AyTBUAP 6(21)

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BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA Rector, Dr. José Alfonso Esparza Ortiz Secretario General, Mtra. Guadalupe Grajales y Porras Vicerrector de Investigación y Estudios de Posgrado, Dr. Ygnacio Martínez Laguna ALIANZAS Y TENDENCIAS BUAP. Año 6, Nº 21, Enero-Marzo de 2021, es una publicación trimestral editada por la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, con domicilio en 4 sur 104, Col. Centro, C.P. 72000, Puebla Pue., Tel. +52 222 2295500 Ext. 2234 Director Fundador: Dr. Martín Pérez Santos (Dirección de Innovación y Transferencia del Conocimiento, BUAP). Director y Editor en jefe: Dr. Jesús Muñoz Rojas (Instituto de Ciencias, BUAP). Editores asociados: Dra. Verónica Quintero-Hernández (Cátedra CONACYT-Instituto de Ciencias, BUAP). Dra. Yolanda Elizabeth Morales-García (Facultad de Ciencias Biológicas, Licenciatura en Biotecnología, BUAP). Comité Editorial/Editorial Board D. C. Patricia Bernal Guzmán (Facultad de Biología, Universidad de Sevilla, Sevilla, Andalucía, España). D. C. Abdelali Daddaoua (Departamento de Bioquímica y Biología Molecular II. Facultad de Farmacia. Universidad de Granada, Granada, España). D. C. Miguel Matilla Vázquez (Department of Environmental Protection, Estación Experimental del Zaidín, Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Granada, España). D. C. Antonino Báez Rogelio (Laboratorio de Ecología Molecular Microbiana, Centro de Investigaciones en Ciencias Microbiológicas, Instituto de Ciencias, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, Puebla, México). D. C. Miguel Ángel Villalobos López (Centro de Investigación en Biotecnología Aplicada, Instituto Politécnico Nacional, Tepetitla de Lardizabal, Tlaxcala, México). D. C. Hortencia Silva Jiménez (Área de Oceanografía Química, Instituto de Investigaciones Oceanológicas, Universidad Autónoma de Baja California, Ensenada, Baja California, México). D. C. Alma Rosa Netzahuatl Muñoz (PTC del programa académico de Ingeniería en Biotecnología, Universidad Politécnica de Tlaxcala, Colonia San Pedro Xalcaltzinco, Tepeyanco, Tlaxcala, México). D. C. Arturo Elías Domínguez ("Facultad de Ciencias Básicas, Ingeniería y Tecnología", Ingeniería Química, Universidad Autónoma de Tlaxcala, Calzada Apizaquito s/n. Apizaco, Tlaxcala, México).

D. C. José María Sigarreta Almira (Facultad de Matemáticas de la Universidad Autónoma de Guerrero, Acapulco, México). M. C. Carla de la Cerna-Hernández (Dirección de Innovación y Transferencia de Conocimiento, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, Puebla, México). D. C. Mayra Z. Treviño Garza (Departamento de Alimentos, Facultad de Ciencias Biológicas, Universidad Autónoma de Nuevo León, San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México). D. C. Jesús Manuel Muñoz Pacheco (Facultad de Ciencias de la Electrónica, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, Puebla, México). D. C. Siara Silvestri (Postgraduate Program in Environmental Engineering, Environmental Engineering Department, Federal University of Santa Maria–UFSM, 1000, Roraima Avenue, Santa Maria, RS, 97105-900, Brazil). D. C. Cindy Bandala ((1) Instituto Nacional de Rehabilitación LGII. (2) Sección de Posgrado e Investigación, Escuela Superior de Medicina, Instituto Politécnico Nacional). Reserva de Derechos al uso exclusivo 04-2016-061316422200203, ISSN: 2594-0627, ambos otorgados por el Instituto Nacional de Derecho de Autor de la Secretaría de Cultura. Responsable de la última actualización de este número la Dirección de Innovación y Transferencia de Conocimiento de la BUAP, Dr. Martín Pérez Santos, domicilio en Prolongación de la 24 Sur y Av. San Claudio, Ciudad Universitaria, Col. San Manuel, Puebla, Pue., México, C.P. 72570, fecha de la última modificación, 31 de marzo de 2021. Email: jesus.munozrojas@viep.com.mx Las opiniones expresadas por los autores no necesariamente reflejan la postura del editor de la publicación.

Revista indizada en: Latindex International Scientific Indexing Academic Resource Index CiteFactor Scientific Journal Impact Factor Portada Lic. Arte Digital Ximena Gordillo Ibarra Lic. Arte Digital Jesús Mauricio Muñoz Morales


CONTENIDO AyTBUAP 6(21)

i.

La próxima pandemia: Bacterias multiresistentes a antibióticos. Verónica Quintero-Hernández

1

Microorganismos de interés para la agricultura del futuro: agentes de biocontrol y fijadores de nitrógeno. Patricia Bernal*

12

Identificación molecular de especies de Mycobacterium aisladas de pacientes con diagnóstico clínico de tuberculosis. Carlos García-Cortés, Perla M. Martinez-Cruz, Edith A. Bernabé Pérez, Jesús Muñoz-Rojas, Lucía Martínez-Martínez*

28

Métodos de identificación molecular para Gluconacetobacter diazotrophicus. Cristian Molinares-Pacheco, Julieta Mariana Muñoz-Morales2, Adriana Carbajal-Armenta, Ana Laura Hernández-Tenorio, Alejandro Cueto-Becerra, Jesús Muñoz-Rojas*.

45

Extractos acuosos de plantas como inhibidores de la germinación de urediniosporas de Hemileia vastatrix; la roya anaranjada del café. José Antonio García-Pérez*, Enrique Gutiérrez, Vianey del Rocío Torres Pelayo

Alarcón-


AyTBUAP 6(21):i-vii Quintero-Hernández., 2021 https://eoi.citefactor.org/10.11235/BUAP.06.21

La próxima pandemia: Bacterias multirresistentes a antibióticos Verónica Quintero-Hernández* ID. 1

CONACYT, Grupo “Ecology and Survival of Microorganisms”, Laboratorio de Ecología Molecular Microbiana, Centro de Investigaciones en Ciencias Microbiológicas, Instituto de Ciencias, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP), Puebla, México. *Email autor corresponsal: vquinterohe@conacyt.mx

RESUMEN Actualmente la humanidad se encuentra viviendo una pandemia inesperada provocada por el virus SARS-CoV-2 que causa la enfermedad denominada COVID-19. Afortunadamente se han desarrollado vacunas contra el SARS-CoV-2 en un tiempo récord, gracias al enorme esfuerzo de grandes laboratorios científicos y empresas farmacéuticas en todo el mundo. Sin embargo, aún se ve lejos su término y nos deja como lección que debemos vivir de ahora en adelante con la cultura de la prevención. Una vez que se supere esta pandemia, la humanidad no puede regresar a vivir en el confort del pasado e ignorar otro de los graves problemas que tenemos actualmente y que empeorará en los siguientes años: el aumento de bacterias multirresistentes a los antibióticos con los que se cuenta actualmente. La Organización Mundial de la Salud (OMS) publicó en 2017 una lista de bacterias que requieren urgentemente nuevos antibióticos, debido a que éstas son resistentes a varios de los antibióticos convencionales disponibles actualmente. Los péptidos cortos tipo ISCT derivados de venenos de alacrán tienen un gran potencial como nuevos antibióticos ya que presentan actividad de amplio espectro, su mecanismo de acción tiene muy poca probabilidad de ser bloqueado por las bacterias ya que no actúan sobre un receptor específico sino sobre las membranas bacterianas, su estructura es una hélice alfa y su pequeño tamaño menor a 20 aminoácidos facilita su síntesis química sin requerir una modificación extra. Palabras clave: Bacterias multirresistentes, Antibióticos, Péptidos cortos tipo ISCT.

i Editorial


AyTBUAP 6(21):i-vii Quintero-Hernández., 2021

ABSTRACT Currently humanity is experiencing an unexpected pandemic caused by the SARS-CoV-2 virus that causes the disease called COVID-19. Fortunately, vaccines against SARS-CoV-2 have been developed in record time due to the enormous effort of large scientific laboratories and pharmaceutical companies around the world. However, the end of this pandemic is still a long way off and this event leaves us a lesson that we must live with a culture of prevention. When this pandemic is overcome, humanity cannot return to live in the comfort of the past and ignore another of the serious problems that we currently have and that will worsen in the following years: the increase of multi-resistant bacteria to antibiotics currently available. The World Health Organization (WHO) published in 2017 a list of bacteria that urgently require new antibiotics because they are resistant to several of the conventional antibiotics currently available. The short ISCT-type peptides derived from scorpion venoms have great potential as new antibiotics since they present a broad-spectrum activity, their mechanism of action has very little probability of being blocked by bacteria since this kind of antimicrobials do not act on a specific receptor of the membrane of bacteria. Bacterial membrane structure is an alpha helix and its small size, less than 20 amino acids, facilitates its chemical synthesis without the need for an extra modification. Keywords: Multi-drug resistant bacteria, Antibiotics, ISCT-like short peptides. EDITORIAL

Enterobacteriaceae (Klebsiella pneumoniae,

El 27 de febrero de 2017, la Organización

Escherichia coli, Enterobacter spp., Serratia

Mundial de la Salud (OMS) publicó una lista de

spp.,

las bacterias para las cuales se requieren

Morganella spp.).

urgentemente nuevos antibióticos [1] y además

Proteus

spp.,

Providencia

spp.,

Este tipo de bacterias multirresistentes se

las clasificó en tres categorías de acuerdo al

encuentran frecuentemente en hospitales, asilos

grado de urgencia como se muestra en la figura

y afectan en mayor medida a pacientes

1.

inmunosuprimidos, provocando infecciones del

El grupo de prioridad crítica incluye a:

torrente sanguíneo y neumonías. Todas son

Acinetobacter

resistentes a carbapenémicos (antibióticos de

baumannii,

Pseudomonas

aeruginosa y algunas bacterias de la familia

amplio ii

Editorial

espectro)

y

las

de

la

familia


AyTBUAP 6(21):i-vii Quintero-Hernández., 2021

Enterobacteriaceae además son resistentes a cefalosporinas de 3ra generación.

Figura 1. Grupos de bacterias de prioridad crítica, alta y media para las cuales se requieren nuevos antibióticos. CA= resistente a carbapenémicos (antibióticos de amplio espectro), CE= resistente a cefalosporinas de 3ra generación, VA= resistente a vancomicina, ME= resistente a meticilina, CLA= resistente a claritromicina, FLU= resistente a fluoroquinolona, PE= resistente a penicilina, AMP= resistente a ampicilina.

El grupo de prioridad Alta esta constituido por:

fluoroquinolona),

Enterococcus

(resistente a fluoroquinolona y a cefalosporinas

vancomicina), (resistente

a

Helicobacter

faecium

(resistente

Staphylococcus meticilina pylori

y

a

gonorrhoeae

de 3ra generación).

aureus

Finalmente el grupo de prioridad Media

vancomicina),

(resistente

Neisseria

integrado por: Estreptococcus pneumoniae (no

a

claritromicina), Campylobacter (resistente a

suceptible

fluoroquinolona), Salmonella spp. (resistente a

influenzae (resistente a ampicilina), Shigella

iii Editorial

a

penicilina),

Haemophilus


AyTBUAP 6(21):i-vii Quintero-Hernández., 2021

spp. (resistente a fluoroquinolona).

bacterias resistentes a antibióticos.

Mycobacterium tuberculosis es otra de las

Los mecanismos de resistencia bacteriana a los

bacterias multiresistentes a antibióticos, la cual

antibióticos incluyen: la inactivación de los

no se incluyó en la lista publicada por la OMS

antibióticos por hidrólisis, alteración del sitio

en 2017, porque ya se había alertado de ella

blanco de acción del antibiótico, evitando que

previamente.

este pueda accesar al sitio blanco haciendo que

La OMS estima que, en 2018, se detectó a nivel

las

mundial alrededor de 500 000 nuevos casos de

antibiótico y la expulsión del antibiótico desde

tuberculosis resistente a la rifampicina (TBRR),

interior de la célula a través de transportadores

y de estos nuevos casos la gran mayoría se debe

de salida unidos a la membrana. Estos

a Mycobacterium tuberculosis multirresistente

mecanismos

(TBMR), la cual es resistente a los dos

principalmente como resultado de mutaciones

antituberculosos más potentes. La aparición de

de genes endógenos y / o transferencia lateral

la resistencia a los nuevos medicamentos de

de genes de resistencia de otros patógenos [3].

último recurso (isoniazida y rifampicina) contra

Algunos investigadores predicen que para el

la tuberculosis farmacorresistente supone una

año

amenaza importante [2]. En el presente número

multirresistentes [4], una idea aterradora,

de nuestra revista Alianzas y Tendencias se

aunque otros investigadores opinan que en el

incluye un artículo relacionado: Identificación

año 2035 no todas las bacterias serán

molecular de especies de Mycobacterium

multirresistentes [5] y otros opinan que no están

aisladas de pacientes con diagnóstico clínico de

seguros [6]. Lo que es un hecho es que se

tuberculosis.

requieren nuevas estrategias para contender con

El surgimiento de bacterias resistentes son

este grave problema que nos acecha. Entre las

resultado de varios factores: el uso incorrecto

estrategias que se proponen se encuentran las

de antibióticos para tratar enfermedades que no

vacunas para prevenir infecciones, los péptidos

son causadas por bacterias, interrumpir el

antimicrobianos o la terapia con fagos,

tratamiento y no cumplir con la dosis y tiempo

diseñadas para matar bacterias utilizando sitios

indicado,

el

blanco que no serán susceptibles a la evolución

almacenamiento incorrecto de los antibióticos

genética, y el uso de anticuerpos o probióticos

que provocan disminución en su acción, son

[7].

algunas de las causas de la selección de

De las estrategias mencionadas, los péptidos

la

automedicación,

iv Editorial

células

2035

sean

de

todas

irreconocibles

para

resistencia

las

bacterias

el

ocurren

serán


AyTBUAP 6(21):i-vii Quintero-Hernández., 2021

antimicrobianos, tienen un enorme potencial y

interacciones electrostáticas, formando poros

al respecto se publicó en esta revista un artículo

los cuales colapsan la integridad celular y como

referente

antimicrobianos

no actúan sobre un receptor o blanco especial la

provenientes de venenos de alacrán [8]. Dentro

posibilidad de que se genere o seleccione una

de estos, existen varios tipos de péptidos

bacteria resistente es muy baja.

clasificados principalmente por su tamaño en

No obstante que hay varias alternativas para

péptidos cortos (menores a 30 aminoácidos),

contender con la multirresistencia de las

medianos

bacterias, se deben seguir explorando otras

a

y

péptidos

largos

(alrededor

de

75

aminoácidos). Los péptidos cortos tienen una

alternativas

y

estructura de alfa-helice (Figura 2), por su

antibacteriano. Se deben financiar de manera

tamaño pueden ser fácilmente sintetizados

prioritaria

químicamente, su costo de producción es

continuar con la evaluación de las alternativas

relativamente bajo y lo más importante es que

mencionadas y se debe ser más riguroso en la

son péptidos de amplio espectro, activos contra

prescripción y empleo de antibióticos, tanto en

bacterias Gram-positivas y Gram-negativas y se

humanos como en ganado que consumimos

han evaluado contra bacterias multirresistentes

para evitar una futura pandemia por bacterias

provenientes de aislados clínicos, mostrando

multirresistentes a antibióticos.

este

fármacos

tipo

de

con

potencial

investigaciones,

actividad bactericida [9]. Este tipo de péptidos actúan sobre la membrana bacteriana, mediante

Figura 2. Estructura del péptido IsCT del veneno del alacrán Opisthacanthus madagascariensis. Estructura 1T51 tomada de la base de datos Protein Data Bank (PDB, https://www.rcsb.org/structure/1T51).

v Editorial


AyTBUAP 6(21):i-vii Quintero-Hernández., 2021

En el presente número de Alianzas y

indizaciones de AyTBUAP (AyT BUAP -

Tendencias BUAP nos complace en presentar a

Indización / Indexing) y a considerarnos como

4 manuscritos que esperamos sean de gran

una buena alternativa para su siguiente

interés para todos nuestros lectores, dos de ellos

publicación.

relacionados con bacterias benéficas para la agricultura: el primero por la Dra. P. Bernal que

REFERENCIAS

aborda el tema “Microorganismos de interés

[1].

para la agricultura del futuro: agentes de

https://www.who.int/medicines/publications/gl

biocontrol y fijadores de nitrógeno” [10] y el

obal-priority-list-antibiotic-resistant-

segundo por Molinales-Pacheco y cols., que

bacteria/en/

abordan el tema “Métodos de identificación molecular

para

[2].

