Producción de sustancias antimicrobianas

Estudios bioinformáticos a partir de la secuencia del genoma de diferentes cepas de Bacillus han permitido predecir la presencia de genes asociados con la producción de compuestos antimicrobianos, dando así un potencial mecanismo de acción de estos biocontroladores (^{Aleti et al., 2015}). Estas bacterias pueden producir sustancias antimicrobianas de distinta naturaleza, que pueden ser divididas en los siguientes tipos: un grupo de péptidos de síntesis ribosomal, policétidos (PK) y pequeñas moléculas peptídicas de síntesis no ribosomal (NRPs por sus siglas en inglés) (^{Fickers et al., 2012}).

Los péptidos antimicrobianos de síntesis ribosomal están ampliamente distribuidos en la naturaleza y se caracterizan por poseer una longitud entre 12y50 aminoácidos, generando moléculas que son de carácter catiónico principalmente (^{Fickers et al., 2012}; ^{Summi et al., 2015}). Tienen gran diversidad estructural y son comúnmente conocidos como bacteriocinas, que pueden clasificarse de acuerdo con su estructura química, estabilidad térmica, sensibilidad enzimática presencia de aminoácidos modificados y con su modo de acción (Sumi et al., 2015). De esta manera, la clasificación propuesta por ^{Rea et al. (2011)} divide las bacteriocinas en tres clases: clase I, péptidos modificados incluyendo lantibióticos y lantipéptidos (clase Ia), labirintopeptinas (clase Ib), caracterizadas por la presencia de labionina que es un amino ácido carbacíclico modificado postraduccionalmente, y sactibióticos (clase Ic), que son péptidos cíclicos pequeños altamente modificados postraduccionalmente; clase II, que incluye péptidos no modificados menores a 10kDa, subdivididos en cuatro subclases: péptidos relacionados con pediocina (clase IIa), bacteriocinas de dos péptidos (IIb), bacteriocinas circulares (IIc) y bacteriocinas de un péptido lineal y no relacionadas con pediocina (IId); y finalmente la clase III (bacteriolisinas), un grupo de proteínas termolábiles con propiedades antibióticas que debido a su tamaño (> 30KDa), dichos autores no las consideran bacteriocinas propiamente dichas. De manera general, merece resaltar que las bacteriocinas están involucradas en la defensa contra bacterias estrechamente relacionadas con las bacterias que las producen (^{Motta et al., 2008}).

Los péptidos de síntesis no ribosomal se caracterizan por contener iminoácidos. A nivel estructural son macrociclos ya sea ramificados o dímeros y trímeros de elementos estructurales idénticos (^{Martínez-Nuñez y López, 2016}). Adicionalmente, son sintetizados por complejos enzimáticos definidos como enzimas modulares multidominio, denominadas sintetasas de péptidos no ribosomales (NRPSs), donde cada módulo incorpora un aminoácido al esqueleto peptídico (^{Ongena y Jaques, 2008}; ^{Aleti et al., 2015}; ^{Mora et al., 2015}; Sumi et al., 2015; ^{Wu et al., 2015b}; ^{Bloudoff et al., 2016}). De esta manera, cada módulo consta de tres dominios: i) dominio de adenilación (A) formado por 550 residuos de aminoácidos, ii) dominio portador de péptido (PCP) o tiolación (T) de 80 aminoácidos y iii) dominio de formación del enlace peptídico o de condensación (C), el cual consta de 450 aminoácidos (Bloudoff et al., 2016).

