El primer reporte de uso de compuestos antimicrobianos basados en cobre (CABC) en la agricultura data de 1885. El francés Pierre-Marie Alexis Millardet describió el efecto fungicida de la mezcla Bordeaux (mezcla de sulfato pentahidratado de cobre con cal hidratada) sobre el Mildiu de la vid (Plasmopara viticola).
A partir de este hallazgo, el uso y desarrollo de nuevos CABC se expandió en el mundo, lo que ayudó a sustentar la revolución agrícola del siglo XX, como factor de protección de los cultivos contra hongos y bacterias patógenos. Su alta toxicidad contra patógenos de plantas, bajo costo, reducida toxicidad en células de mamíferos, estabilidad química y prolongado efecto residual en la superficie de las plantas son las principales ventajas de los CABC.
EFECTO BIOCIDA DEL COBRE
A bajas concentraciones, el Cu+2 es un micronutriente esencial en todos los organismos vivos, incluyendo las plantas. Sin embargo, a altas concentraciones actúa como un biocida de amplio espectro. Los productos CABC son estrictamente utilizados como protectores de contacto, es decir no tienen efecto curativo o actividad sistémica en la planta.
A la fecha, existen variadas formulaciones de cobre inorgánico que se utilizan como biocida para controlar patógenos de plantas, como bacterias, hongos, oomicetes, e incluso algunos pequeños invertebrados y algas. Los ingredientes activos más comúnmente usados para el control de diversas bacterias, hongos y oomicetes en formulaciones de aplicación foliar se presentan en la Tabla 1.
a concentración del ingrediente activo, los otros compuestos que acompañan la formulación, así como el nombre comercial, varían según el país y la empresa que los distribuye. Actualmente, una diversa gama de CABC, se utilizan ampliamente en sistemas de control de enfermedades en cultivos, frutales y forestales.
CONTROL DE ENFERMEDADES BACTERIANAS
A diferencia de las enfermedades fúngicas que cuentan con una amplia disponibilidad de moléculas y productos para su control, existen muy pocos productos disponibles para controlar las enfermedades bacterianas. Algunos de ellos son antibióticos que todavía se utilizan en la medicina humana y animal, existiendo algún grado de preocupación por su utilización en la agricultura. Por lo tanto son los CABC los más utilizados tanto por la agricultura convencional y orgánica para el control de enfermedades bacterianas.
Para control de cáncer bacterial en cerezo, en la actualidad existen alrededor de 33 productos registrados en el Servicio Agrícola y Ganadero (SAG). La composición de estos plaguicidas se basa principalmente en productos CABC, que representan más del 80 % de los productos con autorización vigente (www.sag.gob.cl, marzo 2020), siendo 24 productos basados en cobre, 5 basado en microorganismos, y otros 4 productos que incluyen un antibiótico.
COMPLICACIONES POR USO EXCESIVO
En muchas zonas agrícolas donde se han utilizado intensivamente los CABC se advierten complicaciones para la salud humana y la biodiversidad. Los más conocidos son fitotoxicidad y el desarrollo de cepas de bacterias resistentes al cobre. La acumulación de altos niveles de cobre en los suelos agrícolas puede causar estrés en las plantas afectando la productividad y la calidad, aunque todavía no existen reportes para el cerezo. Sin embargo, una gran limitación que se vislumbra son las regulaciones o restricciones sobre el uso del cobre inorgánico en la agricultura, lo que podría comprometer nuestras exportaciones de cerezas en el futuro.
En el marco del proyecto FIC “Transferencia control cáncer bacteriano en huertos cerezos», se colectaron muestras provenientes de diez comunas de la Región, de las cuales se obtuvieron ochenta aislamientos bacterianos. Se evaluó la resistencia a Cu+2 basados en el ensayo descrito por Cazorla et al. (2002) que utiliza distintas concentraciones de sulfato de cobre pentahidratado (CuSO4∙5H2O) entre 0 y 3,6 mM (900 ppm). Un aislamiento que crece a concentraciones menor o igual que 0,8 mM se considera sensible y aquellos que logran crecer a mayor nivel que 0,8 mM se califican como resistentes al cobre. En la Figura 1 se ejemplifican resultados contrastantes de tres cepas.