Gluconacetobacter

https://www.who.int/tb/publications/global_re

diazotrophicus” [11]. Como se mencionó anteriormente

un

artículo

original

port/es/

sobre

“Identificación molecular de especies de

[3]. Penesyan A, Gillings M, Paulsen IT (2015)

Mycobacterium aisladas de pacientes con

Antibiotic discovery: combatting bacterial

diagnóstico clínico de tuberculosis” también

resistance in cells and in biofilm communities.

fue abordado en este número [12] y finalmente

Molecules 20:5286–5298.

un manuscrito original sobre “Extractos

[4]. Dimopoulos, G., Kollef, M.H. & Cohen, J.

acuosos de plantas como inhibidores de la

In 2035, will all bacteria be multiresistant? Yes.

germinación de urediniosporas de Hemileia

Intensive Care Med 42, 2014–2016 (2016).

vastatrix; la roya anaranjada del café” [13] fue

https://doi.org/10.1007/s00134-016-4310-y

publicado en el presente número (AyTBUAP

[5]. Barbier F, Lipman J, Bonten MJM. In 2035,

6(21)). Los 4 manuscritos pasaron nuestros

will all bacteria be multidrug-resistant? No.

estándares de calidad y fueron evaluados por

Intensive Care Med. 2016 Dec;42(12):2017-

tres revisores previo a la aceptación de la

2020. doi: 10.1007/s00134-016-4348-x. Epub

versión final. La calidad de la revista ha ido en

2016 Apr 18. PMID: 27091442.

incremento y esto se ha reflejado en la [6]. Czaplewski L, Bax R, Clokie M et al (2016)

evaluación positiva de las indizadoras que han

Alternatives to antibiotics—a pipeline portfolio

otorgado un factor de impacto a nuestra revista.

review. Lancet Infect Dis 16:239–251.

Los invitamos a dar un paseo por las

[7]. Laupland KB, Ruppé E, Harbarth S. In vi Editorial


AyTBUAP 6(21):i-vii Quintero-Hernández., 2021

2035, will all bacteria be multidrug resistant?

Martínez L. Identificación molecular de

We are not sure. Intensive Care Med. 2016

especies

Dec;42(12):2021-2023. doi: 10.1007/s00134-

pacientes

016-4343-2. Epub 2016 Apr 18. PMID:

tuberculosis. Alianzas y Tendencias BUAP

27091440.

[Internet]. 2021;6(21):12–27. Available from:

[8]. Quintero-Hernández, V., Cesa Luna C.,

https://drive.google.com/file/d/1MA5xgMKM

MuñozRojas J. Péptidos antimicrobianos de

PSEKW8OIDquBYfgirF3eX5Ns/view

alacrán Alianzas y Tendencias. 2017, Vol. 2,

[12]. Molinares-Pacheco C, Muñoz-Morales

No. 6.

JM, Carbajal-Armenta A, Hernández-Tenorio

[9]. Catherine Cesa-Luna, Jesús Muñoz-Rojas,

AL,

Gloria Saab-Rincon, Antonino Baez, Yolanda

Métodos de identificación molecular para

Elizabeth Morales-García, Víctor Rivelino

Gluconacetobacter diazotrophicus. Alianzas y

Juárez-González,

Tendencias BUAP [Internet]. 2021;6(21):28–

Hernández.

Verónica

Structural

Quintero-

characterization

44.

of

de

Mycobacterium

con

aisladas

de

clínico

de

diagnóstico

Cueto-Becerra

A,

Muñoz-Rojas

Available

J.

from:

scorpion peptides and their bactericidal activity

https://drive.google.com/file/d/1uuGL5Dfm5B

against clinical isolates of multidrug-resistant

HzaXWiWmfs-O5tr6hxoAej/view

bacteria. PLOS ONE, Published: November 11,

[13]. García-Pérez J-A, Alarcón-Gutiérrez E,

2019.

Torres Pelayo V del R. Extractos acuosos de

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0222438

plantas como inhibidores de la germinación de

[10]. Bernal P. Microorganismos de interés para

urediniosporas de Hemileia vastatrix; la roya

la agricultura del futuro: agentes de biocontrol

anaranjada del café. Alianzas y Tendencias

y fijadores de nitrógeno. Alianzas y Tendencias

BUAP [Internet]. 2021;6(21):45–60. Available

BUAP [Internet]. 2021;6(21):1–11. Available

from:

from:

https://drive.google.com/file/d/1EwNETNjHT

https://drive.google.com/file/d/1As-

sojNvFk85gIAxsJlZkTu4eK/view

aH8E-rkaJzcbyTRFqEJ2M-Kzco1ZJ/view [11]. García-Cortés C, Martínez-Cruz PM, Bernabé-Pérez EA, Muñoz-Rojas J, Martínez-

vii Editorial


AyTBUAP 6(21):1-11 Bernal, 2021 https://eoi.citefactor.org/10.11235/BUAP.06.21.01

Microorganismos de interés para la agricultura del futuro: agentes de biocontrol y fijadores de nitrógeno Patricia Bernal* ID. Departamento de Microbiología, Facultad de Biología, Universidad de Sevilla, Av. Reina Mercedes 6, C.P. 41012, Sevilla, España. Teléfono: +34-954557116; Fax: +34-954557830. *Email autor corresponsal: pbernal@us.es Recibido: 31 de diciembre 2020. Aceptado: 13 febrero 2021 RESUMEN La agricultura extensiva, necesaria para cubrir las necesidades nutricionales de los miles de millones de habitantes del planeta, ha requerido de diversos métodos para asegurar la producción a la vez que para evitar pérdidas millonarias. Entre estos métodos, el uso de compuestos químicos como los pesticidas y los fertilizantes nitrogenados ha permitido el abastecimiento de frutas, hortalizas, legumbres y cereales tanto para los animales de granja como para los seres humanos durante las últimas décadas. Por un lado, los pesticidas químicos han sido fundamentales para evitar las grandes pérdidas derivadas de las inevitables plagas que atacan a los cultivos, mientras que los fertilizantes nitrogenados han permitido aumentar enormemente la producción de los mismos, al proveer a los cultivos de su principal limitante para el crecimiento, el nitrógeno en su forma asimilable. Aunque es indudable que estas dos herramientas han sido claves para mantener la agricultura extensiva, ambas tienen graves efectos secundarios para el medio ambiente como la contaminación del subsuelo o la pérdida del microbioma natural tanto del suelo como de la planta. Por esta razón, en los últimos años, se vienen priorizando diferentes iniciativas destinadas a promover una agricultura más sostenible con el medio ambiente, donde la producción no sea el único factor a tener en cuenta y se cuide igualmente la salud de nuestro planeta. En este contexto, el control biológico de las enfermedades producidas por patógenos de plantas (fitopatógenos) y la fijación biológica de nitrógeno (rizobios) se consideran alternativas excelentes a los pesticidas químicos y los fertilizantes nitrogenados para proteger nuestros cultivos y aumentar su producción, respectivamente. En este artículo, se describen casos de interés tanto de control biológico a través del uso del sistema de 1 Artículo de revisión


AyTBUAP 6(21):1-11 Bernal, 2021

secreción de tipo VI en Pseudomonas putida como de fijación biológica de nitrógeno (sistema de secreción tipo III en rizobios) y se discutirán las posibles direcciones que pueden tomar las nuevas investigaciones en este campo desde el punto de vista de la biotecnología agraria. Palabras clave: biocontrol, fijadores de nitrógeno, sistema de secreción tipo VI (T6SS), sistema de secreción tipo III (T3SS), Pseudomonas putida, rizobios.

ABSTRACT Extensive agriculture necessary to meet the nutritional needs of billions of inhabitants of the planet has required various methods to ensure production as well as to avoid millionaire damages. Among these methods, the use of chemical compounds such as pesticides and nitrogen fertilizers has allowed the supply of fruits, vegetables, legumes and cereals for both farm animals and human beings during the last decades. On one hand, chemical pesticides have been fundamental to avoid the great losses derived from crop pests. On the other hand, nitrogen fertilizers have allowed to greatly increase agriculture production by providing crops with their main limitation for growth, assimilable nitrogen. Although it is clear that these approaches have been key to maintaining extensive agriculture, both have serious secondary effects on the environment including contamination of the soil and the impairment of natural microbiome. For this reason, in recent years, different initiatives have been prioritized to promote sustainable agriculture to preserve our planet. In this context, the biological control of diseases caused by plant pathogens (phytopathogens) and the biological nitrogen fixation are considered excellent alternatives to chemical pesticides and nitrogen fertilizers to protect our crops and increase their production, respectively. In this article, both, the biological control carried out by Pseudomonas putida using the type VI secretion system and the biological nitrogen fixation performed by rhizobia employing the type III secretion system, are described from the point of view of the agricultural biotechnology. Keywords: biocontrol, nitrogen fixing bacteria, type VI secretion system (T6SS), type III secretion system (T3SS), Pseudomonas putida, rhizobia.

2 Artículo de revisión


AyTBUAP 6(21):1-11 Bernal, 2021

INTRODUCCIÓN Agentes de biocontrol como alternativa a los pesticidas químicos

aniquilar al patógeno sin dañar la planta (cultivo de interés). En esta nueva era y para avanzar en este campo de investigación, es

El uso de microorganismos ambientales para

crucial comprender de manera íntegra los

erradicar patógenos de plantas es una vieja

mecanismos moleculares de control biológico

estrategia que se vio interrumpida tras la

realizados por agentes de biocontrol conocidos

introducción de los pesticidas químicos. El uso

y perfectamente establecidos. En este artículo

de estos pesticidas causa muchos efectos

vamos a centrarnos en Pseudomonas putida, un

negativos, incluyendo la erosión del suelo, la

modelo de agente de biocontrol acreditado [1].

contaminación del agua subterránea y la P. putida es una bacteria que, durante años, ha

pérdida de un microbioma saludable tanto del

sido estudiada extensamente por sus múltiples

suelo como de la planta. Por ello, la agricultura

implicaciones biotecnológicas; es una especie

sostenible se ha convertido en una prioridad en

segura y la gran mayoría de sus cepas no

las principales economías del mundo. La

producen enfermedades en humanos, animales,

agricultura sostenible debe ser capaz de

ni plantas. Como dato curioso, la estirpe

satisfacer las necesidades de una población en

KT2440, el microorganismo modelo de los

rápido crecimiento (se estima que la población

estudios que se exponen a continuación, fue la

mundial será de 9,5 mil millones de personas en

primera bacteria en ser patentada (EEUU,

el año 2050) al mismo tiempo que se respeta el

1980). P. putida es una bacteria saprófita del

planeta y sus recursos. De acuerdo con estos

suelo con la capacidad de colonizar la raíz de

principios, el control biológico o biocontrol se

diferentes plantas de cultivo entre ellas el maíz

está convirtiendo, una vez más, en una

[2]. La colonización llevada a cabo por esta

alternativa extremadamente interesante para

bacteria proporciona ventajas de crecimiento a

proteger nuestros cultivos de una manera

la planta [3] y, al mismo tiempo, protección

eficiente y sostenible, al tiempo que se evita el

contra una gran variedad de fitopatógenos; ya

uso de pesticidas químicos. El biocontrol

sean otras bacterias, hongos o incluso gusanos

consiste en controlar enfermedades producidas

[4,5,6], por lo que, como comentábamos

por diferentes microorgasnimos en plantas

anteriormente, es considerada un agente de

conocidos como patógenos de plantas o

control biológico.

fitopatógenos mediante el uso de un arma biológica, es decir, otro microorganismo con la

Se conocen diferentes mecanismos usados por

capacidad de inhibir el crecimiento o incluso

bacterias para biocontrolar enfermedades en 3

Artículo de revisión


AyTBUAP 6(21):1-11 Bernal, 2021

plantas incluyendo la síntesis de bacteriocinas,

vez eyectada perfora las membranas celulares

antibióticos o la producción de sideróforos [1].

[9] (Fig. 1A). Una vez que se ensambla el

Pero aquí vamos a centrarnos en un nuevo

sistema, existen señales mayoritariamente

mecanismo

desconocidas

de

biocontrol

descubierto

que

producen

un

cambio

recientemente en P. putida KT2440, el sistema

conformacional a nivel de placa base y esto se

de secreción de tipo VI (T6SS, por sus siglas en

traduce en la contracción de la vaina que

inglés Type VI Secretion System) que confiere

expulsa el tubo interno (Hcp) y su punta (VgrG

a esta estirpe casi la totalidad de su capacidad

y PAAR), ambos cargados con toxinas

biocontroladora [7] (Fig. 1A). El T6SS es una

(efectores) hacia el exterior celular para ser

nanomáquina bacteriana utilizada para inyectar

secretados en el interior de la célula diana

efectores

célula

(Fig.1A). Con frecuencia, las dianas del T6SS

productora hasta el interior de las células diana,

son otras células procariotas y, por ello, se

donde pueden tener efectos letales sobre las

considera una potente arma antimicrobiana [9],

mismas. Es por ello que esta herramienta

aunque también se conocen efectores de tipo VI

molecular juega un papel extremadamente

con dianas eucariotas como células animales

importante en la competición entre bacterias y

[10] y hongos [11].

así, las estirpes bacterianas que expresan de

P. putida contiene tres T6SS llamados K1-, K2-

forma activa este sistema de secreción

y K3-T6SS; cada uno de ellos contiene el

presentan grandes ventajas con respecto al resto

número mínimo de componentes necesarios

de

para

directamente

organismos

desde

presentes

en

la

ambientes

formar

una

maquinaria

funcional

polimicrobianos complejos [8]. La estructura

(componentes

del T6SS se asemeja a un bacteriófago invertido

denominados accesorios implicados en la

que se ancla a la membrana a través de un

regulación del sistema o que confieren alguna

complejo de membrana (TssJ, TssM y TssL) al

variedad en la conformación del mismo y al

que se une una placa base (TssE, TssF, TssG y

menos 12 pares de efectores (toxinas) /

TssK) desde donde polimeriza un tubo (Hcp)

proteínas inmunitarias (pares EI, del inglés

rodeado por una cubierta contráctil o vaina

Effector / Immunity pair). Entre estos efectores,

(TssB y TssC) y terminada por un complejo

denominados Tke (del inglés, T6SS KT2440

formado por la proteína TssA. Por el otro

effector), se encuentran nucleasas y colicinas

extremo, y a nivel de placa base, el sistema

formadoras de poros principalmente y una gran

termina en una punta (VgrG y PAAR), que una

parte de ellos tienen función desconocida [7]. 4

Artículo de revisión

centrales),

componentes


AyTBUAP 6(21):1-11 Bernal, 2021

Figura 1. Representación esquemática de los procesos de biocontrol y fijación biológica de nitrógeno en la rizosfera de una planta. A) P. putida usa su sistema de secreción de tipo VI para inyectar toxinas antimicrobianas y eliminar a un fitopatógeno que de otra forma hubiera causado una enfermedad en la planta. Código de colores del T6SS: rojo (ClpV), morado (Hcp), amarillo (VgrG), negro (PAAR), verde claro (TssJ, TssL, TssM), azul claro (TssB y TssC), rosa claro (TssE, TssF, TssG y TssK), verde oscuro (toxinas) y estrella verde clara (proteínas inmunitarias). B) comunicación entre la planta (flavonoides) y el rizobio (factores de nodulación y T3SS) para promover la formación de nódulos donde la bacteria llevará a cabo la fijación biológica de nitrógeno gracias a la enzima nitrogenasa.

