Trichoderma como herramienta biotecnológica

Abstract

El género Trichoderma ha sido ampliamente estudiado por su capacidad para interactuar con plantas y otros microorganismos, así como por su potencial para limitar el desarrollo de patógenos en distintos sistemas biológicos. En este contexto, Trichoderma se reconoce como una fuente relevante de moléculas fúngicas funcionales, entre ellas metabolitos secundarios y proteínas secretadas, como las hidrofobinas (HFBs). En particular, especies del complejo Trichoderma harzianum, entre ellas T. afroharzianum, han adquirido relevancia como herramientas biotecnológicas debido a la diversidad de mecanismos que sustentan sus efectos beneficiosos sobre el crecimiento vegetal y el control de enfermedades. Sobre esta base, la presente tesis tuvo como objetivo evaluar el potencial de cepas nativas de T. afroharzianum (10BR1 y UEPA AR12), aisladas del suelo en Argentina, como herramienta biotecnológica desde una perspectiva funcional, química y biológica. El trabajo abordó distintas dimensiones del potencial biológico de estas cepas, considerando la producción de metabolitos secundarios y su actividad biológica, la modulación del metabolismo fúngico en respuesta a señales externas, y el rol funcional de proteínas específicas en la interacción hongo-planta. En una primera etapa, se caracterizó el potencial bioactivo de los metabolitos secundarios producidos por ambas cepas de T. afroharzianum. Los ensayos de enfrentamiento in vitro demostraron una marcada capacidad antagonista frente a fitopatógenos, tanto por contacto directo como mediante la emisión de compuestos orgánicos volátiles. Asimismo, los extractos crudos obtenidos de los sobrenadantes de cultivo exhibieron una actividad antifúngica consistente frente a patógenos de relevancia agrícola, evaluada mediante ensayos de difusión en agar, medio suplementado con extracto y microdilución en caldo, con valores de concentración inhibitoria mínima (CIM) comprendidos entre 0,125 y 5 mg/mL. Además, los extractos crudos promovieron el crecimiento vegetal y redujeron los síntomas de enfermedad en distintos modelos vegetales. De manera complementaria, los extractos mostraron actividad antimicrobiana frente a patógenos de relevancia clínica, con un espectro que incluyó bacterias Gram positivas y Gram negativas, así como diferentes especies del género Candida, junto con actividades antibiofilm y antioxidante, ampliando el alcance funcional de los metabolitos evaluados más allá del contexto agrícola. La caracterización química, realizada mediante TLC, GC-MS y HPLC-MS, permitió establecer perfiles metabólicos diferenciales entre cepas e identificar metabolitos previamente reportados con actividad biológica, aportando sustento químico a los efectos observados. En concordancia, el análisis genómico evidenció una elevada diversidad de clústeres biosintéticos, principalmente de policétido sintasas (PKS) y péptido no ribosomales sintasas (NRPS), sin detectarse rutas completas asociadas a tricotecenos, micotoxinas frecuentemente vinculadas a riesgos toxicológicos, bajo las condiciones evaluadas. En una segunda etapa, se evaluó el uso de un extracto vegetal de Larrea nitida como modulador del metabolismo de T. afroharzianum. La exposición al extracto indujo cambios fisiológicos y metabólicos en ambas cepas, reflejados en una mayor capacidad para inhibir fitopatógenos y en respuestas asociadas a la promoción del crecimiento vegetal en soja y tomate bajo distintas condiciones experimentales. En concordancia, los análisis cromatográficos evidenciaron una reconfiguración del perfil metabólico fúngico asociada a la activación con el extracto vegetal. Finalmente, se abordó el estudio de las HFBs, proteínas fúngicas de bajo peso molecular con relevancia funcional en la comunicación hongo-planta. Se analizó su expresión génica a lo largo del desarrollo fúngico, se desarrolló una estrategia de extracción a partir de biomasa cultivada en medio sólido y se confirmó su identidad mediante espectrometría de masas. Los ensayos funcionales mostraron que la aplicación de HFBs como bioinoculantes puede promover el crecimiento vegetal y ejercer un efecto preventivo de la infección frente a Botrytis cinerea, con respuestas dependientes de la cepa, la dosis y el modo de aplicación. Los resultados obtenidos evidencian el potencial de T. afroharzianum como una fuente versátil de moléculas bioactivas con aplicaciones que trascienden el ámbito agrícola. El abordaje integrado de metabolitos secundarios, estrategias de modulación metabólica y proteínas funcionales como las HFBs aporta bases conceptuales y metodológicas para el desarrollo de herramientas biotecnológicas sustentables y para futuras investigaciones orientadas a optimizar su aplicación en distintos contextos biológicos.