Para corroborar los resultados de resistencia a cobre en placas, se evaluó la presencia de los genes del operón cop (copABCD), que están asociados al mecanismo de resistencia al cobre más frecuente en bacterias. La acción de estos genes permite compartimentar y posteriormente eliminar del Cu+2 de la célula bacteriana (Puig et al. 2002).
Un 80% de los aislamientos evaluados presentaron un alto grado de resistencia al sulfato de cobre, con valores de CMI (Concentración Mínima Inhibitoria) entre 0,8 -3,6 mM (equivalente a 50 – 225 ppm de cobre) (Figura 2). En la mayoría de los casos la resistencia se correlaciona con la existencia de determinantes génicos pertenecientes al operón copABCD.
Un grupo de doce aislamientos correspondieron al agente causal del cáncer bacterial Pseudomonas syringae pv syringae. La identificación de las especies de bacterias se basó en la prueba de fluorescencia en medio King B, la prueba bioquímica LOPAT y un análisis MLST (Mulitlocus Sequencing Typing) basado en la secuenciación de 7 genes de referencia descrito por Gardan et al. (1999).
Los altos niveles de resistencia al Cu+2 de las comunidades bacterianas asociadas al cáncer bacterial, incluyendo al agente causal, nos debería hacer dudar sobre la efectividad de los productos CABC en el control de la enfermedad.
SUELOS CON ALTAS CONCENTRACIONES DE CU
Un estudio realizado en la Región de O’Higgins evidenció altas concentraciones de cobre en el suelo (Burgos, 2017), con un promedio de 176 mg∙kg-1 (50 puntos muestreados). En la Figura 3, se puede apreciar que los niveles de cobre tienden a aumentar hacia la zona de la Cuenca de Rancagua. Destacan dos sitios al suroeste de la ciudad con niveles superiores al resto de la Región, que alcanzan a 675 mg∙kg-1 de cobre.
La extensa zona de color amarillo corresponde a 86,3 – 294 mg∙kg-1 de cobre y los territorios de color naranja y naranja oscuro equivalen a concentraciones entre 294 y 675 mg∙kg-1. Dado que una amplia superficie presenta estas concentraciones, se podría considerar como suelos contaminados por cobre gran parte de la Región (Burgos, 2017). Estos suelos corresponden principalmente a zonas de cultivos anuales, frutales, viñas y parronales, además de la presencia de la industria del cobre (Fundición Caletones y la División El Teniente de Codelco).
A nivel internacional, niveles elevados de cobre desde fuentes naturales e industriales también han sido reportados en varios países productores de cobre como China, Indonesia, Rusia, Zambia y Australia (De Gregori et al. 2003, Altimira et al. 2012). Para evitar estos problemas, en países de la UE los CABC se encuentran en la lista de candidatos a ser substituidos, de acuerdo a la regulación (EC) N.º 1107/2009.
ESTRATEGIAS PARA MITIGAR Y REDUCIR EFECTOS NEGATIVOS
1. Reducir el número de aplicaciones CABC considerando la dinámica poblacional del patógeno y utilizando métodos optimizados con dosis y máquinas de aplicación debidamente calibradas.
2. En zonas agrícolas con baja contaminación de cobre y con poblaciones bacterianas de Pseudomonassyringae pv. syringae susceptible a Cu+2, probablemente el uso de CABC resulte eficiente para controlar el cáncer bacterial. Sin embargo, en zonas agrícolas con alta contaminación de cobre y poblaciones de P. syringae resistentes a Cu+2 necesariamente deben cambiar estrategias utilizando productos alternativos de control.
3. Alternativamente, métodos de remediación de suelos, lo cual puede consistir en inmovilizar Cu+2 para reducir su efecto fitotóxico o removerlo a través de estrategias de secuestración o fitorremediación podrían ayudar evitar los efectos negativos del exceso de Cu+2 en los suelos de la Región de O’Higgins.
Información previamente publicada en el Informativo INIA N° 71, se incluya el nombre de los 5: María Francisca Beltrán, Paz Millas, Andrés France, Gamalier Lemus y Boris Sagredo