Dos genes vgrG (vgrG4 y vgrG5) y tres genes

proteínas inmunitarias en estos sistemas. Las

hcp (hcp4, hcp5 y hcp6) se encuentran fuera de

proteínas inmunitarias son necesarias para

los clústeres de tipo VI diseminados en el

evitar

cromosoma y están genéticamente ligados a

antimicrobianos sintetizados por la propia

pares EI (efectores-proteínas inmunitarias) [7].

célula T6SS+ y para protegerse del ataque

Es interesante destacar que los genes que

indiscriminado de células hermanas [9] (Fig.

codifican las putativas proteínas inmunitarias

1A). Se ha demostrado que el K1-T6SS de P.

de tipo VI se encuentran inmediatamente aguas

putida es un potente dispositivo antibacteriano

abajo de los genes que codifican las toxinas y

que secreta un efector tóxico con actividad

en la mayoría de las ocasiones estos genes

nucleasa (Tke2) [7]. Sorprendentemente, P.

solapan para asegurar la transcripción de

putida es capaz de matar a una amplia gama de

ambos, lo que demuestra la importancia de las

bacterias de una manera dependiente de este 5

Artículo de revisión

la

intoxicación

con

efectores


AyTBUAP 6(21):1-11 Bernal, 2021

sistema de secreción incluyendo fitopatógenos

tiene un gran impacto negativo en el medio

de

como

ambiente, siendo considerados uno de los

Pseudomonas

mayores contaminantes de nuestros acuíferos.

importancia

Agrobacterium syringae,

comercial tumefaciens,

Pseudomonas

tales

savastanoi

y

La aplicación de rizobios simbióticos a los

Xanthomonas campestris [7]. Además, estos

cultivos es una fuente alternativa de nitrógeno

estudios demuestran que la protección se

para las plantas sin rastro ambiental y barata

produce también en ensayos in planta y que

desde el punto de vista del agricultor, pero su

Nicotiana está protegida del ataque de

uso está restringido a las legumbres, las únicas

Xanthomonas en una forma dependiente de

plantas hospedadoras de rizobios fijadores de

T6SS [7]. Como ha quedado demostrado en

nitrógeno.

estas investigaciones, la eficacia de esta nueva

representativas se encuentran Bradyrhizobium

arma biológica para el control de plagas es

japonicum,

sumamente relevante para futuras aplicaciones

Rhizobium

biotecnológicas aplicadas a la agricultura, ya

Sinorhizobium fredii. La mayoría de las

que evitaría el uso de pesticidas químicos

especies de leguminosas pueden fijar nitrógeno

controlando los fitopatógenos con eficientes

atmosférico a través de rizobios simbióticos

agentes de biocontrol sin huella ecológica. Por

pero su eficiencia y rendimiento dependen del

tanto, este nuevo mecanismo de biocontrol debe

par simbiótico, es decir, existe un alto grado de

ser considerado para la selección de futuros

especificidad entre el microorganismo y la

agentes de control biológico con la capacidad

planta

de manipular la composición microbiana de la

diazotróficas (fijadoras de nitrógeno) solo

rizósfera y la filósfera.

pueden formar nódulos efectivos con unas

y

Entre

las

especies

Rhizobium etli,

la

leguminosarum,

Mesorhizobium

mayoría

más

de

las

loti

y

bacterias

pocas especies de leguminosas [12]. Fijación biológica de nitrógeno como alternativa a los fertilizantes nitrogenados

La simbiosis rizobio-leguminosa ha sido

La producción eficiente de cultivos de interés

y es la asociación entre un microorganismo y

agrícola depende en gran medida del uso de

una planta mejor comprendida hasta la fecha.

fertilizantes nitrogenados químicos, ya que el

Esta relación simbiótica de fijación de

nitrógeno asimilable es uno de los mayores

nitrógeno comienza cuando el nivel de

limitantes del crecimiento de las plantas. Sin

nitrógeno limita el crecimiento de la planta

embargo, el uso excesivo de estos fertilizantes

leguminosa por ser demasiado bajo. En esta

ampliamente estudiada durante varias décadas

6 Artículo de revisión


AyTBUAP 6(21):1-11 Bernal, 2021

situación,

se

desencadena

complejo

FN, las proteínas secretadas a través del sistema

intercambio de señales moleculares, que

de secreción de tipo III (T3SS, de sus siglas en

conduce a variaciones en la expresión de un

inglés Type III Secretion System) también

gran conjunto de genes en ambos beneficiarios

tienen un efecto importante en la eficiencia

de la simbiosis. Esta conversación molecular

simbiótica y el rango de hospedadores de

garantiza que solo los rizobios compatibles con

nodulación de los rizobios (Fig. 1B). El T3SS

la leguminosa en cuestión infecten con éxito las

está ampliamente distribuido en bacterias

raíces de las mismas y se alojen dentro de un

Gram-negativas y se utiliza para dirigir

nuevo tipo de órgano formado por la planta para

proteínas efectoras (T3E) directamente al

el microrganismo, el nódulo, donde los rizobios

interior de las células hospedadoras eucariotas

pueden replicarse y llevar a cabo la fijación de

donde pueden alterar la señalización de la

nitrógeno [13]. Los flavonoides secretados por

misma y/o suprimir las respuestas de defensa

las raíces de las leguminosas son las primeras

del hospedador (Fig. 1B). En los rizobios, el

señales de este diálogo simbiótico. Estas

T3SS está presente en solo unas pocas especies

moléculas interactúan directamente con NodD,

y los T3E se conocen colectivamente como

un regulador transcripcional bacteriano que

proteínas Nop (por sus siglas en inglés,

induce la expresión de unos genes específicos

Nodulation outer proteins) [15]. La síntesis y

involucrados en la nodulación y denominados

secreción de proteínas Nop están controladas

genes nod (Fig. 1B). Los genes nod codifican

por el regulador transcripcional TtsI, cuya

proteínas involucradas en la síntesis de

actividad depende de los flavonoides secretados

moléculas

denominadas

por las leguminosas y del factor transcripcional

factores de nodulación o Factores Nod (FN).

NodD (Fig. 1B) [16]. Además de NodD y TtsI,

Los FN son reconocidos por receptores de las

otros reguladores transcripcionales alternativos

leguminosas denominados Receptores de FN

participan en el delicado ajuste de la expresión

(RFN), los cuales activan una cascada de

génica que regula la simbiosis en rizobios,

señalización en la planta que induce la

incluyendo NolR y SyrM que controlan la

formación y progresión de los tubos de

expresión de los genes nod específicos

infección (IT, por sus siglas en inglés Infection

uniéndose a sus regiones promotoras y, por

Threads) y el desarrollo de nódulos para

tanto, juegan un papel importante en la

introducir y albergar rizobios compatibles,

modulación de la síntesis de factores Nod

respectivamente (Fig.1B) [14]. Junto con los

[17,18].

señal

específicas

un

7 Artículo de revisión


AyTBUAP 6(21):1-11 Bernal, 2021

La ausencia de estos reguladores alternativos

una idea plausible. Hasta ahora, la comunidad

altera

científica ha centrado sus esfuerzos en el

negativamente

pero

no

bloquea

totalmente el proceso simbiótico entre el

desarrollo

organismo

genéticamente

modelo

Sinorhizobium

fredii

de

cereales para

fijar

modificados directamente

HH103 y su planta hospedadora natural, la soja

nitrógeno o para fomentar el desarrollo de

[19–22]. Estos resultados indican que las vías

nódulos con rizobios simbióticos fijadores de

reguladoras simbióticas microbianas y los

nitrógeno [25]. Un enfoque novedoso sería el

elementos que determinan el rango de

uso de rizobios "promiscuos" que carezcan de

hospedador (FN y T3E) están perfectamente

los genes simbióticos específicos que optimizan

ajustadas y permiten una interacción óptima y

la especificidad con una leguminosa concreta.

específica con su hospedador. Cabe destacar

Estos rizobios “no-discriminatorios” serían

que la ausencia de estos reguladores, aunque

menos eficientes en la fijación de nitrógeno con

disminuye la eficiencia de la fijación de

su hospedador natural, pero estarían más

nitrógeno con su par simbiótico, permite

abiertos a la posibilidad de establecer una nueva

extender el rango de hospedadores del rizobio,

simbiosis con otros hospedadores, por ejemplo,

que en estas condiciones es capaz de inducir la

con cereales.

formación de IT y nódulos fijadores de

Estas

nitrógeno en raíces de plantas hasta ahora

microorganismos beneficiosos de alto interés

consideradas no compatibles (revisado en [23]).

en la biotecnología agrícola nos acercan a la

Estos

nuevas

agricultura del futuro que se enfrenta al gran

perspectivas para abordar el desafío de extender

reto de alimentar a un planeta superpoblado de

la capacidad de fijación de nitrógeno a otras

forma sostenible. Estas nuevas aproximaciones,

plantas no leguminosas, incluidas los cereales.

respetuosas con el medio ambiente, ofrecen

Los cereales como el arroz, el maíz y el trigo

soluciones a los graves problemas actuales de

son los cultivos más importantes para la

contaminación por productos químicos de

nutrición humana y curiosamente desarrollan

forma que la agricultura sostenible, basada

simbiosis con micorrizas arbusculares usando

principalmente en el uso de microorganismos,

las mismas proteínas que juegan un papel

pueda ser una realidad en un futuro muy

crítico en las etapas iniciales de las simbiosis

cercano.

descubrimientos

abren

raíz-nódulo en leguminosas [24], por lo que la nodulación de cereales por rizobios puede ser 8 Artículo de revisión

líneas

de

investigación

con


AyTBUAP 6(21):1-11 Bernal, 2021

CONFLICTO DE INTERESES

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AyTBUAP 6(21):12-27 García-Cortés et al., 2021 https://eoi.citefactor.org/10.11235/BUAP.06.21.02

Identificación molecular de especies de Mycobacterium aisladas de pacientes con diagnóstico clínico de tuberculosis Carlos García-Cortés1, Perla M. Martinez-Cruz2,4, Edith A. Bernabé Pérez2, Jesús Muñoz-Rojas3 ID, Lucía Martínez-Martínez2* ID. Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia, Universidad Autónoma “Benito Juárez” de Oaxaca, Oaxaca, México. 2 Laboratorio de Biología Molecular, Centro de Investigación Facultad de Medicina UNAM-UABJO, Facultad de Medicina y Cirugía, Universidad Autónoma “Benito Juárez” de Oaxaca, Oaxaca, México. Carretera a San Felipe del Agua s/n, Exhacienda de Aguilera, Oaxaca, Oaxaca, México. C.P. 68020, Tel 951-5139784. 3 Grupo Ecology and Survival of Microorganisms, Laboratorio de Ecología Molecular Microbiana, Centro de Investigaciones en Ciencias Microbiológicas, Instituto de Ciencias, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. 4 División de Estudios de Posgrado e Investigación, Instituto Tecnológico de Oaxaca, Oaxaca, México. 1

*Email autor corresponsal: lumartin1969@yahoo.com.mx Recibido: 27 noviembre 2020. Aceptado: 8 febrero 2021 RESUMEN Antecedentes: La incidencia de tuberculosis (TB) en México aumenta debido, entre otras causas, a un diagnóstico inespecífico o retardado. Marcadores moleculares como los genes rpoB y 16S rRNA se han utilizado en la identificación del género Mycobacterium. La secuencia de inserción 6110 (IS6110) ha sido empleada como marcador genético en la genotipificación del complejo Mycobacterium tuberculosis (CMTB). Objetivo: Realizar un estudio retrospectivo para evaluar a los genes rpoB, 16S rRNA y la IS6110, en la identificación de aislados del género Mycobacterium y del CMTB. Métodos: Se analizaron 146 muestras clínicas. Empleando la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) se amplificaron fragmentos de los genes rpoB, 16S rRNA e IS6110. La especie M. bovis fue identificada mediante un ensayo de PCR Multiplex. Resultados: En 65 muestras clínicas se determinó la presencia de micobacterias mediante amplificación de los genes 16S rRNA y rpoB. En 22/65 aislados se amplificaron únicamente los genes rpoB y/o 16S rRNA. La presencia del CMTB se confirmó en 43/65 aislados mediante la amplificación 12 Artículo original


AyTBUAP 6(21):12-27 García-Cortés et al., 2021

de la IS6110. La comparación de las secuencias obtenidas de los fragmentos amplificados de los genes rpoB, 16S rRNA y la IS6110 con las reportadas en el GenBank, demostró una homología de 98%-100% con especies de micobacterias pertenecientes al CMTB. Discusión: El uso de técnicas moleculares para el diagnóstico de enfermedades infecciosas permite obtener resultados precisos y en tiempos cortos. En el caso de las infecciones por micobacterias, el empleo de los marcadores genéticos rpoB, 16S rRNA y la IS6110 coadyuva al diagnóstico diferencial entre TB y micobacteriosis, lo que contribuye a orientar el tratamiento que se administre al paciente. Palabras clave: Diagnóstico, IS6110, Mycobacterium, rpoB, 16S rRNA, tuberculosis.

ABSTRACT Background: Tuberculosis (TB) incidence in Mexico is increasing due to an unspecific or delayed diagnosis, among several other causes. Molecular markers such as rpoB and 16S rRNA genes have been used to identify the Mycobacterium genus. Insertion sequence 6110 (IS6110) has been used as a genetic marker in Mycobacterium tuberculosis complex (MTBC) genotyping. Objective: To perform a retrospective study to evaluate rpoB and 16S rRNA genes and IS6110 usefulness to identify the Mycobacterium genus and MTBC isolates. Methods: A total of 146 clinical samples were analyzed. Amplification products from rpoB, 16S rRNA and IS6110 were obtained by Polymerase Chain Reaction (PCR). M. bovis was identified using a Multiplex PCR assay. Results: Mycobacteria were identified in 65 clinical samples as shown by rpoB and 16S rRNA genes amplification. In 22 isolates (22/65) amplification products were obtained only for rpoB and/or 16S rRNA genes. MTBC presence was confirmed in 43/65 isolates as IS6110 amplification product was obtained. Sequencing products of rpoB, 16S rRNA and IS6110 showed 98%-100% homology with MTBC species reported in the GenBank database. Discussion: Inclusion of molecular techniques in infectious diseases diagnosis allows to get precise results in short time. In mycobacterial infections, molecular makers such as rpoB, 16S rRNA and IS6110, largely contribute to make a specific diagnosis and differentiate between TB and mycobacteriosis, leading to the best treatment administration to the patient. Keywords: Diagnosis, IS6110, Mycobacterium, rpoB, 16S rRNA, tuberculosis. 13 Artículo original


AyTBUAP 6(21):12-27 García-Cortés et al., 2021

INTRODUCCIÓN

en general, son útiles las primeras 500 pb para

La tuberculosis (TB) es un padecimiento

realizar una adecuada identificación [3] . En el

infeccioso y transmisible. De acuerdo a datos de

caso de las micobacterias, se han diseñado

la Organización Mundial de la Salud (OMS),

oligonucleótidos que permiten amplificar,

afecta a una tercera parte de la población

eficientemente, fragmentos de entre 500-550 pb

mundial,

los

correspondientes a segmentos no polimórficos

principales problemas de salud [1]. El agente

del 16S rRNA [2]. El gen rpoB es unicopia de

causal de la TB es un bacilo Gram-positivo de

723

lento crecimiento perteneciente al género

conservadas y tres regiones variables. Kim et

Mycobacterium. Se ha identificado un grupo de

al., obtuvieron y compararon la secuencia

estos microorganismos como los responsables

completa de este gen en 44 especies de

de la enfermedad y se le ha designado

micobacterias, concluyendo que existe un

“complejo

tuberculosis”

