Desarrollo de una emulsión W/O para un agente biocontrolador Bacillus velezensis UA2208

Abstract

The success of the strategies used for biological control depends mainly on the antagonistic activity of the microorganism and the type of formulation in which it is incorporated for soil foliar application. However, in developing countries such as Colombia, microbial inoculants are developed without technologies that make possible higher quality. Among the main challenges of bioformulates are physicochemical stability, the viability of microorganisms during storage and application, and their contact with the target surface. Based on the above, taking into account that aerobic endospore-forming bacteria (BAFE) have a high potential for commercial formulation, the present work aimed to develop an emulsion W/O ( Water in Oil) encapsulating Bacillus velezensis UA2208 spores suspended in sporulation medium. For this, five vegetable oils and one mineral, two emulsification systems and variations in temperature were tested for their ability to produce emulsions with colloidal and biological stability. From there, for the selected formulation the antagonistic activity in vitro was evaluated and a microscopic study of the phenomena of wettability and retention of the formulation on leaf surfaces was performed. First, the encapsulation of spores suspended in sporulation medium in a W / O emulsion was achieved using a medium energy system and as an oil phase sunflower oil containing 14% Tween 80 and Span 80 (HLB = 6). This formulation presented together the best colloidal and biological characteristics. The emulsion is characterized as a polydispersed system with an average particle size of 18.6 µm and a viscosity of 99.40 mPa*s and 35% separed phase at 13 days. The viability of the microorganism in the modified emulsion for 70 days was maintained for more than 50% and stabilized. With the selected formulation, in vitro tests of doses of 1, 5 and 10 ml / L of the emulsion demonstrated that the antagonistic activity against C. gloeosporioide and B. cinerea is maintained. Likewise, these doses evaluated on different surfaces showed that the addition of the concentrated formulation and in a concentration of 10 ml / L have a high capacity to reduce the contact angle and increase the probability of adhesion of the bioformulation to the leaf surface. In general, the formulation of Bacillus velezensis spores in W / O emulsions not only improves the viability and behavior of the microorganism in storage, but also gives it advantages in the application on different leaf surfaces

El éxito de las estrategias utilizadas para el control biológico depende principalmente de la actividad antagónica del microorganismo y del tipo de formulación en el cual se incorpora para su aplicación. Sin embargo, en países en vía de desarrollo como Colombia, los inoculantes microbianos tienden a ser desarrollados sin tecnologías que permitan alcanzar altos estándares de calidad. Entre los principales retos de los bioformulados son garantizar la estabilidad fisicoquímica, la viabilidad del microrganismo durante el almacenamiento y la aplicación y su contacto con la superficie objetivo. Con base en lo anterior, y teniendo en cuenta que las bacterias aeróbicas formadoras de endospora (BAFE) poseen un alto potencial para formulación comercial, el presente trabajo tuvo como objetivo desarrollar una emulsión W/O ( Agua en aceite) que encapsule esporas de Bacillus velezensis UA2208 suspendidas en medio de esporulación. Para esto, cinco aceites vegetales y uno mineral, dos sistemas de emulsificación y variaciones en la temperatura fueron evaluados por su capacidad para producir emulsiones con estabilidad coloidal y biológica. A partir de allí, para la formulación seleccionada se evaluó la actividad antifúngica in vitro y se realizó un estudio microscópico de los fenómenos de humectabilidad y retención de la formulación sobre superficies foliares. En principio, la encapsulación de esporas en medio de cultivo en una emulsión W/O fue lograda empleando un sistema de mediana energía y como fase oleosa aceite de girasol que contenía 14% de Tween 80 y Span 80 (HLB=6). Esta formulación, presentó en conjunto las mejores características coloidales y biológicas. La emulsión se caracterizó como un sistema polidisperso con tamaño promedio de partícula de 18,6 µm y una viscosidad de 99,40 mPa.s y 35 % de cremado a los 13 días de seguimiento. La viabilidad del microorganismo en la emulsión evaluada durante 70 días se mantuvo por encima del 50% y permitió estabilizarlo. Con la formulación seleccionada, pruebas in vitro a dosis de 1, 5 y 10 mL/L de la emulsión demostraron que se mantiene la efectividad contra C. gloeosporioide y B. cinerea. Así mismo, estas dosis al ser evaluadas sobre diferentes superficies demostraron que la adición de la formulación concentrada y en una concentración de 10 mL/L presentaron alta capacidad para disminuir el ángulo de contacto y aumentar la probabilidad de adhesión del biocontrolador a la superficie foliar. En general, la formulación de esporas de Bacillus velezensis en emulsiones W/O no solo mejoran la viabilidad y el comportamiento del microorganismo en almacenamiento, sino que le confiere ventajas en la aplicación en diferentes superficies foliares.