Los PKs son una familia muy diversa de productos naturales que son biosintetizados mediante repetidas condensaciones de descarboxilación de Claisen (polimerización de subunidades acetilo y propionilo), entre la unidad extensora y la cadena de policétido creciente (^{Summi et al., 2015}). La maquinaria de síntesis de PKs está compuesta de tres dominios principales: i) dominio de aciltransferasa (AT), ii) dominio portador de acilo (ACP) y iii) dominio de cetosintasa (KS) (^{Walsh et al., 2004}; ^{Aleti et al., 2015}; Summi et al., 2015). Los PKs producidos por especies de Bacillus pueden ser de naturaleza PKs o híbridos entre PKs y NRPs (^{Ongena y Jaques, 2008}; Aleti et al., 2015). Para su biosíntesis es importante la participación de una enzima denominada fosfopanteteinil transferasa (PPT), la cual es codificada por el gen sfp (^{Mootz et al., 2001}). Esta enzima es esencial en la activación de los dominios ACP dentro del complejo enzimático sintetasa y también está involucrada en modificaciones y arreglos en la maquinaria de síntesis de NRPs (Aleti et al., 2015; ^{Wu et al., 2015b}). La síntesis de NRPs y PKs es dependiente de sfp, por lo cual incluso ha sido utilizado en la clasificación de los péptidos antimicrobianos producidos por cepas del genero Bacillus (Tabla 1).

Tabla 1 Principales grupos de metabolitos antimicrobianos producidos por Bacillus spp. 

Dentro de los compuestos antimicrobianos producidos por Bacillus spp., ^{Ongena y Jaques (2008)}, destacan la importancia de tres familias de lipopéptidos (del grupo de los NRP): surfactinas, iturinas y fengicinas. Estas moléculas son bioactivas contra un amplio rango de fitopatógenos (virus, bacterias, hongos y oomicetes). Así, diversos trabajos describen la síntesis de estas sustancias a nivel in vitro (Tabla 2), mostrando el gran potencial que presentan diferentes cepas del género Bacillus para el control de agentes fitopatógenos. Sin embargo, la expresión de estas sustancias bajo modelos de experimentación in vitro no permite asegurar que efectivamente se sinteticen en presencia de la planta y del patógeno bajo condiciones naturales, en consecuencia, su real rol como mecanismo de acción en estrategias de control debe ser considerado cautelosamente.

Tabla 2 Actividad antagonista in vitro de compuestos antimicrobianos de Bacillus spp. contra microorganismos fitopatógenos encontrada en estudios recientes. 

En este contexto, se pudo demostrar que la cepa de B. amyloliquefaciens 629, es capaz de producir iturinas, fengicinas y surfactinas a nivel in vitro bajo diferentes condiciones de temperatura y medios de cultivo (^{Monteiro et al., 2016}). Sin embargo, estos mismos autores reportan que esta bacteria es incapaz de producir estos compuestos en presencia de la planta. A continuación se desarrollan algunos ejemplos donde este tipo de sustancias se expresan en el contexto de la interacción planta - patógeno-biocontrolador.

Síntesis de sustancias antimicrobianas en el sistema tritrófico

Una de las dificultades para estudiar la producción de los compuestos antimicrobianos en los sistemas tritróficos es la naturaleza anfifílica de los lipopéptidos, lo que hace que estos compuestos se puedan adsorber a diferentes fracciones del suelo o embeberse en las estructuras lipídicas de organismos blanco o no blanco (^{Raaijmakers et al., 2010}). Sin embargo, diferentes aproximaciones han servido como herramienta para dilucidar los mecanismos de acción de estas moléculas como biocontroladoras. Un aporte importante lo están brindando las aproximaciones "Omicas" (metagenómica, transcriptómica y metabolómica), unidas a sistemas de detección más sensibles, como la técnica HPLC de ultra alta resolución, acoplada a espectrometría de masas. Esta estrategia ha permitido la construcción de "metabolomas", definidos como el conjunto completo de metabolitos de una muestra biológica o de un organismo en un momento dado y bajo unas condiciones determinadas (^{Villas-Boas et al., 2007}).