93.1% de homología entre especies no

(CMTB), el cual agrupa a M. tuberculosis, M.

patógenas y que un fragmento de 306 pb,

bovis, M. africanum, M. microti, M. canetti, M.

localizado en una región muy conservada del

caprae, M. pinnipedii, M. mungi y M. orygis. La

gen, presenta una secuencia idéntica en las

elevada homología de los genomas de las

especies pertenecientes al CMTB [4]. Se ha

especies del CMTB permite el uso de ciertas

empleado el gen rpoB –junto con otros genes

regiones como marcadores en la identificación

como hsp65 y 16S rRNA– para detectar

de un probable caso de TB [2].

especies de micobacterias, especialmente las

La identificación molecular de bacterias se

del CMTB [5], así como en el diagnóstico

realiza

altamente

diferencial de especies del complejo M. avium

conservados entre las especies. En el caso del

[6,7] y otras especies de micobacterias no

género Mycobacterium los genes 16S rRNA y

tuberculosas (MNTB) [8].

rpoB se han utilizado con éxito. Pocos genes se

La secuencia de inserción 6110 (IS6110), es un

encuentran tan conservados entre especies

fragmento de 1355 pb que se encuentra inserto

pertenecientes al mismo género como el 16S

en un arreglo de 36 pb, denominado regiones

rRNA. Este gen tiene una secuencia de hasta

repetidas directas (DR) [9]. La secuencia

1550

regiones

IS6110 sólo es detectable en genomas del

En

la

CMTB y tiene la estabilidad necesaria para ser

identificación de bacterias en aislados clínicos,

utilizada como herramienta de diagnóstico [10].

convirtiéndola

en

uno

Mycobacterium

empleando

pb

conservadas

que

genes

contiene

como

tanto

variables.

de

14 Artículo original

pb

que

contiene

cuatro

regiones


AyTBUAP 6(21):12-27 García-Cortés et al., 2021

Fue descrita en 1990 [11] como un elemento de

METODOLOGÍA

inserción micobacteriano que se ha utilizado

Muestras clínicas y descontaminación

sistemáticamente como marcador genético para

Durante el periodo 2006 a 2008, se obtuvieron

la genotipificación de especies de CMTB dado

aislados de 146 muestras clínicas provenientes

su nivel de conservación entre ellas mediante el

de 106 pacientes quienes fueron diagnosticados

polimorfismo de longitud de fragmentos de

clínicamente con TB en instituciones públicas

restricción (RFLP) [12-14].

de salud del estado de Oaxaca. El 95% (139) de

La diferenciación entre especies del CMTB es

las muestras fueron expectoraciones y el 5% (7)

importante para fines de administración de

correspondieron a: jugo gástrico (3), líquido

pirazinamida,

principales

ascítico (1), líquido pleural (1), heces (1) y

antifímicos empleados en el tratamiento contra

orina (1). En este estudio se incluyeron las

TB. M. bovis presenta resistencia intrínseca a

cepas de referencia M. tuberculosis H37Rv, M.

este fármaco debido al cambio C por G en la

tuberculosis H37Ra, M. bovis AN5 y M. canetti

posición 169 del gen pncA por lo que este

1728. Las muestras de expectoración fueron

polimorfismo se ha empleado como marcador

descontaminadas

molecular en la identificación de esta especie

modificado de Petroff [16] previo a la

[15,18].

extracción de ADN.

uno

de

los

La incidencia de TB en México va en aumento

de

un

método

La extracción del ADN total se realizó de

administración de un tratamiento adecuado consecuencia

el

Extracción de ADN

debido, entre otras causas, al retraso en la

como

empleando

acuerdo a las instrucciones del fabricante

diagnóstico

utilizando el kit de extracción Wizard Genomic

inespecífico o retardado. Por lo que el objetivo

DNA Purification Kit (Promega. Madison, WI,

de este trabajo fue realizar un estudio

USA). El ADN se cuantificó mediante

retrospectivo para evaluar la utilidad de los

espectrofotometría

genes rpoB, 16S rRNA e IS6110, como

UV

(Nanodrop

Lite,

Thermoscientific. Wlatham, MA, USA) y se

marcadores genéticos en la identificación de

observó en gel de agarosa al 0.8%.

aislados del género Mycobacterium, así como Ensayos moleculares

del complejo Mycobacterium tuberculosis.

Las pruebas de reacción en cadena de la polimerasa (PCR) descritas a continuación se realizaron en un volumen final de 50µL, el cual 15 Artículo original


AyTBUAP 6(21):12-27 García-Cortés et al., 2021

contenía Buffer 1X, mezcla de dNTPs 10 mM,

16S rRNA y rpoB, respectivamente [2].

MgCl2 25 mM, 1.25 U taq ADN polimerasa Amplificación de la IS6110

(GoTaq Flexi DNA Polymerase, Promega.

La amplificación de un fragmento de 245 pb de

Madison, WI, USA) y 20 ng/µL de ADN

la secuencia de inserción 6110 (IS6110) fue

obtenido a partir de cada aislado clínico. Los

efectuada para determinar la presencia de

oligonucleótidos correspondientes para cada

aislados

reacción se muestran en la Tabla 1. Los

del

complejo

Mycobacterium

tuberculosis [17].

productos de amplificación se visualizaron mediante electroforesis en gel de agarosa al

PCR multiplex

1.5%.

La diferenciación entre M. bovis y otras especies del CMTB se estableció mediante la

Amplificación de genes 16S rRNA y rpoB

amplificación de dos fragmentos del gen pncA

La identificación de aislados del género Mycobacterium

se

realizó

mediante

en un ensayo de PCR multiplex de acuerdo a lo

la

descrito previamente [18]. La secuencia de los

amplificación, por separado, de dos fragmentos

oligonucleótidos y las condiciones de reacción

de 543 pb y 359 pb correspondiente a los genes

se muestran en la Tabla 1. Tabla 1. Oligonucleótidos y condiciones de amplificación. Primer

Secuencia

IS6110

INS–1 INS–2

CGTGAGGGCATCGAGGTGGC GCGTAGGCGTCGGTGACAAA

245

94°/30 seg 65°/2 min 72°/3 min

16S rRNA

16SrNAF 16SrNAR

ACGGTGGGTACTAGGTGTGGGTTTC TCTGCGATTACTAGCGACTCCGACTTCA

543

94°/1 min 60°/1 min 72°/1 min

rpoB

rpoBF rpoBR

TCAAGGAGAAGCGCTACGA GGATGTTGATCAGGGTCTGC

359

94°/1 min 60°/1 min 72°/1min

JB21 JB22

TCGTCCGCTGATGCAAGTGC CGTCCGCTGACCTCAAGAAAG

500

pncATB-1.2 pncAMT-2

ATGCGGGCGTTGATCATCGTC CGGTGTGCCGGAGAAGCGG

185

pncA

Producto

16 Artículo original

Condiciones

94°/1 min 67°/1 min 72°/1 min


AyTBUAP 6(21):12-27 García-Cortés et al., 2021

Secuenciación Los

IS6110,

productos

de

este

grupo

de

amplificación

micobacterias. En las 22 muestras restantes no

correspondientes a los genes 16S rRNA, rpoB y

se observó la amplificación de la IS6110, aun

la

cuando si se obtuvo el amplicón para el gen 16S

IS6110

se

de

específico

purificaron

mediante

minicolumnas (Wizard SV Gel and PCR Clean-

rRNA y/o rpoB (Tabla 2).

up System, Promega. Madison, WI, USA) y

Los 43 aislados que mostraron la IS6110 por

fueron enviados a secuenciación a la empresa

PCR se clasificaron en tres grupos de acuerdo

Macrogen

al número de marcadores amplificados como se

(Rockville,

USA).

Los

oligonucleótidos empleados para este proceso

describe a continuación.

fueron: rpoBF, INS-1 y 16SRNAF (Tabla 1).

En 10 de los 43 aislados (Tabla 2) se obtuvieron productos de PCR para los tres marcadores

Análisis de similitud de secuencias

analizados (16S rRNA, rpoB e IS6110). De

Una vez obtenidas las secuencias de cada uno

estos 10 aislados, 7 mostraron crecimiento en

de los amplificados, se analizaron empleando la

medio de cultivo Lowentein-Jensen específico

herramienta BLAST (Basic Local Alignment Search

Tool)

Información

del

Centro

Nacional

Biotecnológica

para micobacterias tuberculosas, identificando

de

mediante morfología colonial que tres de ellas

(NCBI)

(24, 91 y 113) son semejantes a la cepa de

(http://www.ncbi.nlm.nih.gov) para determinar

referencia H37Ra de M. tuberculosis; dos (32a

su homología con genomas de otros organismos

y 95), a M. canettii 17228; y, finalmente, los

reportados previamente.

aislados 36 y 92 presentaron combinaciones de características identificadas en ambas cepas de

RESULTADOS

referencia. Adicionalmente, para las muestras

Se analizaron 146 aislados clínicos para la identificación

de

micobacterias.

24, 36, 91, 92, 95 y 113 se obtuvieron las

La

secuencias de los fragmentos amplificados de

amplificación de los genes IS6110 y/o 16S

los genes rpoB, 16S rRNA e IS6110, las cuales

rRNA y/o rpoB en 44.5% (65) de las muestras

posteriormente se compararon con lo reportado

confirmó la existencia de aislados del género

en el GenBank mediante la herramienta

Mycobacterium; en tanto que en el 55.5% (81) restante, no se obtuvieron amplificados. En 43 de los 65 aislados se confirmó la

BLAST,

observándose

secuencia

nucleotídica

una de

similitud 98-100%

de con

especies de micobacterias pertenecientes al

presencia del CMTB al obtenerse el producto

CMTB (Tabla 3).

de amplificación de 245 pb correspondiente a la 17 Artículo original


AyTBUAP 6(21):12-27 García-Cortés et al., 2021

Tabla 2. Amplificación de marcadores moleculares. NR: No realizado ID aislado

Origen del aislado

M. tuberculosis H37Rv M. tuberculosis H37Ra

Cultivo Cultivo

M. canetti 1728

PCR IS6110 16S rpoB + + + +

+

+

Cultivo

+

+

NR

24, 32a, 36, 48, 89, 91, 92, 95, 113, 158

Expectoración

+

+

+

61, 65, 93

Expectoración

+

+

-

131a, 166a, 184

Expectoración

+

-

+

Expectoración

+

-

-

109

Expectoración

-

+

+

57, 57a, 67a, 75, 82a, 103, 129a, 155a, 160a, 172a

Expectoración

-

+

-

68b, 154b, 160, 161, 161a, 166b, 167a, 171a, 183, 192a

Expectoración

-

-

+

11

Jugo gástrico

+

-

-

23

Heces

-

+

+

15, 46, 49, 69, 97, 104, 130, 133a, 135a, 138a, 146b, 147b, 148a, 148b, 149b, 150b, 166, 169a, 177, 177a, 178a, 180, 181, 181a, 182, 198a

La amplificación de la IS6110 en seis aislados

AN5.

(61, 65, 93, 131a, 166a, y 184) coincidió con la Finalmente, se identificó un grupo de 27

presencia de dos marcadores, el fragmento del

aislados (27/43) en las que sólo se obtuvo el

16S rRNA (61, 65, 93) y del rpoB (131a, 166a,

amplicón de 245pb correspondiente a la IS6110

184). Al comparar la secuencia de los

(Tabla 2). Además del resultado de esta prueba

fragmentos correspondientes a la IS6110 (65,

molecular, el aislado 138a mostró colonias

93) y 16S rRNA (93) con lo reportado en el

semejantes a la cepa de referencia de M. bovis

GenBank (Tabla 3), se identificó una similitud

AN5

de secuencia nucleotídica de 98% y 99%

microti,

respectivamente

(Tabla

cultivo

Lowenstein-Jensen.

La

identificación de este aislado como M. bovis se

correspondiente a M. tuberculosis, M. bovis y M.

en

confirmó mediante el ensayo de PCR multiplex,

3).

mismo que demostró que el aislado 147b

Adicionalmente, la morfología de las colonias

también pertenece a M. bovis.

observadas en cultivo de la muestra 93, coinciden con la cepa de referencia de M. bovis

18 Artículo original


AyTBUAP 6(21):12-27 García-Cortés et al., 2021

Tabla 3. Similitud de secuencias nucleotídicas obtenidas de los aislados clínicos con las reportadas en GenBank. Aislado

Gen

Especie reportada (BLAST) Mycobacterium tuberculosis Mycobacterium bovis Mycobacterium microti Mycobacterium tuberculosis Mycobacterium bovis Mycobacterium microti

Homología (%)

24

IS6110

36

IS6110

Mycobacterium tuberculosis Mycobacterium bovis Mycobacterium tuberculosis Mycobacterium bovis Mycobacterium microti Mycobacterium tuberculosis Mycobacterium bovis Mycobacterium microti

99

Mycobacterium tuberculosis Mycobacterium bovis Mycobacterium tuberculosis Mycobacterium bovis Mycobacterium microti

99

16S rRNA

Mycobacterium tuberculosis Mycobacterium bovis

99

rpoB

Mycobacterium tuberculosis Mycobacterium bovis Mycobacterium tuberculosis Mycobacterium bovis Mycobacterium microti

99

Mycobacterium tuberculosis Mycobacterium bovis Mycobacterium tuberculosis Mycobacterium bovis Mycobacterium microti

99

16S rRNA

Mycobacterium tuberculosis Mycobacterium bovis

99

rpoB

Mycobacterium tuberculosis Mycobacterium bovis Mycobacterium tuberculosis Mycobacterium bovis Mycobacterium microti

99

Mycobacterium tuberculosis Mycobacterium bovis

98

rpoB 65

IS6110

91

IS6110

rpoB 92

93

IS6110

IS6110

16S rRNA 95

113

IS6110

IS6110

16S rRNA

19 Artículo original

100

99

98

99

96

99

98

96


AyTBUAP 6(21):12-27 García-Cortés et al., 2021

En siete pacientes se analizaron muestras de

Lowenstein Jensen (LJ), debido a la baja

días

sensibilidad del primero (0-40%) y, en el caso

consecutivos.

mostraron

Los

únicamente

aislados el

57/57a, amplicón

del

cultivo,

al

prolongado

tiempo

de

correspondiente a 16S rRNA; en tanto, con los

crecimiento de estos microorganismos, sumado

aislados 161/161a se amplificó solamente el

a la poca disponibilidad de laboratorios con las

gen rpoB. Al analizar los aislados 148a/148b,

medidas de seguridad requeridas para su

177/177a y 181/181a mostraron el fragmento de

manejo [19-21]. Desde hace más de una década

245 pb correspondiente a la IS6110, no así los

se ha recomendado el empleo de técnicas de

productos de rpoB y 16S rRNA (Tabla 2). En

diagnóstico

cuanto a los aislados 160/160a, se obtuvo de

amplificación de marcadores genéticos, siendo

cada

ambos

posible confirmar en menor tiempo con relación

resultados coinciden en mostrar la presencia de

a otras técnicas si la infección es provocada por

micobacterias y la ausencia de aislados del

alguna especie del CMTB [22-25].

uno

distintos

amplicones,

molecular

basadas

en

la

CMTB en el paciente. Finalmente, en los Diversos estudios encaminados a la evaluación

aislados 166/166a/166b se presentó un patrón

de

distinto para cada uno (Tabla 2); sin embargo,

que,

como

se

ha

moleculares

para

la

identificación del CMTB validan sus resultados

dos de ellos muestran el amplificado para la IS6110

marcadores

al compararlos con los obtenidos en medio de

comentado

cultivo Lowenstein-Jensen [26-28]. En este

previamente, es suficiente para demostrar la

trabajo

presencia de aislados del CMTB en las

se

adoptó

la

misma

estrategia,

observándose crecimiento únicamente en 9

muestras clínicas analizadas.

