Implementación de un protocolo para la reproducción de cepas de Trichoderma spp. previo a su uso como biofertilizante

Abstract

El control de enfermedades en cultivos y el incremento de la productividad agrícola han dependido del uso de insumos químicos, incluyendo pesticidas, herbicidas y fertilizantes. No obstante, estas prácticas presentan serias desventajas ambientales, ya que muchas de las sustancias utilizadas, como los compuestos aromáticos y sus derivados metilados o etilados, generan contaminación en el agua y el aire, generando residuos persistentes que pueden tener efectos negativos tanto en los ecosistemas como en la salud humana. Para países como Guatemala, cuya economía se fundamenta en gran medida en la agricultura, explorar alternativas sostenibles a los agroquímicos es esencial. Entre estas, destacan hongos como Beauveria bassiana y Metarhizium anisopliae, conocidos por su capacidad para controlar plagas y enfermedades mediante mecanismos como la producción de compuestos antifúngicos o la competencia por nutrientes. Asimismo, especies bacterianas como Bacillus subtilis promueven el crecimiento vegetal y optimizan la absorción de nutrientes esenciales. Sin embargo, Trichoderma spp. se posiciona como una de las alternativas más prometedoras por sus múltiples beneficios. Este hongo no solo actúa como un efectivo agente de control biológico, compitiendo agresivamente contra patógenos y promoviendo la salud del suelo, sino que también estimula directamente el desarrollo vegetal. Su capacidad para adaptarse a diferentes condiciones ambientales y su rápida reproducción lo convierten en una solución sostenible y de alto impacto para mejorar los rendimientos agrícolas y reducir la dependencia de insumos químicos. Estos hongos poseen un notable potencial de biocontrol frente a fitopatógenos del suelo mediante mecanismos directos e indirectos, como el micoparasitismo, la competencia por nutrientes y espacio, y la inducción de la resistencia en las plantas. La creciente resistencia de los patógenos a los pesticidas químicos y la constante amenaza de enfermedades fúngicas en cultivos resaltan la necesidad de desarrollar tecnologías verdes basadas en agentes de biocontrol. Trichoderma se perfila como un candidato ideal debido a su versatilidad y efectividad. Este estudio tuvo como objetivo implementar un protocolo para evaluar la concentración óptima de crecimiento de Trichoderma utilizando arroz como sustrato. Los resultados demostraron que el tipo de arroz, las condiciones de iluminación y el método de remojo influyen significativamente en la producción de esporas. El arroz entero fue más eficiente y práctico que el quebrado, la incubación bajo luz incrementó la producción de esporas, y el remojo prolongado mejoró las condiciones del sustrato. Además, parte del protocolo incluye un método para la validación de presencia de especies de Trichoderma en el sustrato. Para esto se diseñaron tanto cebadores como sondas para la identificación de cepas T. harzianum y T. viride utilizando una PCR en tiempo real utilizando qPCR, para una detección y cuantificación precisa de las especies. Los cebadores se validaron mediante PCR convencional. Finalmente, Los hallazgos de este trabajo resaltan la importancia de varios factores necesarios para optimizar la producción de Trichoderma spp. en aplicaciones agrícolas y biotecnológicas. Los hallazgos respaldan la hipótesis alterna, destacando la importancia de estos factores para optimizar la producción de Trichoderma spp. en aplicaciones agrícolas y biotecnológicas.

Disease control in crops and the improvement of agricultural productivity have traditionally depended on the use of chemical inputs, including pesticides, herbicides, and fertilizers. However, these practices present significant environmental drawbacks, as many of the compounds used, such as aromatic compounds and their methylated or ethylated derivatives, contribute to water and air pollution by generating persistent residues that may have adverse effects on both ecosystems and human health.

For countries such as Guatemala, whose economy relies heavily on agriculture, exploring sustainable alternatives to agrochemicals is essential. Among these alternatives are fungi such as Beauveria bassiana and Metarhizium anisopliae, which are well known for their ability to control pests and diseases through mechanisms including the production of antifungal compounds and competition for nutrients. Likewise, bacterial species such as Bacillus subtilis promote plant growth and enhance the uptake of essential nutrients.

Among these biological agents, Trichoderma spp. stands out as one of the most promising alternatives due to its multiple benefits. This fungus not only acts as an effective biological control agent by aggressively competing against plant pathogens and promoting soil health, but also directly stimulates plant growth. Its ability to adapt to diverse environmental conditions and its rapid reproduction make it a sustainable, high-impact solution for improving agricultural yields while reducing dependence on chemical inputs. Trichoderma species exhibit remarkable biocontrol potential against soil-borne phytopathogens through both direct and indirect mechanisms, including mycoparasitism, competition for nutrients and space, and the induction of plant defense responses. The increasing resistance of pathogens to chemical pesticides, together with the persistent threat of fungal diseases in crops, highlights the need to develop environmentally friendly technologies based on biological control agents. Trichoderma is considered an ideal candidate because of its versatility and effectiveness.

The objective of this study was to implement a protocol to determine the optimal growth conditions for Trichoderma using rice as a substrate. The results demonstrated that the type of rice, lighting conditions, and soaking method significantly influence spore production. Whole rice proved to be more efficient and practical than broken rice, incubation under light increased spore production, and prolonged soaking improved substrate conditions.

In addition, the protocol includes a method for validating the presence of Trichoderma species in the substrate. For this purpose, primers and probes were designed for the identification of T. harzianum and T. viride strains using quantitative real-time PCR (qPCR), allowing accurate detection and quantification of these species. The primers were validated by conventional PCR.

Finally, the findings of this study highlight the importance of several key factors required to optimize the production of Trichoderma spp. for agricultural and biotechnological applications. The results support the alternative hypothesis, emphasizing the significance of these factors in optimizing the production of Trichoderma spp. for agricultural and biotechnological applications.