En este contexto, el estudio de ^{Debois et al., (2014)} puso en evidencia la secreción de NRPs tipo surfactinas, fengicinas e iturinas por la cepa de B. amyloliquefaciens S499, en cantidades diferenciales en la escala espacio-temporal cuando está en contacto con plantas de tomate (Solanum lycopersicum). Estos compuestos antimicrobianos fueron medidos mediante formación de imagen de espectrometría asociada a deionización laser (MALDI-MSI). Los autores sugieren que la secreción de estas sustancias podría estar correlacionada con la actividad biocontroladora de esta cepa. Un estudio posterior, en el cual se evaluó la cepa de B. amyloliquefaciens FZB42 contra el hongo Rhizoctonia solani en plantas de lechuga, permitió medir con cromatografía líquida de ultra alta resolución (UPLC) la producción de surfactinas, fengicinas y bacilomicina D en la rizosfera de la planta, indicando que la expresión de estos compuestos antimicrobianos fue importante en la reducción de los síntomas de enfermedad causadas por el patógeno (^{Chowdhury et al., 2015b}).

Así mismo, se demostró que la cepa de B. subtilis BB14 es capaz de producir iturinas en suelo rizosférico, lo cual fue medido durante el control de la enfermedad causada por R. solani en plantas de tomate empleando cromatografía líquida de alta precisión (HPLC). La producción de estas sustancias no se observó en las plantas control (^{Zohora et al., 2016}). A través de una estrategia similar, ^{Aleti et al., (2016)} demostraron a través de HPLC, que una cepa de B. atropheus produce una variante de surfactina C, la cual está involucrada en el control de R. solani en plantas de tomate.

Otra estrategia en el estudio de los mecanismos de biocontrol de microorganismos fitopatógenos en la planta, se basa en el uso de mutantes de cepas biocontroladoras en genes específicos. ^{Guo et al. (2013)} midieron los lipopéptidos sintetizados por B. subtilis NCD-2 durante el control de R. solani en plantas de algodón bajo condiciones de invernadero. Mediante espectrometría de masas se logró evidenciar la producción de fengicinas durante la interacción tritrófica. Al llevar a cabo la mutagénesis de un gen responsable de la síntesis de la fengicina sintetasa (fenC), demostraron que los mutantes eran incapaces de inhibir el crecimiento del hongo patógeno in vitro y de suprimir los síntomas del damping-off en la planta, demostrando así el papel de las fengicinas como un mecanismo de acción de la cepa NCD-2 en el control de R. solani.

De forma similar, mutantes en la síntesis de dificina y bacilicina (RS2 y RS6 respectivamente) de B. amyloliquefaciens FZB42, no lograron control de las enfermedades añublo bacteriano y raya bacteriana de la hoja del arroz, causadas por la bacteria Xanthomonas oryzae. De esta forma, los tratamientos con mutantes en dichos genes mostraron síntomas de enfermedad similares a hojas no tratadas con el biocontrolador, al ser expuestas con cepas de Xanthomonas oryzae pv. oryzae y Xanthomonas oryzae pv. oryzocola respectivamente (^{Wu et al., 2015a}). Empleando una estrategia similar, se pudo demostrar que mutaciones en el gen gltB que regula la producción de bacilomicina L y fengicinas en la cepa de B. subtilis Bs916, ocasionaron la perdida de la capacidad biocontroladora contra R. solani en el añublo de la vaina en plantas de arroz (^{Zhou et al., 2016}). Otro estudio reporta la generación de un mutante de B. subtilis cepa 9407 en cinco sintetasas de fengicina (AppsB), el cual falla en disminuir la incidencia de la mancha anular de la manzana causada por Botryosphaeria dothidea en frutos (^{Fan et al., 2017}).

Los diferentes estudios sobre el papel de compuestos antimicrobianos en cepas del género Bacillus, empleadas para el control biológico de enfermedades a nivel in vivo, permiten concluir que estos compuestos efectivamente cumplen un papel relevante para el biocontrol de agentes fitopátogenos. La acción de estos compuestos está relacionada con la formación de poros en pared y membrana celular de microorganismos fitopatógenos, lo que conduce a la inhibición de su crecimiento y de manera indirecta en la inducción de las defensas de la planta (^{Ongena y Jaques, 2008}; ^{Shafi et al., 2017}).