aislados. Este comportamiento puede deberse a DISCUSIÓN

diversos factores entre ellos el manejo de la

La TB es una enfermedad reemergente que

muestra clínica, ya que las especies del CMTB

presenta una creciente incidencia en México. El

son viables por poco tiempo fuera del

diagnóstico rápido y preciso del agente

organismo

infeccioso es de suma importancia en la

probabilidad de crecimiento en cultivo depende

administración del tratamiento adecuado a cada

de la rapidez con la que se siembre la muestra,

paciente. No resulta fácil determinar la

el número de bacilos presentes, pH favorable –

presencia de aislados del CMTB a través de los

contrario a lo que ocurre en orina y jugo

métodos convencionales de diagnóstico como

gástrico, por ejemplo- y la exposición a calor o

la tinción de Ziehl-Nielsen o el cultivo en medio

luz solar [29,30]. 20

Artículo original

hospedero,

por

lo

que

la


AyTBUAP 6(21):12-27 García-Cortés et al., 2021

En el presente estudio, se considera que otro

tratamiento, motivo por el cual el cultivo resultó

factor que afectó el crecimiento bacteriano en

negativo.

medio de cultivo fue la exposición a antifímicos El empleo de marcadores moleculares en la

en 22 pacientes incluidos, quienes habían

identificación de especies de microorganismos

finalizado su tratamiento entre 7 a 30 días antes

en aislados clínicos, favorece la certeza del

de la obtención de la muestra. En estos casos,

diagnóstico. En el caso de las infecciones por

se observó la amplificación del gen 16S rRNA,

micobacterias, es muy importante distinguir

pero sin crecimiento bacteriano en medio de

entre las provocadas por el CMTB y las

cultivo, resultado que concuerda con lo

causadas por micobacterias atípicas también

observado por Rodríguez y colaboradores,

denominadas micobacterias no tuberculosas

quienes obtuvieron muestras de expectoración

(MNTB). La elevada homología que presentan

semanas después de que el paciente inició el tratamiento,

siendo

positivas

al

genes como el 16S rRNA y rpoB entre las

ensayo

especies

molecular pero negativas al cultivo [31]. En el

y

recibió

Mycobacterium,

ha

para su identificación precisa [2,34,35]. Ambos

el caso de un paciente a quien se diagnosticó TB cultivo

género

permitido el empleo de fragmentos específicos

trabajo publicado por Hashimoto et al., reportan

mediante

del

marcadores han sido empleados para la

tratamiento

identificación de micobacterias en humanos en

antifímico durante tres meses. Transcurrido el

quienes pueden provocar TB [5] , lepra [36] o

periodo se recolectó una nueva muestra, la cual

micobacteriosis

fue cultivada sin éxito y, sin embargo, se

[6,7,37]. Incluso

se han

diseñado ensayos para confirmar la presencia

amplificó la IS6110 mediante PCR [32]. En un

de este género entre la diversidad de

estudio realizado en los países bajos, la IS6110

microorganismos que pudieran estar presentes

fue amplificada en 9 de 17 pacientes de cuyas

en una muestra clínica [38]. Reportes del uso de

muestras clínicas no se obtuvo crecimiento

estos marcadores incluyen una diversidad de

bacteriano en cultivo [33]. Por lo anterior, es

muestras, entre ellas suelo [39] y peces [40],

importante considerar la historia clínica del

confirmando la eficacia y precisión de estos

paciente a fin de colectar la muestra, previo a la

genes

administración de cualquier tratamiento, ya que

en

la

identificación

del

género

Mycobacterium. Con base en lo anterior, en 38

los fármacos influyen en el análisis, así como

aislados con la amplificación del gen 16S rRNA

en el resultado mismo del diagnóstico.

(13), rpoB (13) o ambos genes (12) se identificó

Considerando en este caso el éxito del

la presencia de micobacterias, 22 de las cuales 21 Artículo original


AyTBUAP 6(21):12-27 García-Cortés et al., 2021

corresponden a micobacterias atípicas o MNTB

especies del CMTB, lo que servirá para orientar

con ausencia del amplificado correspondiente a

en primera instancia, el tratamiento que se

la IS6110.

administre al paciente. Los marcadores moleculares 16S rRNA o rpoB

La IS6110 es una región exclusiva de las

son

especies que forman el CMTB [9,11,41,42].

útiles

para

micobacteriosis

Desde su descripción se ha utilizado tanto para

el

mediante

diagnóstico

de

el

de

análisis

amplicones específicos de 543 y 359 pb

la identificación de especies del CMTB como

respectivamente. La IS6110 es eficiente, por su

para su genotipificación mediante ensayos de

especificidad, en la determinación de la

RFLP y fingerprinting [13,43]. En el presente

presencia de aislados pertenecientes al CMTB

trabajo se observó que 27 aislados amplificaron

en muestras clínicas. En el presente trabajo, con

este marcador genético, pero con ausencia de

el empleo de estos marcadores genéticos, se

amplificados para el gen 16S rRNA y/o rpoB,

identificaron 43 aislados del CMTB y 22

esto posiblemente debido a la baja calidad del

aislados de MNTB. Los cultivos realizados a

material genético al momento de realizar la

partir de las muestras clínicas, así como las

amplificación, mal manejo del ADN utilizado

secuencias

y/o la posibilidad de la presencia de inhibidores

obtenidas

amplificados,

en la reacción. Reportes previos de estudios

de

los

fragmentos

confirman

los

resultados

obtenidos en este estudio validando la utilidad

realizados en México identificaron la presencia

de estos marcadores en la identificación de

del CMTB empleando únicamente la IS6110

micobacterias tuberculosas y no tuberculosas.

[44,45] validando su utilidad y confirmando

Con base en la evidencia, estos marcadores

que, por sí mismo, la IS6110 es un marcador

moleculares pueden ser empleados para obtener

adecuado para el diagnóstico de TB.

un diagnóstico confiable de TB en periodos cortos, superando en estas características a los

CONCLUSIONES

métodos convencionales de microscopia y

La inclusión de pruebas moleculares en el panel

cultivo.

de estudios de laboratorio realizados para el diagnóstico

de

enfermedades

infecciosas, CONFLICTO DE INTERESES

permite obtener resultados precisos y en

Los autores declaran no tener conflictos de

tiempos cortos. En el caso de las infecciones por

micobacterias

es

muy

intereses.

importante

determinar si éstas son causadas o no por 22 Artículo original


AyTBUAP 6(21):12-27 García-Cortés et al., 2021

AGRADECIMIENTOS

fragment length polymorphism with capillary

El apoyo financiero para la realización del

electrophoresis as an effective algorithm for

presente trabajo se obtuvo a través del

identification of Mycobacterial species from

Programa

clinical isolates. BMC Microbiol. 2012; 12: p.

Integral

Institucional

(PIFI)

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Fortalecimiento el

Programa

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for

the

the

Mycobacterium

diferentiation

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Sequence

on

the

Databases:

16S-23S

rRNA

internal

mycobacteria

for

by

nested

differentiation

of

transcribed spacer for the detection of clinically

Mycobacterium bovis from Mycobacterium

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Métodos de identificación molecular para Gluconacetobacter diazotrophicus Cristian Molinares-Pacheco1,2, Julieta Mariana Muñoz-Morales2 ID, Adriana Carbajal-Armenta2, Ana Laura Hernández-Tenorio2, Alejandro Cueto-Becerra1, Jesús Muñoz-Rojas2* ID. 1

2

Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad Libre seccional Barranquilla, Colombia. Grupo “Ecology and Survival of Microorganisms”, Laboratorio de Ecología Molecular Microbiana, Centro de Investigaciones en Ciencias Microbiológicas, Instituto de Ciencias, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. *Email autor corresponsal: joymerre@yahoo.com.mx Recibido: 2 diciembre 2020. Aceptado: 24 febrero 2021

RESUMEN Los métodos para la identificación de microorganismos se valen de sus características morfológicas, fisiológicas, proteómicas y genómicas. En la identificación tradicional se emplean técnicas dependientes de cultivo que pueden presentar inconvenientes según el tipo de microorganismo a identificar, su capacidad de crecimiento, su parecido con algún otro microbio y el tiempo total para su identificación. El uso de PGPB en la agricultura ha repercutido positivamente reduciendo costos de producción, disminuyendo el impacto negativo sobre el medio ambiente y la salud humana. G. diazotrophicus es una bacteria diazótrofo-endofítica con características de PGPB que tiene un tiempo de crecimiento más extenso en comparación con otras bacterias, y presenta características fenotípicas y genéticas similares a bacterias fijadoras de nitrógeno de su mismo género, por tanto, su identificación empleando únicamente métodos tradicionales puede ser algo laboriosa e inespecífica. En la presente revisión se analizaron algunos de los métodos de identificación molecular utilizados para G. diazotrophicus. Palabras clave: Identificación molecular, Gluconacetobacter diazotrophicus, ARNr 16S, ARNr 23S, ITS 16S-23S.

ABSTRACT The methods for identifying microorganisms are based on their morphological, physiological, 28 Artículo de revisión


AyTBUAP 6(21):28-44 Molinares-Pacheco et al., 2021

proteomic, and genomic characteristics. Under traditional identification, culture-dependent techniques are used, but they may present drawbacks depending on the type of microorganism to be identified, its growth capacity, its resemblance to some other microbe and the total time for its identification. The use of PGPB in agriculture has had a positive impact by reducing production costs, reducing the negative impact on the environment and human health. G. diazotrophicus is a diazotrophic-endophytic bacterium with PGPB characteristics that have a longer growth time compared to other bacteria, and it presents phenotypic and genetic characteristics like nitrogen-fixing bacteria of the same genus, therefore, its identification using only traditional methods can be somewhat laborious and unspecific. In this review, some molecular methods for identification of G. diazotrophicus were analysed. Keywords: Molecular identification, Gluconacetobacter diazotrophicus, rRNA 16S, rRNA 23S, ITS 16S-23S. INTRODUCCIÓN

micólicos, análisis de proteínas celulares

Para la identificación de un microorganismo

totales, etc.) [2]. El principal inconveniente con

nos

este tipo de métodos es el tiempo que se

valemos

morfológicas,

de

sus

fisiológicas,

características proteómicas

y

requiere para dar con la identidad del

genómicas, para ello existen una gran variedad

microorganismo en cuestión, sin mencionar las

de métodos dirigidos a una o a la combinación

dificultades que surgen cuando se trata de un

de estas características y varían en su

microbio de crecimiento lento, uno poco

especificidad, sencillez, sensibilidad y rapidez

reactivo o muy similar a otro microorganismo

[1].

[3]. El estudio de bacterias, estaba sujeto a

Las técnicas de identificación tradicional

técnicas dependientes de cultivo, sobre todo

generalmente se enfocan en características

para su identificación, sin embargo, en los

morfológicas y fisiológicas y son dependientes

últimos años, han sido desplazadas por técnicas

de cultivo. Estas técnicas incluyen a las pruebas

de identificación molecular para superar los

bioquímicas, la colorimetría, y pruebas de

inconvenientes de dichos métodos, ya que se

sensibilidad/resistencia

obtiene una mayor precisión [2,4].

antimicrobiana,

la

serotipificación y las denominadas técnicas de

Las técnicas de biología molecular ayudan a

quimiotaxonomía (que analizan la composición

esclarecer la identidad de un organismo en poco

de la pared celular, exopolisacáridos, ácidos

tiempo, 29

Artículo de revisión

estos

métodos

se

valen

de


AyTBUAP 6(21):28-44 Molinares-Pacheco et al., 2021

procedimientos como la amplificación de genes

en cuestión y su interacción con la planta que se

conservados mediante la Reacción en Cadena

desee inocular [10]. Dentro de los mecanismos

de la Polimerasa (PCR) [5] y secuenciación de

de promoción de crecimiento vegetal, se

los genes [6,7]. Por ejemplo, la amplificación

pueden incorporar aquellos que permiten la

de los genes gyrB, recA, rpoB, o el que codifica

biodisponibilidad de nutrientes como los

para el ARNr 16S, se han usado como pruebas

fosfatos o el zinc, la fijación biológica de

rutina para la identificación molecular de las

nitrógeno, producción de fitohormonas que

bacterias [6,8]. El análisis de fragmentos de

intervienen en el desarrollo de la planta, la

restricción, la hibridación de ADN-ADN, son

actividad antagónica contra fitopatógenos y la

otras dos técnicas ampliamente usadas para la

degradación

identificación molecular de bacterias [7,9]. En

(tóxicas para las plantas) [11,12].

general,

métodos

La diversidad de PGPB descritas es enorme,

moleculares permite la obtención de resultados

este grupo incluye bacterias que habitan en la

más rápidos y confiables [1]. En la presente

rizósfera (área del suelo que abarcan los

revisión se analizaron algunos de los métodos

exudados de las raíces), y en el interior de las

de identificación molecular utilizados para G.

plantas (o endófitos). Estos últimos pueden

diazotrophicus.

encontrarse a nivel intercelular (entre los tejidos

la

aplicación

de

los

de

sustancias

contaminantes

de las plantas) e intracelular (en el interior de la Las bacterias promotoras del crecimiento vegetal

célula vegetal) [12]. Considerando las capacidades promotoras de

En respuesta a la búsqueda de alternativas para

crecimiento vegetal particulares de cada

tener cultivos libres de fertilizantes químicos,

microorganismo, se pueden crear inoculantes

plaguicidas, o cualquier agroquímico que pueda

para satisfacer distintas necesidades en los

atentar contra el bienestar del medio ambiente

cultivos. Por ejemplo, Azospirillum brasilense

o del ser humano y con el objetivo de abaratar

es capaz de producir fitohormonas, de ejercer la

costos de producción, la biotecnología se ha

fijación biológica de nitrógeno y de inhibir el

dispuesto a diseñar métodos para aprovechar las

crecimiento

características favorables que pueden brindarle

de

fitopatógenos

mediante

sideróforos; Bacillus sp. LMA5 produce

las Bacterias Promotoras del Crecimiento

fitohormonas y solubiliza fosfatos; y diferentes

Vegetal (PGPB, por sus siglas en inglés) a los

especies de Pseudomonas se han visto

cultivos. Tales características pueden ser muy

implicadas en el antagonismo de fitopatógenos

variadas, dependiendo así del microorganismo 30

Artículo de revisión


AyTBUAP 6(21):28-44 Molinares-Pacheco et al., 2021

y degradación de compuestos tóxicos para las

indolacético, el aumento de la tolerancia al

plantas [13]. De igual manera, se han formulado

estrés por sequía, la solubilización de fosfatos y

multi-inoculantes que buscan potenciar su

la actividad antagónica contra patógenos; de

efecto sobre las plantas mediante interacciones

tipo

sinérgicas

Fusarium spp.), bacteriano (Xanthomonas

que

se

dan

entre

los

fúngico

(Colletotrichum

microorganismos que los componen [14,15].

albilineans)

Para desarrollar métodos que permitan utilizar

incognita) [15,18,20]. Este microorganismo se

los beneficios de las PGPB sobre los cultivos,

ha aislado de diferentes plantas ricas en

es necesaria la identificación correcta del (los)

azúcares y almidón, como arroz, camote y caña

microorganismo(os)

los

de azúcar (de donde fue aislada inicialmente), y

inoculantes, para afirmar con certeza que una

de otras plantas de las familias Poaceae,

bacteria o un grupo de ellas, es capaz de

Rubiaceae,

potenciar el crecimiento de una planta.

