ascomicetos: pequeños gigantes de las áreas verdes urbanas y periurbanas de Xalapa
- Vida microscrópica de las zonas arqueológicas
- El escarabajo arqueológico, el azar y la necesidad
- ¿Cómo respiran las bacterias?
- Los microbios de las plantas, una mirada a la biotecnología
- La conectividad de la naturaleza
- Lienzos del pasado
- Las interacciones ecológicas y su importancia para el hombre
- ¿Cómo puedes identificar un trozo de madera o carbón vegetal de forma rápida sencilla y barata?
- Colibríes sin fronteras: la importancia de los movimientos migratorios
- Los mitos y sus consecuencias en la conservación de los anfibios y reptiles mexicanos
- La importancia de los microorganismos en los insectos
- La pérdida de los sabores en la cocina mexicana
- Programa Fomento a la carrera científica y tecnológica para niños y jóvenes 2017
- El laboratorio del desierto: un orgullo del Instituto de Ecología A.C. para México
- ¿Qué hay dentro un higo? Descubre la fascinante relación entre higos y avispas
- Sobre el sexado de muestras de animales silvestres en campo
- Biomimetismo: innovación inspirada en la naturaleza
- Sobre la complejidad de los ecosistemas y los problemas ambientales
- 40 años cambiando la forma de entender y vivir con la naturaleza
- ¡Un plástico menos, un minuto más de vida para el planeta!
- Liebres en la niebla
- El último “bestseller” de Darwin: La formación del mantillo y las lombrices de tierra
- La dispersión de semillas por aves y la recuperación del bosque mesófilo de montaña
- Las patas de elefante, plantas veracruzanas ahora protegidas internacionalmente
- ¿Para qué sirve tener plantas en la playa?
- Biodiversidad del Santuario del Bosque de Niebla: peces y sus parásitos
- Recubrimientos a base de quitosano una opción para el mango Manila en Veracruz
- El cultivo de hongos comestibles, alternativa para mejorar la dieta y el bolsillo de los mexicanos
- Aguacates maduros: elixir de los dioses
- La conquista del suelo
- Enfrentando el reto del manejo de cuencas en el marco del cambio climático
- Centro de Reclutamiento de Nuevos Talentos del INECOL
- El mosquito Aedes albopictus: un nuevo colono que llegó para quedarse
- Gobernanza para los Ecosistemas Costeros y Marinos de Iberoamérica
- Terminal Portuaria Tuxpan, un proyecto ambientalmente sustentable
- Informe e investigación del proyecto “Tour de interacciones ecológicas”
- Cursos de campo para la investigación científica: más que excursiones al aire libre
- Preservar y proteger los manglares: tarea de todos
- Cambio climático, manejo costero y pesca: desafío integral
- Cerca de 15,000 niños beneficiados por el programa Fairchild Challenge coordinado por el INECOL
- La tortuga llanera, una especie clave, símbolo de la Reserva de la Biosfera de Mapimí
- Dos especies de moscas invasoras (Diptera: Drosophilidae) detectadas en las proximidades de Xalapa
- Integridad ecosistémica y congruencia en las políticas de desarrollo: Dos temas para reflexionar en el Día Mundial del Medio Ambiente
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- Desarrollo costero sustentable: desafío de integridad ecológica
- REFLEXIONES
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- 40 años de éxitos: la historia del INECOL
- Drones: observación de fauna y de hábitats desde el aire
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- Santuario Bosque de Niebla: entre la biodiversidad y la irregularidad
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- Cambio climático: La Agenda del INECOL frente a IPCC-2013 y COP-21 2015
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- El Presidente Enrique Peña Nieto inaugura el Clúster Científico y Tecnológico Biomimic
- Jardines de mariposas, una oportunidad para acercarnos a estos maravillosos insectos
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- 40 años de éxitos del Instituto de Ecología, A.C.
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- El INECOL y el Ayuntamiento de Xalapa firmaron un convenio de colaboración para saneamiento del agua
- Manejo ecosistémico de recursos naturales
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- Adéntrate en el bosque
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- Fue clausurado el ciclo 2014-2015 del programa Fairchild Challenge
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- La comunicación química en la naturaleza: Ecología Química en el INECOL
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