Al mezclar nanocristales de tomate de celulosa con fungicidas de cobre, la cantidad de cobre se puede reducir a la mitad sin perder eficacia en la lucha contra las bacterias.
Así lo informa un grupo de científicos italianos (Departamento de Ciencias Agrícolas y Forestales (DAFNE) y Centro de Equipos Superiores, Sección de Microscopía Electrónica, Universidad de Tuscia) en un artículo publicado en la revista Horticulturae 2023 en el portal MDPI: “The El deseo de encontrar soluciones alternativas sostenibles para combatir los organismos nocivos es uno de los principales problemas de la agricultura moderna. Esto es especialmente cierto en el manejo de las bacterias de las plantas, ya que el cobre y sus derivados se están eliminando gradualmente debido a la aparición de cepas resistentes al cobre y a la creciente conciencia del daño ambiental potencial para los artrópodos y los microorganismos benéficos causados por el uso excesivo de productos químicos en el pasado.
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El cobre es un ion metálico que se ha utilizado en estrategias de defensa contra hongos y bacterias patógenos de plantas durante muchas décadas. Por ejemplo, para proteger los tomates, el cobre se usa contra bacterias dañinas como Xanthomonas y Pseudomonas spp ., agentes causantes de la mancha bacteriana.
Aunque el cobre sigue siendo efectivo en muchos casos, existen ciertos problemas:
el cobre puede acumularse en el suelo y, en algunos casos, disolverse en las aguas subterráneas, causando daños en las membranas y el ADN de los microorganismos y los animales acuáticos;
el cobre a veces presenta fitotoxicidad para las plantas si no se aplica correctamente;
se observó un aumento en las cepas de bacterias tolerantes o resistentes al cobre que se encuentran en las plantaciones de tomates.
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Los mecanismos genéticos de transferencia horizontal, como la transferencia de plásmidos conjugativos, han desencadenado fácilmente la rápida propagación de la resistencia entre las bacterias patógenas y saprofitas, dejando obsoletas la mayoría de las estrategias tradicionales de protección de plantas utilizadas para proteger los tomates.
De hecho, la Comisión Europea ha reducido la cantidad de cobre utilizada en el campo de 6 kg por hectárea al año (máximo 30 kg por hectárea en cinco años) a 4 kg por hectárea al año (máximo 28 kg por hectárea en siete años) desde El cobre de la UE (de la Orden Ejecutiva de 2018) ha sido incluido como candidato de reemplazo.
Entre las posibles estrategias innovadoras aplicables en esta área, la nanotecnología puede proporcionar una forma sostenible de combatir los patógenos bacterianos de las plantas.
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Los nanomateriales exhiben una nueva y amplia gama de propiedades bioquímicas en comparación con sus contrapartes a granel, que pueden usarse para desarrollar nanopesticidas y nanofertilizantes. En la última década, los nanoagroquímicos se han estudiado activamente con la perspectiva de su uso como nanotransportadores que proporcionen una liberación controlada y una menor entrada de moléculas activas en el campo.
Los nanomateriales a base de celulosa ya han mostrado aplicaciones interesantes en varias áreas, pero la exploración de su papel potencial en la agricultura apenas ha comenzado.
Dado que la celulosa es el polímero más extendido y renovable de la Tierra, la síntesis de nanomateriales de celulosa es bastante asequible y reproducible. Los nanocristales de celulosa (CNC) son nanopartículas en forma de varilla obtenidas a partir de fibrillas de celulosa cristalina a través de varios enfoques químicos, enzimáticos o mecánicos. Su tamaño varía de 50 a 500 nm (nm-nanómetro) de largo y de 5 a 20 nm de ancho.
Las propiedades únicas, como la baja densidad y el coeficiente de expansión térmica, así como la alta rigidez y el módulo de elasticidad, y la abundancia de grupos hidroxilo en la superficie exterior, han hecho que estos nanomateriales sean extremadamente interesantes para el desarrollo de películas, fases de refuerzo y sistemas de nanoentrega.
Sin embargo, las propiedades antimicrobianas de CNC contra fitopatógenos aún no se conocen bien. En nuestro trabajo anterior, hemos demostrado con éxito la capacidad de aislar CNC (a partir de residuos de cultivos de tomate) utilizando un protocolo químico y enzimático para hacer que todo el proceso sea más robusto.
Al mismo tiempo, pudimos estudiar los mecanismos antimicrobianos de CNC en un patógeno vegetal modelo, Pseudomonas syringae pv. tomate (Pst). Es el agente causal de la mancha bacteriana del tomate, uno de los cultivos agrícolas más importantes a nivel mundial. Pst es una bacteria gramnegativa caracterizada por una fase epífita, capaz de provocar necrosis de la corona de las plantas de tomate y conducir a una disminución de la eficiencia de la fotosíntesis cuando las hojas se ven afectadas por los síntomas o a pérdidas comerciales cuando los frutos están involucrados en el ciclo infeccioso.
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Varios casos de poblaciones de Pst resistentes al cobre y otras Pseudomonas spp. . Por lo tanto, el objetivo de este trabajo fue investigar los efectos de CNC como un compuesto antibacteriano potencial contra Pst en comparación con las terapias tradicionales basadas en cobre.
Se utilizó CNC sintetizado químicamente a partir de residuos de tomate en un trabajo anterior.En estos experimentos, se utilizaron semillas y plántulas de tomate (cultivar Roma) de cuatro semanas de edad: las semillas se empaparon en una suspensión acuosa de CNC, las plántulas se pulverizaron, los datos se recogidos, contados y analizados, comparados con el control. Las plantas se mantuvieron en una cámara de crecimiento.
Estos resultados muestran que los CNC de residuos de tomate son nanomateriales no tóxicos y compatibles con un alto potencial para combatir las manchas bacterianas al reducir los niveles de población epífita dos semanas después de la inoculación a una unidad logarítmica (3,08 CFU sq cm) en comparación con el control (3, 94 CFU sq cm).
Además, pudimos demostrar que es posible reducir a la mitad la cantidad de cobre sin comprometer las bacterias mezclándolo con CNC, y llegamos a la conclusión de que el CNC se puede utilizar para desarrollar estrategias innovadoras de protección de cultivos sostenibles”.
Basado en un artículo de un grupo de autores (Daniele Schiavi, Anna Rita Taddei, Giorgio Mariano Balestra) publicado en el portal www.mdpi.com.