Malphigiaceae alrededor de todo el mundo

presente(s)

en

y

nemátodo

falcatum,

Bromeliaceae,

(Meloidogyne

Rosaceae

y

[18]. Gluconacetobacter bacteria endófita biotecnológico

Las técnicas moleculares facilitan los estudios

diazotrophicus, una con alto potencial

que buscan comprender los mecanismos de promoción de crecimiento, de colonización e

G. diazotrophicus es una bacteria diazótrofo-

interacción microorganismo-planta [7,19].

endofítica con mecanismos promotores de La identificación precisa de especies del grupo

crecimiento vegetal, lo que la clasifica como

de las bacterias ácido acéticas (BAA), incluidas

una PGPB [16–18]. Durante su colonización en

las especies de los géneros Acetobacter,

plantas de caña de azúcar, esta bacteria

Gluconobacter y Gluconacetobacter, es difícil,

contribuye significativamente a la demanda de nitrógeno

de

su

huésped

mediante

pues presenta especies con un alto grado de

el

similitud en su secuencia del ARNr 16S (de

mecanismo de fijación biológica de nitrógeno

entre 91.7 a 99 %). Esto constituye un problema

[19]. Sin embargo, se han reportado diferentes

para discernir entre los integrantes de este

mecanismos PGPB en G. diazotrophicus

grupo, sobre todo a nivel de especie, pues el gen

adicionales a la fijación biológica de nitrógeno, como

la

solubilización

de

que codifica para el ARNr 16S es una de las

compuestos

dianas moleculares más utilizadas para la

insolubles de zinc como ZnO, ZnCO3 y

identificación bacteriana [21]. En el género

Zn3(PO4)2, la producción de fitohormonas promotoras

de

crecimiento

como

Gluconacetobacter se han identificado 3

ácido 31

Artículo de revisión


AyTBUAP 6(21):28-44 Molinares-Pacheco et al., 2021

especies fijadoras de nitrógeno (G. johannae,

bacteriano. Tiene una distribución universal en

G. azotocaptans y G. diazotrophicus), éstas

organismos procariotas por ser un componente

presentan un alto grado de similitud en la

esencial para su maquinaria celular, al estar

secuencia de su gen ARNr 16S [16]. No es

implicado en la síntesis de proteínas. Este gen

recomendable

pruebas

es útil como un “cronómetro molecular” por su

fenotípicas para la identificación de especies de

alta conservación y presencia de regiones

este grupo, por tanto, se ha recomendado

variables

emplear técnicas de identificación molecular

polimorfismos que pueden ser específicos para

para las BAA [22].

las especies [5]. En su secuencia se pueden

basarse

solo

en

encontrar

(V1

a

sitios

V9)

para

que

la

contienen

unión

de

Dianas moleculares para la identificación bacteriana

oligonucleótidos específicos para un grupo

Existen diferentes genes que han sido utilizados

moleculares para la identificación en todos los

como dianas moleculares para la clasificación

niveles

taxonómica de las bacterias, siendo el ARNr

especificidad). La secuencia de este gen

16S el más empleado, llegando a obtener

contiene aproximadamente 1500 pb, tamaño

identificaciones precisas en muchas ocasiones.

suficiente para proporcionar polimorfismos

Sin embargo, presenta inconvenientes por la

interespecíficos para establecer diferencias

alta homología en la secuencia que comparten

estadísticamente significativas. La base de

ciertos géneros bacterianos, diversas copias con

datos GenBank almacena más de 2 millones de

polimorfismos dentro de una cepa o su reciente

secuencias de este gen. El análisis de la

reclasificación taxonómica, lo que impide

secuencia completa no es necesaria en todos los

utilizar este marcador para la identificación a

casos, pues se pueden analizar fragmentos de

nivel de especie o de género en aquellos casos

500 pares de bases (pb) para abaratar costos,

[23]. Es por ello, que se han propuesto otros

logrando una identificación correcta, aunque se

genes o secuencias como dianas moleculares

pierde especificidad, ya que al ser una

para clasificación taxonómica de las bacterias

secuencia más corta, disminuye su diversidad

[5,24].

de polimorfismo [24].

rrs (ARNr 16S). Es el gen que codifica el

El número de copias del operón ribosómico

polirribonucleótido ARNr 16S, que forma parte

(rrn), por genoma bacteriano puede ser muy

estructural de la subunidad menor del ribosoma

variable (entre 1 y 15). Al existir varias copias

filogenético, lo que permite realizar marcadores

32 Artículo de revisión

taxonómicos

(con

diferente


AyTBUAP 6(21):28-44 Molinares-Pacheco et al., 2021

del ARNr 16S en un genoma, se puede intuir

tener

una

longitud

de

entre

3411

pb

que existe un pequeño grado de heterogeneidad

(Staphylococcus aureus) a 4185 pb (Neisseria

(microheterogeneidad), debido a mutaciones en

meningitidis), su secuenciación ha sido muy

las secuencias, que puede verse reflejado en una

utilizada en identificación de bacterias por su

identificación bacteriana incorrecta [25].

alta robustez, por ser un gen monocopia, por la

ARNr 16S-23S. Es el espaciador transcribible

calidad de las secuencias depositadas en las

interno (ITS) entre los genes codificantes del

bases de datos (debido a que han sido

ARNr 16S y 23S, ha sido utilizado en estudios

secuenciadas con técnicas de nueva generación)

de relaciones filogenéticas. Al existir un

[27], sustituyendo en algunos casos el ARNr

número variable de copias del operón rrn al que

16S para diferenciar especies del género

pertenece, pueden encontrarse varias de estas

Pseudomonas, Acinetobacter, Bacillus, entre

ITS en el genoma de una bacteria, que pueden

otras. Permite la identificación a nivel de

variar a nivel de especies, esto es lo que permite

género, especie y en ocasiones a nivel de

su uso para identificación bacteriana [23],

subespecie [28,29]. En la figura 1 se indican

filogenia y tipificación [5,24].

recomendaciones para el análisis del gen rpoB y ARNr 16S en la identificación bacteriana.

ARNr 23S. Es poco preferido para estudios filogenéticos en comparación con el ARNr 16S

gyrB. Es otro de los genes que se utilizan para

debido a los costos. Sin embargo, los avances

identificación bacteriana, sobre todo para

en las técnicas de Secuenciación de Nueva

grupos de bacterias estrechamente relacionados

generación (NGS por sus siglas en inglés) han

como por ejemplo aquellas de los géneros

logrado reducir sus costos. Su mayor longitud

Bacillus,

(3000 pb), en comparación con el ARNr 16S,

Mycobacterium, entre otras (donde llega a tener

contribuye a una mejor resolución debido a una

mejor fidelidad que el ARNr 16S). Codifica la

mayor variación en su secuencia, inserciones

subunidad β de la ADN girasa o también

y/o deleciones únicas [26].

llamada topoisomerasa II, es imprescindible

Pseudomonas,

Vibrio,

para la duplicación del ADN y es un gen

rpoB. Es el gen codificante de la subunidad β

monocopia y presente en todas las bacterias

de la ARN polimerasa, enzima que se encarga

[5,30]. Tiene una longitud de alrededor de

del proceso de transcripción de ARNt, ARNm

2.400 pb en bacterias de tipo ácido acético [21].

y ARNr, tiene una distribución universal en bacterias y posee un buen potencial para ser

recA. Codifica una proteína recombinasa que

utilizado como cronómetro molecular. Puede

funciona 33

Artículo de revisión

en

la

reparación

del

ADN


AyTBUAP 6(21):28-44 Molinares-Pacheco et al., 2021

recombinacional en las bacterias [31]. Es

niveles inferiores a la especie donde es

empleado como diana molecular para la

utilizado,

identificación bacteriana y también es utilizado

genomovares de Burkholderia cepacia, en estos

para tipificación molecular cuando el ARNr

genomovares la longitud de este gen es de

16S no otorga la información necesaria para dar

alrededor de 1050 pb [32].

por

ejemplo,

para

distinguir

con una identificación precisa, sobre todo en

Figura 1. Recomendaciones para la utilización del análisis del ARNr 16S y del gen rpoB en la identificación bacteriana [5].

Métodos para la identificación molecular para el género Gluconacetobacter

logra mediante la previa amplificación de

La secuenciación es una técnica que permite

anteriormente [24].

conocer el orden específico de los nucleótidos

Las técnicas NGS, han sido muy útiles para los

que componen una secuencia de ADN, esto se

análisis metagenómicos y poblacionales de

alguna de las secuencias diana mencionadas

34 Artículo de revisión


AyTBUAP 6(21):28-44 Molinares-Pacheco et al., 2021

comunidades bacterianas del medio ambiente e

cepas del género Gluconacetobacter aisladas de

incluso endófitos como G. diazotrophicus [33].

diferentes frutas, realizando el análisis de la

Los avances en la plataforma de secuenciación

secuencia en BLAST y utilizando el algoritmo

Illumina han logrado adquirir una longitud de

de Neighbor joining para establecer relaciones

lectura mayor y a bajo costo, lo que ha

filogenéticas [37]. Torija y colaboradores [38]

permitido

comunidades

elaboraron pruebas para la identificación de dos

microbianas relacionadas con plantas, por

especies de Gluconacetobacter a partir de la

ejemplo, se ha caracterizado la microbiota

secuencia de su ARNr 16S. Estos autores

endófita

arroz

encontraron que una de las pruebas arrojaba un

secuenciando la región V3-V4 de ARNr 16S

falso positivo al identificar otras 4 especies del

[34], de la misma manera, se ha logrado

mismo género (con una homología del 100%)

conocer la comunidad bacteriana endofítica en

que no hacían parte de su objetivo, resaltando la

4 especies del género Allium [35].

alta similitud que tiene la secuencia de este gen

Zhang y colaboradores [36] identificaron a

para este género de bacterias.

Gluconacetobacter

La identificación específica para las especies

caracterizar

de

raíces

y

tallos

de

xylinus

mediante

taxonomía polifásica, a partir de aislados de

fijadoras

Kombucha, “un té japonés en el que se

Gluconacetobacter

desarrollan levaduras y bacterias del tipo ácido

azotocaptans y G. diazotrophicus), es posible

acético”, esclareciendo que se trataba de esta

mediante la amplificación del gen ARNr 16S

especie al encontrar una alta homología en sus

utilizando

secuencias

realizar

CTGTTTCCCGCAAGGGAC-3’) y D1 (5’-

alineamientos en ClustalX y la relación

GCGCCCCATTGCTGGGTT-3’), que generan

filogenética que exhibió al comparar la

un producto de 445 pb [39], estas especies

secuencia con las de las bases de datos. De igual

crecen de manera idéntica en medio LGI

manera,

G.

(exhibiendo colonias de color naranja intenso

diazotrophicus de caña de azúcar en Perú, que

después de 5 días de incubación a 30 °C). Sin

fueron identificadas por su secuencia de ARNr

embargo, G. diazotrophicus forma colonias de

16S, su posterior análisis en bases de datos y

color café obscuro con bordes claros al

perfil bioquímico que coincidía con el de la

sembrarla en un medio de cultivo a base de

cepa de referencia [17]. Asimismo, se usó la

extracto de papa adicionado con 10% de

secuenciación del ARNr 16S para identificar 3

sacarosa (5 a 7 días de incubación a 30 °C), G.

se

de

ARNr

aislaron

16S

5

al

cultivos

de

35 Artículo de revisión

de

los

nitrógeno (G.

del

género

johannae,

oligonucleótidos

AC

G.

(5’-


AyTBUAP 6(21):28-44 Molinares-Pacheco et al., 2021

johannae y G. azotocaptans exhiben colonias

secuencia amplificada por PCR, lo que

de color beige o crema incluso después de 10

confirma que las copias de estas ITS dentro de

días de incubación [16].

cada cepa tienen secuencias muy similares.

La secuenciación de la región ITS 16S-23S

Al amplificar el gen que codifica para el ARNr

también ha sido utilizada para la identificación

23S de G. diazotrophicus, se puede lograr su

de BAA. Esta región no es demasiado larga en

identificación, empleando los oligonucleótidos

este grupo de bacterias, tiene una longitud de

1440 (5’-GTTGGCTTAGAAGCAGCC-3’) y

entre 759 y 778 pb, posee elementos

AD (5’-TGCGGCAAAAGCCGGAT-3’), los

conservados, pero también segmentos variables

cuales generan una banda de 411 pb [41]. Sin

con

especies

embargo, es necesario determinar si tales

estrechamente relacionadas que la secuencia

oligonucleótidos permiten diferenciar a G.

del ARNr 16S (que tiene una similitud de entre

diazotrophicus

91,7 a 99 % en BAA), como resultado de una

azotocaptans. La secuencia complementaria al

mayor tasa evolutiva [21]. La secuenciación de

oligonucleótido AD ha sido empleada como

esta región ITS puede permitir la distinción de

sonda de hibridación para la identificación de

bacterias a niveles inferiores de especie, y

G. diazotrophicus [16]. Los oligonucleótidos

parece que las copias de esta región espaciadora

1440 (que también es nombrado como

(se han reportado un mínimo de 4 copias del

HerbaGd) y AD han sido utilizados en

locus

diferentes estudios para la identificación

menor

rrn

similitud

en

especies

entre

del

género

de

G.

johannae

y

G.

Gluconacetobacter) no difieren tanto en

molecular de G. diazotrophicus [41–43].

longitud y en secuencia en las BAA, pues en el

Mehnaz y colaboradores [44] emplearon

estudio realizado por Ruiz y colaboradores

diferentes métodos para la identificación de

[40], se obtuvo solo una banda al amplificar la

cepas bacterianas aisladas de la rizósfera de

ITS 16S-23S de varias cepas del grupo BAA

maíz, entre ellos, la secuenciación del ARNr

(incluyendo

género

16S, el análisis de restricción de ADNr

Gluconacetobacter). Además, al sumar las

amplificado (ARDRA) y análisis bioquímicos.

longitudes de los fragmentos de restricción

Para la secuenciación utilizaron los cebadores

obtenidos al digerir estas secuencias con 8

U475 (5’-AATGACTGGGCGTAAAG-3’) y

endonucleasas de restricción (TaqI, CfoI,

L923Ga (5’-AATGCTCAATCTGAACA-3’),

HaeIII, AluI, HinfI, MboI, MspI y RsaI), se

obteniendo una secuencia de 469 pb que

observó que la longitud era equivalente a la

presentó una homología del 100% (con una

algunas

del

36 Artículo de revisión


AyTBUAP 6(21):28-44 Molinares-Pacheco et al., 2021

identidad de secuencia de 467/467 posiciones)

grupo [45].

con G. azotocaptans, 99,1% con G. johannae Técnicas de tipificación molecular en G. diazotrophicus

(identidad 467/461 posiciones) y para G. diazotrophicus presentó una identidad de 448/449 posiciones. El ARDRA se llevó a cabo

La tipificación molecular consiste en comparar

empleando los cebadores FGPS4-281 bis (5’-

los

FGPS1509′-153

nucleicos

microorganismos

y

AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3’)

ácidos

polimorfismos

(5’-

de

dos

para genéticos.

o

conocer La

más sus

tipificación

AAGGAGGTGATCCAGCCGCA-3’),

molecular comprende diferentes técnicas que se

obteniendo un producto de 1500 nucleótidos

fundamentan

que fue sometido a digestión enzimática por

cromosómico y extracromosómico, el análisis

RsaI, obteniendo 4 fragmentos de restricción

del número de copias en secuencias de

que variaron entre 500 y 150 pb. La

inserción o secuencias que se repiten en el

secuenciación, el ARDRA y las pruebas

genoma, al igual que de regiones entre

bioquímicas, indicaron que los aislados eran

secuencias de inserción y secuencias repetitivas

cepas de G. azotocaptans. Este trabajo es un

adyacentes (como REP-PCR, ERIC-PCR y

ejemplo de que se requiere de diferentes

BOX-PCR), o amplificación aleatoria de

métodos para dar con la identificación precisa

secuencias (como AP-PCR) [2,46]. Este grupo

de un microorganismo, pues con solo uno, se

de técnicas permiten conocer la relación

pueden obtener resultados inconcluyentes.

existente entre un grupo de microorganismos

Se han llevado a cabo trabajos que buscan

para ser empleadas en su distinción e

oligonucleótidos “acetiespecíficos” basados en

identificación rápida [46,47].

genes diferentes a los convencionales, tal como

El análisis de polimorfismo de longitud de

el gen adhA (que codifica la subunidad

fragmento de restricción (RFLP por sus siglas

deshidrogenasa

quinohemoproteína

en inglés) es útil para la diferenciación de cepas

alcohol deshidrogenasa o ADH), que está

[19], consiste en amplificar la secuencia de un

presente en la mayoría de las BAA (excepto en

gen para someterlo a digestión por enzimas de

el género Asaia que exhibe poca o nula

restricción determinadas, y posteriormente

actividad de este gen) y que presenta regiones

visualizar el patrón de bandas obtenido

conservadas y variables que le permite ser un

empleando una electroforesis en gel de agarosa.

candidato para la clasificación a nivel de este

Se le conoce como ARDRA al RFLP del ARNr

de

la

en

estudios

del

ADN

16S [1]. El RFLP de la región espaciadora 16S37 Artículo de revisión


AyTBUAP 6(21):28-44 Molinares-Pacheco et al., 2021

23S puede afiliar directamente a una bacteria al

que el ARDRA con las enzimas TaqI y RsaI

grupo de las BAA [45], además, ha permitido

permite la diferenciación de colonias de BAA

identificar nuevas especies de este grupo de

(al observar que éstas distinguieron el mayor

bacterias [21].

número de especies BAA, pero sin variaciones

Ruiz y colaboradores [40] obtuvieron el mismo

intraespecíficas).

grado de diferenciación a nivel de especie luego

tamaños de los RFLP obtenidos del ARNr 16S

de comparar los RFLP del ARNr 16S y de la

de G. diazotrophicus DSM 5601 exhibidos en

ITS

la figura 2.

