Proyecto 'Algae4Control': producción de bioplaguicidas a partir de cianobacterias y microalgas

El objetivo del proyecto Algae4Control, en el que participan Biorizon Biotech, la Universidad de Almería y Fundacion Cajamar, es el desarrollo de formulaciones bioplaguicidas basadas en el uso de extractos (metabolitos) antimicrobianos procedentes de cianobacterias y microalgas, para su uso agrícola como fitosanitarios naturales de origen biológico y sostenibles frente a agentes microbianos fitopatógenos.

Características de las microalgas y cianobacterias

Las cianobacterias y las microalgas son microorganismos fotoautotróficos, es decir, utilizan como fuente de energía la luz y el carbono en forma de dióxido de carbono(CO₂). 

Existe una amplia diversidad de especies catalogadas y disponibles, si bien solo unas 50 especies han sido estudiadas con detalle desde el punto de vista fisiológico y bioquímico, y menos de 10 se han utilizado comercialmente.

Algunas microalgas y cianobacterias contienen determinados compuestos bioplaguicidas, pero en este momento no hay ni un solo producto de estas características para su uso en agricultura, debido a que la fuente de materia prima es de difícil acceso, y cuyo efecto positivo no ha sido suficientemente contrastado y demostrado en condiciones reales.

Descripción del proyecto

El proyecto 'Algae4Control' está analizando y evaluando todas las etapas de caracterización, producción y aplicación de este tipo de extractos de cianobacterias y microalgas.

Además, contempla el desarrollo de un proceso productivo que incluye el aislamiento y la caracterización de diferentes cepas de cianobacterias y microalgas en el laboratorio hasta la aplicación en campo de formulados conteniendo extractos de sus metabolitos bioplaguicidas.

Primeros resultados

En la primera parte del proyecto se han identificado y caracterizado más de 20 cianobacterias y microalgas con actividad inhibidora del crecimiento de microorganismos fitopatógenos, pero también se han analizado los efectos promotores del crecimiento vegetal.

Las diferentes cepas de microalgas y cianobacterias proceden de diferentes suelos cultivables, naturales, así como suelos contaminados y lodos de depuradora.

Se evaluaron los efectos bioplaguicidas de estas microalgas y cianobacterias en diferentes ensayos in vitro para identificar su acción frente a determinados agentes patógenos como Botrytis cineria, Fusarium oxyporium, Xanthomonas campestris y Clavibacter michiganensis. También se evaluó su efecto promotor del crecimiento.

Una vez identificadas todas las cepas se seleccionaron 6, que son las que presentaron mayores índices frente a los microorganismos fitopatógenos analizados, para posteriormente realizar los ensayos en vivo.

Los ensayos en vivo consistieron en evaluar la respuesta de la planta, previamente inoculada con la microalga o cianobacteria a estudio, frente a un determinado agente fitopatógeno. Se tomaron datos de crecimiento y estado de la planta, como longitud de tallo, raíz, diámetro de tallo, número de hojas, peso fresco y seco, y síntomas en la parte área y raíz.

En los diferentes ensayos realizados en planta pequeña, los resultados fueron variables según el tipo de fitopatógeno y cepa evaluada.

En general todas las cepas de microalgas y/o cianobacterias redujeron los síntomas de los diferentes agentes fitopatógenos sobre las plantas, destacando el ensayo realizado con Phytophtora capsici, donde las cepas M1, SN1 y SN2 además mostraron mayor reducción de síntomas, debido al efecto promotor del crecimiento de las plantas, tanto de la parte vegetativa como radicular.

Los síntomas de Clavibacter y Xanthomonas en plantas de tomate fueron menores cuando se utilizaron las cepas de microalgas/cianobacterias SN1 y SN2, con valores muy similares a las dos dosis de aplicación de las cepas evaluadas.

Futuros ensayos

Además de analizar los efectos inhibidores de cada una de las cepas de microalgas y cianobacterias, se está analizando los parámetros de productividad y crecimiento de las cepas seleccionadas, de modo que nos permita optimizar todos los procesos de producción para conseguir la máxima producción de los metabolitos de estas microalgas y cianobacterias con este efecto inhibidor.

El modo de extracción de estos metabolitos se va a realizar mediante determinados disolventes. Para ello se ha comprobado las dosis a emplear y su posible efecto fitotóxico en plantas, además del posible efecto inhibidor junto a cada microalga/cianobacteria. 

Con estos resultados se obtendrá a nivel industrial un extracto concentrado de compuestos bioplaguicidas a partir de microalgas y/o cianobacterias.

Queda todavía bastante trabajo por desarrollar, como es la identificación de los compuestos bioactivos, además de analizar y evaluar la extracción de estos extractos

Es importante conocer los efectos de estos extractos de microalgas y cianobacterias sobre los cultivos en condiciones de producción real en condiciones intensivas, cómo afecta al desarrollo del cultivo (crecimiento y producción), así como su incidencia en las plagas y enfermedades habituales en los cultivos hortícolas y el efecto en los insectos utilizados en el control biológico.

La conservación y liberación de estos extractos en el cultivo se debe realizar de modo controlado. Para ello los sistemas de preservación son fundamentales para garantizar su efectividad.

Este proyecto está financiado por los fondos FEDER/Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades – Agencia Estatal de Investigación (RTC-2017-6444-2), a través del Programa Estatal de Investigación, Desarrollo e Innovación Orientada a los Retos de la Sociedad (Convocatoria RETOS-Colaboración 2017 del MICINN).