Las doctoras Patricia Amézaga Madrid y Claudia Ramírez Valdespino, Técnicas académicas del Centro de Investigación en Materiales Avanzados de México, CIMAV, llevaron a cabo una interesante investigación sobre cómo partículas nanoestructuradas (NPs) de base hierro (Fe) pueden influir en la actividad biocontroladora de dos especies fúngicas de Trichoderma.
Estos descubrimientos fueron publicados en la revista Chemosphere bajo el título “Fe-based nanostructured particles affect the biocontrol activity of Trichoderma species by inducing their effector-like and mycoparasitism-associated genes” (doi:10.1038/s41598-025-87581-9).
Dra. Claudia Ramírez Valdespino and Dra. Patricia Amézaga Madrid, Técnicas académicas del Centro de Investigación en Materiales Avanzados (CIMAV).
Esta investigación se originó debido a que las NPs se han estado evaluando como una alternativa para la eliminación de arsénico (As) y flúor (F) en procesos de tratamiento de agua contaminada. Se han obtenido resultados sumamente prometedores.
Teniendo en cuenta que estas aguas pueden ser empleadas para el riego de cultivos agrícolas y llegar al suelo donde, entre otros microorganismos, se puede encontrar Trichoderma, es esencial realizar pruebas de toxicidad para garantizar que estas NPs no generarán efectos perjudiciales en el entorno.
EL PROBLEMA DE LA FALTA DE AGUA
Es ampliamente conocido que nos enfrentamos a un problema de escasez de agua, el cual impacta directamente en la producción de cultivos de relevancia, tales como el maíz, el tomate, el chile y el frijol. México no es una excepción. La región septentrional del país, incluyendo el estado de Chihuahua, ha experimentado una severa sequía en los últimos años, lo que ha restringido la producción de materias primas agroalimentarias. En contraposición, los iones As y F constituyen dos de los contaminantes naturales predominantes en las aguas de Chihuahua, lo que las hace inapropiadas para el consumo humano, animal o riego, a menos que se les aplique un tratamiento que elimine dichos iones nocivos.
En el CIMAV, la Dra. Amézaga y sus estudiantes han desarrollado diversos NPs base Fe con el objetivo de capturar estos iones en aguas contaminadas. Se han obtenido resultados sumamente prometedores, con elevadas eficiencias de adsorción a iones As y F en un breve periodo de tiempo, de forma rápida y simultánea. Las NPs utilizadas son de magnetita (Fe3O4), magnetita dopada con aluminio (Al-Fe3O4), es decir, una magnetita con átomos de aluminio en su estructura y, finalmente, NPs de ferrita de plata (Ag2-xFexO4-x).
Estos materiales están protegidos por el Instituto Mexicano de la Propiedad Intelectual (IMPI), contando con dos títulos de patente (Título No. 341361, exp. MX/a/2012/004874; y otorgamiento del exp. MX/a/2018/016158, Oficio IMPI 123279) y una patente en proceso (Exp. MX/a/2023/000490). De estas tres, las NPs de Al-Fe3O4 obtuvieron los resultados más favorables en la remoción de As y F, utilizando una concentración de tan solo 10 mg para concentraciones de As y F de 0.05 y 2 ppm respectivamente. Se reportan eficiencias de adsorción en As y F del 100 y el 50% respectivamente en tan solo 15 minutos de contacto (http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.05.126). Además, dado que son materiales de base hierro, mediante la aplicación de un campo magnético se recuperan y se obtiene el agua sin tóxicos.
Aunque la utilización de NPs para la eliminación de contaminantes es una tecnología emergente y sumamente prometedora, no se debe obviar la evaluación de la toxicidad que estas pueden poseer en organismos de interés agrícola y biotecnológico, así como en mamíferos y otros organismos vivos. La relevancia de este estudio radica en la utilización de dos cepas de Trichoderma y la determinación de si pueden prosperar adecuadamente en la presencia de las NPs base Fe.
UN TRABAJO DE COLABORACIÓN
Es ahí donde se unen fuerzas con la Dra. Ramírez y sus estudiantes, quienes determinaron que las cepas fúngicas mostraban un cierto retraso en su crecimiento al estar en contacto con las NPs; no obstante, su desarrollo continuaba de manera normal al estar en contacto hasta con 100 ppm de NPs. En efecto, es ampliamente conocido que Trichoderma es uno de los biocontroladores predominantes empleados en el sector agrícola. Por lo tanto, se llevó a cabo una evaluación para determinar si las NPs ejercían algún impacto sobre dicha actividad cuando Trichoderma se encontraba confrontado con dos especies de Fusarium, uno de los fitopatógenos de mayor relevancia en el campo agrícola.
Se constató mediante ensayos de confrontación (que implican el crecimiento del fitopatógeno en un lado de una caja Petri y el crecimiento de Trichoderma en el otro lado). Además, se examinó si los genes que producen proteínas asociadas al biocontrol podían experimentar variaciones en su expresión, es decir, si se producían más o menos de este. La investigación indicó que existen modificaciones en algunos de estos genes cuando se encuentran presentes las NPs base Fe. Además, se detectaron variaciones en función de la cepa de Trichoderma o del fitopatógeno empleado.
Ahora bien, ¿de qué manera esto afecta la agricultura y los cultivos de interés agrícola? Es posible destacar dos aspectos significativos:
- Dado que las NPs pueden alcanzar el suelo agrícola como un efecto colateral de su utilización en otros procesos o productos, es imperativo contar con la mayor cantidad de información posible sobre cómo estas NPs pueden afectar, de manera positiva o negativa, el ecosistema al que se dirigen.
- La aplicación de nanofertilizantes o nanopesticidas está adquiriendo mayor intensidad y, por lo general, se centran en evaluar su toxicidad sobre organismos perjudiciales, pero no sobre los microorganismos benéficos, o directamente sobre las plantas. Además, en ciertos casos, como en este, parece que no hay toxicidad evidente, pero existen modificaciones en otros compuestos que Trichoderma produce, lo que le permite ser un biocontrolador más eficiente.
Aunque este estudio está en sus inicios, las científicas están plenamente conscientes de que el siguiente paso consiste en realizar pruebas sobre los cultivos de interés agrícola de la región. De esta manera, en una etapa inicial, se garantiza que estos nanomateriales base hierro no constituyen un peligro para la agricultura y pueden ser empleados en la eliminación de compuestos tóxicos. Además, es posible que estas NPs sean beneficiosas para las plantas u otros microorganismos que promueven el crecimiento vegetal.