16S-23S

en

bacterias

del

género

Además,

reportaron

los

Gluconacetobacter. Estos autores afirmaron

Figura 2. Tamaño (pb) de los RFLP del ARNr 16S de G. diazotrophicus DSM 5601 con diferentes enzimas de restricción. Los cebadores utilizados para la amplificación del gen fueron: Directo (16Sd, 5’-GCTGGCGGCATGCTTAACACAT-3’) y Reverso (16Sr, 5’GGAGGTGATCCAGCCGCAGGT-3’) [40]. Se han realizado análisis de cepas de G.

distintos países [48]. En el mismo estudio se

diazotrophicus donde se obtienen dos grupos

observó

con 68% de similitud al hacer un análisis

carbohidratos como fuente de carbono, lo que

filogenético con información obtenida a partir

puede permitir la selección de cepas con mayor

de los RFLP del ARNr 16S y del ITS 16S-23S,

potencial biotecnológico.

revelando una variabilidad intraespecífica en 35

Las secuencias palindrómicas extragénicas

cepas de esta bacteria, que fueron aisladas de

repetitivas (REP), pueden ser amplificadas por

diferentes variedades de caña de azúcar en

PCR (REP-PCR), empleando oligonucleótidos 38

Artículo de revisión

una

diferencia

en

el

uso

de


AyTBUAP 6(21):28-44 Molinares-Pacheco et al., 2021

diseñados según las secuencias repetidas en el

y costos. El análisis del ARNr 16S es el más

genoma. Tales secuencias se encuentran en

empleado en la identificación de esta bacteria a

distintas localizaciones en el cromosoma,

pesar de la similitud en la secuencia con G.

cuando dos secuencias están lo suficientemente

azotocaptans y G. johannae. En cuanto a las

cerca, la secuencia en su interior es amplificada,

técnicas de tipificación molecular, se destacan

dado que el número y localización de estas

las que analizan la secuencia o polimorfismos

repeticiones entre cepas son variables, los

mediante los RFLP del gen ARNr 16S e ITS

productos de la REP-PCR también variarán, el

16S-23S. Se recomienda la selección del

polimorfismo

la

método según las necesidades y recursos con

diferenciación de especies [46]. Se ha estudiado

los que cuente el laboratorio y en medida de lo

este método con el cebador (GTG)5 para la

posible, el uso de más de un método para la

identificación y clasificación de una amplia

confirmación de los resultados.

obtenido

es

útil

para

gama de BAA, incluyendo la identificación precisa de géneros como Acetobacter y

CONFLICTO DE INTERESES

Gluconacetobacter [49]. De manera similar, se

Los autores declaran no tener conflictos de

ha estudiado la técnica de polimorfismo de

intereses.

longitud de fragmento amplificado (AFLP), por su alta reproducibilidad, se obtuvo una precisa

AGRADECIMIENTOS

identificación y clasificación de BAA a nivel de

Agradecemos al apoyo de VIEP-BUAP para el

especie, empleando las enzimas de restricción

desarrollo de este trabajo.

Apa I, Taq I y la combinación de cebadores A03 y T03, parece ser muy útil para determinar la REFERENCIAS

diversidad genética intraespecífica, esta técnica puede considerarse valiosa para la taxonomía

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una

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Artículo de revisión

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Extractos acuosos de plantas como inhibidores de la germinación de urediniosporas de Hemileia vastatrix; la roya anaranjada del café José Antonio García-Pérez1* ID, Enrique Alarcón-Gutiérrez2 ID, Vianey del Rocio Torres Pelayo1 ID. 1

Facultad de Biología, Universidad Veracruzana, Xalapa, Veracruz, México. Circuito Gonzalo Aguirre Beltrán s/n, Zona Universitaria C.P. 91090, Xalapa, Veracruz, México. 2 Instituto de Biotecnología y Ecología Aplicada (INBIOTECA), Universidad Veracruzana. Av. De las Culturas Veracruzanas No. 101 Col. Emiliano Zapata C. P. 91090 Xalapa, Veracruz, México. *Email autor corresponsal: antoniogarcia01@uv.mx; garci95@hotmail.com Phone: 01(228) 842-17-48, extensión: 11748,11617, 11618, 11619. Fax: 01(228) 817-92-02

Recibido: 15 febrero 2021. Aceptado: 23 marzo 2021 RESUMEN El objetivo de este estudio fue probar el efecto inhibidor de extractos acuosos de tres especies de plantas sobre la germinación de urediniosporas de la roya del cafeto (Hemileia vastatrix). Se prepararon extractos acuosos de hojas de Ardisia compressa and Eriobotrya japonica comunes en cafetales del centro de Veracruz, México, y de hojas de Ocimun basilicum, común en los jardines caseros locales. Se realizaron tres ensayos experimentales, uno con el extracto de cada especie vegetal, bajo un diseño completamente al azar con cuatro tratamientos; el control negativo (extracto 0%), el control positivo (fungicida comercial), el extracto al 75% y el extracto al 100%. La variable de respuesta fue la proporción de urediniosporas germinadas y la variable explicativa fue la concentración de extracto. Para los resultados de cada ensayo, se ajustó un Modelo Lineal Generalizado (GLM), con errores binomiales, usando el lenguaje R. Los resultados indicaron que los extractos de las tres especies de plantas inhibieron totalmente la germinación de las urediniosporas a un nivel similar al del fungicida comercial. A pesar de la baja tasa de germinación de urediniosporas en los controles negativos, su tasa de germinación fue estadísticamente más alta (P < 0.01) que la de los otros tratamientos. Por lo tanto, se concluye que los extractos de las tres especies vegetales tienen un gran potencial para su uso en el control ecológico de la roya del cafeto. Sin embargo, se necesita escalar los experimentos, tanto a nivel de invernadero como de campo, y probar con surfactantes, coadyuvantes y estabilizadores. Palabras clave: Extractos acuosos, Ardisia compressa, Eriobotrya japonica, Ocimun basilicum, fitoquímica, roya del cafeto. 45 Artículo original


AyTBUAP 6(21):45-60 García-Pérez et al., 2021

ABSTRACT The aim of this study was to test the inhibitory effect of plant aqueous extracts on the urediniospores germination of the coffee rust (Hemileia vastatrix). Aqueous extracts were prepared from leaves of Ardisia compressa and Eriobotrya japonica which are commons in coffee plantations in central Veracruz, Mexico, and from leaves of Ocimun basilicum, which is common in local home gardens. Three experimental trials were carried out, one with the extract of each plant species under a completely randomized design with four treatments; the negative control (extract 0%), the positive control (commercial fungicide), and extracts at 75% and 100%. The response variable was the proportion of germinated urediniospores and the explanatory variable was the extract concentration. A Generalized Linear Model (GLM) with binomial errors was fitted for data of each experiment using the R software. The results indicated that extracts of the three plants species, totally inhibited the germination of urediniospores at a similar level to that of the commercial fungicide. In spite of low germination rate of urediniospores in negative controls, it was statistically higher (P < 0.01) than that of the other treatments. Therefore, it is concluded that extracts of three plant species have a great potential to be used in the ecological control of coffee rust. However, experiments need to be scaled up at the greenhouse and field level and testing with surfactants, adjuvants, and stabilizers. Keywords: Aqueous extracts, Ardisia compressa, Eriobotrya japonica, Ocimun basilicum, phytochemistry, coffee rust. INTRODUCCIÓN

mundo [2, 3, 4, 5] y es uno de los principales

La roya del café (RC) es causada por el

factores limitantes para el cultivo de la especie

basidiomiceto del orden Pucciniales, Hemileia

de café arábigo (Coffea arabica) [6], la cual

vastatrix, que es un hongo biotrófico obligado

representa aproximadamente el 70 % de la

que se encuentra en casi todos los países

producción mundial [7]. La RC ha producido

productores

impactado

pérdidas de entre uno y dos mil millones de

negativamente la producción de este cultivo

dólares estadounidenses al año [1]. La roya se

desde fines del siglo XIX [1]. La RC se

dispersa a través de urediniosporas que infectan

considera la más destructiva de todas las

a las hojas de la planta de café por aire y por

enfermedades foliares de plantas de café en el

gotas de lluvia; una vez en la hoja, las

de

café

y

ha

46 Artículo original


AyTBUAP 6(21):45-60 García-Pérez et al., 2021

urediniosporas germinan y entran por las

produce hasta un 50% o más de pérdida de

estomas

hifas

hojas (Fig. 1b) lo que puede conducir a la

germinativas, iniciando así el proceso de

muerte de las plantas de café [9]. El desarrollo

infección [10, 11, 12]. La enfermedad se

de cultivares resistentes a la RC se considera

manifiesta por la aparición de manchas

actualmente la estrategia más eficaz para su

amarillas o de color naranja [8] en las hojas

control, sin embargo, el desarrollo de líneas

(Fig. 1a) y, en ausencia de un manejo adecuado,

resistentes requiere entre 25 y 30 años.

de

las

hojas

mediante

Figura 1. Observación de signos y efectos de la roya del cafeto; a) lesiones de color amarillo que manifiestan las pústulas de urediniosporas de H. vastatrix en las hojas de las plantas; y b) la defoliación causada en los estados avanzados de la enfermedad. Las imágenes fueron tomadas en el ejido de San Marcos de León, Municipio de Xico, Veracruz, México.

47 Artículo original


AyTBUAP 6(21):45-60 García-Pérez et al., 2021

Además, la calidad del café es inferior a los

y un 73% utilizando extractos acuosos de neem

cultivares tradicionales [13]. Otra solución a

(Azadirachta indica), papaya (Carica papaya),

corto plazo ha sido el uso de fungicidas

albahaca

sintéticos a base de cobre [14]; sin embargo,

chancapiedra (Phyllanthus niruri) y el árbol

existe evidencia de que estos fungicidas han ido

casto (Vitax nigundo) [25]. Los extractos

perdiendo efectividad debido a la adquisición

acuosos de rizoma de jengibre (Zingiber

de resistencia por parte del hongo, con el

official), bulbo de cebolla (Allium cepa) y bulbo

incremento en la frecuencia de las aplicaciones

de ajo (Allium sativum) redujeron la incidencia

y el consecuente incremento en el riesgo de

de roya del trigo (Puccinia recondita f.sp.

generar problemas de contaminación y para la

tritici) entre un 55 y un 60%. Asimismo, fue

salud humana [15, 16]. Una alternativa natural

posible inhibir en más del 93%, la germinación

y más amigable ambientalmente para el control

de las urediniosporas de la roya del trigo

de la RC, es el uso de metabolitos secundarios

(Puccinia

(MS) que se encuentran en las plantas [17], los

acuosos de ajo, clavo, quinina de jardín,

cuales han mostrado actividad plaguicida [18,

pimienta brasileña, anthi mandhaari, comino

19]. Un grupo de MS importantes son las

negro, cedro blanco y neem [26]. Similarmente,

fitoalexinas que se sintetizan en respuesta a la

el licor de roble tuvo una eficiencia del 74,4%

presencia

son

para abortar las pústulas de la roya de la Perilla

compuestos fenólicos [20] que incluyen

(Perilla frutescens) [27]. En cuanto a los

terpenos, polifenoles, glucósidos y alcaloides

escasos estudios con la roya del café, Salustiano

[21, 22], los cuales han mostrado propiedades

et al. [28] lograron la inhibición total de la

antimicrobianas, antibacterianas, fungicidas o

germinación de urediniosporas de Hemileia

fungistáticas en una variedad de patógenos [23,

vastatrix mediante el uso de extractos acuosos

24]. Hay pocos estudios disponibles sobre la

y metanólicos de hojas de lámpara (Eremanthus

efectividad de extractos de plantas para la

erythropappus).

inhibición de la germinación de urediniosporas

obtuvieron una inhibición de entre el 51 y el

de H. vastatrix (roya), pero estudios con otras

74% de la roya del café utilizando extractos

especies de roya indican el potencial que

acuosos de hojas frescas de vasaka (Adhatoda

podrían tener en el caso de la roya del café. Por

vasica),

ejemplo, fue posible reducir la incidencia de la

camara) e higuerilla (Ricinus communis). Con

roya de la morera (Cerotelium fici), entre un 33

estos mismos extractos, los autores también

de

un

patógeno.

Estos

48 Artículo original

morada

(Oscimum

triticina)

neem,

utilizando

Subramani

cinco

et

negritos

sanctum),

extractos

al.

[19]

(Lantana


AyTBUAP 6(21):45-60 García-Pérez et al., 2021

alcanzaron a reducir en el campo, entre un 20 y

(10%), se enjuagó con agua destilada y se secó

un 35%, la incidencia de la roya del café.

durante 24 h a 60 ºC. Luego, el material seco se

Finalmente, Mudyiwa et al. [29] mostraron que

molió y se pasó a través de un tamiz de luz de

los extractos acuosos de moringa (Moringa

malla 0.5 mm y se almacenó en frascos de color

oleifera) y zacate limón (Cymbopogon citratus)

ámbar. Este material se mantuvo almacenado a

fueron efectivos en el control de la germinación

temperatura ambiente en un lugar seco hasta su

de las urediniosporas de la roya del café. Esta

uso en los ensayos.

investigación, tuvo como objetivo probar la Extractos acuosos

capacidad de extractos acuosos de hojas de

Los extractos acuosos de las tres especies se

níspero (Eriobotrya japonica), capulín (Ardisia

obtuvieron según Kobayashi y González de

compressa) y albahaca (Ocimum basilicum),

Mejía [30]. Doscientos mililitros de agua

para inhibir la germinación de urediniosporas

destilada se llevaron a punto de ebullición y se

de la roya del café.

dejaron evaporar hasta reducir a 175 ml. Luego, se agregaron 12.5 g de material vegetal seco y METODOLOGÍA

la infusión se mantuvo en punto de ebullición

Colecta de material vegetal

durante 10 segundos y posteriormente se

El material vegetal para la elaboración de los

mantuvo en reposo durante 60 segundos. El

extractos fue recolectado en cafetales de

líquido resultante se centrifugó a 5000 rpm

sombra del ejido de San Marcos de León,

durante 15 minutos para decantar los sólidos o

Veracruz, México (Longitud: -96.963611,

residuos remanentes. La infusión se filtró dos

Latitud: 19.422778). Las características de las

veces utilizando papel filtro Whatman de 0.8

plantas elegidas fueron: hojas cerosas gruesas,

mm y 2 µm, respectivamente. El extracto así

sin daño visible por hongos o herbívoros, bajo

obtenido se almacenó en refrigeración (4 °C),

el supuesto de que sería indicativo de la presencia

de

sustancias

antifúngicas

se protegió de la luz hasta su uso y análisis, y se

o

consideró la base de 100% en concentración

antibióticas. Se recolectaron cerca de 800 g de hojas de Ardisia

compressa,

para elaborar el tratamiento al 75% de

Eriobotrya

concentración.

japonica y Ocimun basilicum y se trasladaron al laboratorio en bolsas de papel. El material

Caracterización fitoquímica cualitativa

vegetal de cada especie se limpió con una

La determinación de la presencia de alcaloides,

solución de hipoclorito de sodio (Cloralex™)

flavonoides, terpenos y saponinas, se hizo por 49

Artículo original


AyTBUAP 6(21):45-60 García-Pérez et al., 2021

triplicado mediante el uso de las técnicas

probaron tres concentraciones de extracto de

colorimétricas propuestas por Domínguez [31].

cada especie: 0.0%, 75% y 100%, más un

Los alcaloides se determinaron mediante las

control

técnicas de Mayer, Dragendorff y Wagner, los

comercial (oxicloruro de cobre 50% polvo

flavonoides con las pruebas de Shinoda,

mojable) con base en la dosis recomendada (3.7

Cloruro Férrico (FeCl3) y Ácido Sulfúrico

g/L). Los extractos acuosos se diluyeron con

(H2SO4),

agua

los

terpenos

se

determinaron

positivo

destilada

que

y

esterilizada tratamiento

fungicida

para

conformación

mientras que las cumarinas se detectaron con

Aproximadamente 1.5 ml de agua destilada,

las pruebas de KOH y rayos UV. Finalmente, la

extracto puro o extracto diluido, y agua

presencia de saponinas se determinó mediante

destilada

la prueba de la espuma y con el reactivo de

depositaron en microtubos (2 ml) a los cuales se

Rosenthaler.

les añadieron, aproximadamente, 0.04 g de

fungicida

al

la

mediante la prueba de Liebermann-Burchard,

más

del

contenía

75%.

comercial,

se

urediniosporas recién colectadas de roya del Colecta de urediniosporas de Hemileia vastatrix

café. La cantidad de urediniosporas en peso se determinó mediante pruebas repetidas, hasta

Las urediniosporas de roya para los ensayos, se

que alícuotas tomadas de la dilución de

recolectaron de plantas de Coffea arabica

urediniosporas en 1.5 ml resultaron en la

variedad típica. Las urediniosporas presentes en

cuantificación efectiva y en la visibilidad clara

las manchas color naranja de las hojas de café

de los tubos de germinación en cámaras de

se barrieron con un pincel y se depositaron en

Neubauer. Cada tratamiento consistió, para el

un microtubo. Los ensayos con cada extracto de

caso del ensayo con Ardisia compressa, de ocho

planta no se llevaron a cabo simultáneamente,

réplicas, y para Eriobotrya japonica y Ocimun

por lo que se utilizó un lote de urediniosporas

basilicum, cuatro réplicas respectivamente. La

recién recolectadas en cada ocasión para evitar

diferencia en el número de réplicas se debió a la

problemas con el almacenamiento y la

disponibilidad de las urediniosporas en ese

viabilidad de las mismas.

momento. Los microtubos de cada ensayo se Ensayos de inhibición de germinación de urediniosporas

colocaron en gradillas y se incubaron durante 24 horas a 24 °C en condiciones de oscuridad

Se realizó un ensayo experimental de inhibición

total [32, 33].

de germinación de urediniosporas con el extracto acuoso de cada especie vegetal. Se 50 Artículo original


AyTBUAP 6(21):45-60 García-Pérez et al., 2021

Conteo de urediniosporas Después de 24 h, las urediniosporas germinadas y no germinadas se contaron auxiliados de un hemocitómetro (cámara de Neubauer, Thermo Fisher). Para ello, se tomaron muestras y se procesaron tres alícuotas de cada réplica. Dentro del hemocitómetro, se contaron las urediniosporas germinadas y no germinadas que cayeron dentro del área de los cinco cuadrados. Las urediniosporas se consideraron como

germinadas

cuando

se

observó

claramente, bajo el microscopio a 40X, el desarrollo de uno o más tubos de germinación (Fig. 2) y se consideraron como no germinadas cuando los tubos de germinación no fueron Figura 2. Aspectos del desarrollo de tubos germinativos en urediniosporas del hongo H. vastatrix a 40X.

observados. Análisis de datos Los datos de cada ensayo se analizaron

RESULTADOS

mediante un Modelo Lineal Generalizado (GLM) con errores binomiales [34] para

Caracterización fitoquímica de los extractos acuosos

determinar los efectos significativos de los

Para el extracto de hojas de A. compressa se

tratamientos. Los análisis se realizaron con el

detectó una presencia alta de alcaloides y

software R [35]. La siguiente relación se utilizó

flavonoides (Cuadro 1) por medio de las

para obtener la devianza explicada (D2) por

técnicas de Dragendorff y Cloruro Férrico

cada uno de los modelos ajustados.

(FeCl3) respectivamente. Las cumarinas se registraron débilmente y no se detectaron saponinas ni terpenos. En cambio, para el

D2 =

𝐷𝑒𝑣𝑖𝑎𝑛𝑧𝑎 𝑛𝑢𝑙𝑎−𝑑𝑒𝑣𝑖𝑎𝑛𝑧𝑎 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑎𝑙 𝐷𝑒𝑣𝑖𝑎𝑛𝑧𝑎 𝑛𝑢𝑙𝑎

extracto de E. japonica, se evidenció una

∗ 100 [36]

presencia fuerte de alcaloides y cumarinas, mientras que la presencia de flavonoides fue 51 Artículo original


AyTBUAP 6(21):45-60 García-Pérez et al., 2021

débil y no se detectaron terpenos ni saponinas. Finalmente, para el extracto de O. basilicum se detectó una presencia fuerte de alcaloides, flavonoides y terpenos, mientras que la presencia de cumarinas fue moderada y no se detectaron saponinas. Germinación de urediniosporas Todos los ensayos con extractos acuosos de hojas de las tres especies vegetales mostraron un efecto inhibidor sobre la germinación de urediniosporas de la roya del cafeto Hemileia vastatrix.

La

proporción

promedio

de

urediniosporas germinadas en el control negativo (agua destilada) fue baja para los ensayos de las tres especies; es decir, 27.8 ± 4.5 para E. japonica (Fig. 3a); 13.029 ± 3.59 para A. compressa (Fig. 3b); y 4.43 ± 0.35 para O. basilicum (Fig. 3c). Sin embargo, la proporción de

urediniosporas

germinadas

en

este

tratamiento (i.e., control negativo), fue la más alta estadísticamente en todos los ensayos (Fig. 4). Los modelos ajustados predijeron una alta proporción de urediniosporas germinadas en

Figura 3. Efectos observados de extractos acuosos de hojas de: a) E. japonica, b) A. compressa, y c) O. basilicum sobre la germinación de urediniosporas de roya del cafeto H. vastatrix. CN and CP representan el control negativo (agua), y el control positivo (fungicida comercial), respectivamente. Los datos son la mediana, el primer y tercer cuartil, más la dispersión.

cada ensayo; 96.75% para E. japonica (Fig. 4a), 83.11% para A. compressa (Fig. 4b) y 85.01% para O. basilicum (Fig. 4c). (Figs. 4a, 4b y 4c respectivamente).

52 Artículo original


AyTBUAP 6(21):45-60 García-Pérez et al., 2021 Cuadro 1. Análisis fitoquímico cualitativo de extractos acuosos de hojas de A. compressa, E. japonica and O. basilicum. Especie Componente

A. compressa

E. japonica

O. basilicum

Método

Método

Método

Mayer

Wagner

Dragendorff

Mayer

Wagner

Dragendorff

Mayer

Wagner

Dragendorff

++

-

+++

+

+

+++

+

++

+++

Alcaloides

Método

Método

Método

Shinoda

FeCl3

H2SO4

Shinoda

FeCl3

H2SO4

Shinoda

FeCl3

H2SO4

+

+++

+

-

+

+

-

+++

++

Flavonoides Cumarinas

+

+++

++

Terpenos

-

-

+++

Saponinas

-

-

-

(+) Presencia escasa, (++) Presencia relativamente abundante, (+++) Presencia abundante, (-) No detectado

DISCUSIÓN

comparación de los resultados sobre la

El presente estudio tuvo como objetivo

inhibición de urediniosporas de H. vastatrix

principal evaluar la efectividad de tres extractos

utilizando extractos acuosos de plantas. Sin

acuosos de hojas de Eriobotrya japonica,

embargo, Salustiano et al. [28], obtuvieron un

Ardisia compressa, y Ocimun basilicum,

100% de inhibición en la germinación de

plantas provenientes de cafetales del centro de

urediniosporas de varias especies de roya

Veracruz, para la inhibición de la germinación

(incluyendo

de urediniosporas de la roya del cafeto

vastatrix), utilizando extractos acuosos y

Hemileia

metanólicos

vastatrix.

Los

resultados

más

urediniosporas

de

hojas

de

de

Hemileia

Eremanthus

importantes indicaron que los extractos acuosos

erythropappus. Del mismo modo, Mudyiwa et

de Eriobotrya japonica, Ardisia compressa y

al. [29], lograron reducir entre 84 y 100 % la

Ocimun basilicum redujeron la germinación de

germinación de urediniosporas de H. vastatrix

urediniosporas de Hemileia vastatrix a sólo

utilizando extractos acuosos de hojas del

0.12, 0.34 y 0.38 % respectivamente, en

“limoncillo”,

promedio.

concentraciones de 25%, 50%) y de hojas de

Todos

estos

efectos

fueron

estadísticamente significativos (P < 0.001) con

Moringa

respecto al tratamiento control de cada especie.

concentración).

Hay pocos estudios disponibles para la

53 Artículo original

Cymbopogon

oleifera

(a

50

citratus,

y

100%

(a

de


AyTBUAP 6(21):45-60 García-Pérez et al., 2021

La germinación de urediniosporas de otras especies de roya también ha sido inhibida con éxito por extractos acuosos de plantas, tal es el caso de las urediniosporas de la roya del trigo, Puccinia triticina, que fueron inhibidas por extractos acuosos de Jacaranda mimosifolia (Bignoniaceae), (Apocynaceae)

Thevetia y

Calotropis

peruviana procera

(Apocynaceae) en una proporción del 97%, 78% y 53% respectivamente [37]. En otro estudio, una concentración de 50 μg/ml de licor de roble piroligno, cuyo principal componente es

un

antimicrobiano

(o-metoxifenol

o

guayacol), fue suficiente para lograr un 74% de aborto de las pústulas de la roya de la Perilla (Perilla frutescens, Lamiaceae) [27]. En otros estudios utilizando extractos vegetales contra otro tipo de hongos distintos de las royas, (Mycosphaerella fijensis Morelet) se ha logrado una actividad inhibidora en la reproducción del hongo, y esto se ha atribuido a la presencia de alcaloides, esteroides, fenoles, flavonoides y de saponinas [38]. En nuestro estudio, el análisis fitoquímico cualitativo indicó la presencia de Figura 4. Modelos y predicciones del efecto de tratamientos de extractos acuosos de hojas de: a) E. japonica, b) A. compressa, y c) O. basilicum sobre la germinación promedio de urediniosporas de roya del cafeto H. vastatrix. CN and CP representan el control negativo (agua), y el control positivo (fungicida comercial), respectivamente. Letras diferentes indican diferencias significativas a P < 0.001.

alcaloides, flavonoides y cumarinas en las tres especies, mientras que sólo se registraron terpenos en Ocimum basilicum. Las saponinas no se registraron en ninguna especie. En otros estudios fitoquímicos más precisos que el nuestro, se han reportado una variedad de sustancias en las tres especies estudiadas. Por 54

Artículo original


AyTBUAP 6(21):45-60 García-Pérez et al., 2021

ejemplo, para A. compressa, se ha reportado la

tri terpenos, flavonoides, cumarinas, glucósidos

presencia de polifenoles, ácido gálico, péptidos,

de saponina, esteroides, compuestos aromáticos

saponinas,

quinonas,

y ácido ascórbico; y para algunos de ellos se les

alquifenoles, bergenina, ardisina y derivados de

han determinado propiedades antibacterianas,

bencenina, embelina, quercetina, ardisenona,

anti

ardisiaquinona, ardisianona y norbergenina

insecticidas [47, 48, 49].

isocumarinas,

fúngicas,

antivirales,

antisépticas

e

([30, 39], y se ha señalado que aunque algunos de estos componentes se encuentran en otras

CONCLUSIÓN

plantas, la combinación única de varios

Los extractos acuosos de hojas de las tres

compuestos en esta especie, es lo que produce

especies

una

agentes

urediniosporas de Hemileia vastatrix a valores

fitoquímicos [30] en otras especies del género

que variaron de 0.12 a 0.38 %, lo cual indica

Ardisia

[40].

prácticamente una inhibición total. Por tanto,

Asimismo, se ha determinado que las hojas de

los extractos acuosos de estas especies

Eriobotrya japonica Lindl., son una fuente de

representarían una alternativa para el control de

activos fenólicos, siendo las hojas jóvenes las

la roya, sin embargo, son necesarios más

que contienen mayor cantidad de fenoles totales

estudios para el escalamiento en experimentos

[41]. Otros compuestos fitoquímicos que se han

de invernadero y de campo. Además, para el

encontrado en las hojas de esta especie son

escalamiento

terpenos,

experimentación

fuente

tan

(e.g.,

A.

novedosa

crispa,

triterpenos,

de

Thunb)

sesquiterpenos,

redujeron

la

será con

germinación

de

importante

la

surfactantes

y

flavonoides, taninos y glucósidos [42, 43, 44,

coadyuvantes agregados a los extractos para su

45, 46] y se ha determinado una actividad

mejor dispersión, mojamiento, humectación,

antimicrobiana y antifúngica para algunos de

penetrabilidad, adherencia y estabilidad del

ellos [43]. Finalmente, para Ocimum basilicum,

extracto.

L., Lamiaceae, especie de gran uso tradicional, CONFLICTO DE INTERÉS

se han encontrado más de 200 compuestos

Los autores declaran que no tienen intereses

químicos. En esta especie se han encontrado

económicos en competencia, o relaciones

compuestos tales como polifenoles, alcaloides,

personales, que pudieran haber influido en el

taninos, hidrocarburos monoterpénicos, mono terpenos

oxigenados,

trabajo informado en este documento.

hidrocarburos

sesquiterpénicos, sesqui terpenos oxigenados, 55 Artículo original


AyTBUAP 6(21):45-60 García-Pérez et al., 2021

AGRADECIMIENTOS

AIE 2010. Lecture Notes in Computer Science,

Agradecemos el apoyo técnico de la bióloga

vol 6097. Springer, Berlín, Heidelberg 2010.

Patricia del Carmen Gómez en la preparación

https://doi.org/10.1007/978-3-642-13025-

de los materiales y extractos para los ensayos

0_36.

experimentales y en la revisión de los mismos.

[4]. Ghini R., Bettiol W. & Hamada E. Diseases

Asimismo, se agradece la participación del

in tropical and plantation crops as affected by

biólogo Luis Salvador Aragón Hernández

climate change: Current knowledge and

García en la colecta, secado, molido y tamizado

perspectives. Plant Pathology 2011; 60: 122–

del

132.

material

biológico,

en

los

análisis

fitoquímicos y en la revisión de los ensayos

[5]. Cressey D. Coffee rust regains foothold.

experimentales.

Nature 2013; 493: 587.

Finalmente,

también

agradecemos a la bióloga Vanessa Alarcón

[6]. Suresh N., Santa, R. A., & Shivanna, M. B.

Córdova por su apoyo en los análisis

Coffee leaf rust (CLR) and disease triangle: A

fitoquímicos.

case study. International Journal of Food, Agriculture and Veterinary Sciences 2012;

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