Competencia y colonización

Uno de los mecanismos empleados por los agentes de control biológico poco reconocido es la formación de biopelículas (Fig. 1c). Las biopelículas pueden ser consideradas como capas compactas relativamente uniformes, formadas por el crecimiento concertado y organizado de microorganismos. La formación de estas biopelículas les permite a los agentes de control biológico ser buenos colonizadores (^{Posada et al., 2018}), ya que les proporciona una ventaja adaptativa al proteger a la población de condiciones ambientales adversas y otros factores mecánicos, lo que puede conducir además a la exclusión de nicho de los patógenos (^{Lalloo et al., 2010}; Rafique et al., 2015).

Antes de la existencia de una biopelícula, debe existir atracción a través de un proceso denominado quimiotaxis para la posterior colonización por parte de las bacterias. Para esto, las plantas crean un ambiente específico en los aspectos nutricionales y fisicoquímicos, que permiten el desarrollo de microorganismos en la rizosfera. De esta manera la secreción de exudados, que puede equivaler hasta el 30 % del fotosintato, atraen microorganismos en asociaciones benéficas con las plantas (^{Huang et al., 2014}). Esta relación es específica, donde los exudados de la planta median las interacciones multitróficas en la rizosfera, a nivel de especie, y a nivel de comunidad. En este contexto, la estructura de la comunidad rizosférica puede variar dependiendo del genotipo de la planta (^{Bulgarelli et al., 2012}) y de la composición de los exudados rizosféricos (^{Badri et al., 2013}). En este último caso, la planta libera componentes específicos para mediar la interacción especie-especie entre planta-microorganismo. Un ejemplo de esta especificidad está dado por el ácido málico, que ejerce un efecto positivo en el reclutamiento de bacterias promotoras de crecimiento vegetal del género Bacillus (^{Rudrappa et al., 2008}).

Otro aspecto importante para considerar es que los cambios en los perfiles de exudados rizosféricos pueden resultar en el enriquecimiento de ciertos microorganismos. ^{Yuan et al. (2015)}, al estudiar por HPLC los exudados de raíz de plantas de banano, encontraron la presencia de varios ácidos orgánicos como fumárico, oxálico y málico que permiten la colonización de B. amyloliquefaciens NJN-6 y la inducción de genes involucrados en formación de biopelículas y quimiotaxis en la bacteria. Así mismo, mediante el estudio de los exudados de A. thaliana, se logró identificar que una cepa de B. subtilis era atraída hacia la rizosfera de la planta, censando las sustancias mediante múltiples receptores de quimiotaxis, para posteriormente establecer la formación de una biopelícula (^{Allard-Massicotte et al., 2016}).

También se ha observado que la presencia de patógenos en la rizosfera induce cambios en los exudados que permiten establecer interacciones de la planta con microorganismos benéficos. Este fenómeno en particular se demuestra en la rizosfera de plantas de pepino, donde la infección del patógeno Fusarium oxysporum subsp cucumerinum tuvo un efecto positivo sobre la colonización y la formación de biopelícula de la cepa de B. amyloliquefaciens SQR9. La presencia de dicho fitopatógeno permite aumentar la secreción de los ácidos cítrico y fumárico en la raíz, que atraen al biocontrolador y mejoran su capacidad de colonización, trayendo como consecuencia una disminución en los síntomas de enfermedad causados por el patógeno (^{Liu et al., 2014}).

En el mismo contexto, un estudio sobre la cepa de B. amyloliquefaciens SQY 162 mostró que la formación de biopelícula representaba un requisito para la competencia en la rizosfera, permitiendo evidenciar que los exudados de plantas de tabaco estimulan la síntesis de surfactina por el biocontrolador y con ello la formación de la biopelícula, que a su vez es un requisito para el control de R. solanacearum, causante de la marchitez bacteriana (^{Wu et al., 2015a}). En otro estudio, mutantes de B. subtilis en genes responsables de la formación de biopelícula (sinI, epsA-O y tasA) han mostrado fallar en la producción de surfactina, y por ende en la formación de biopelícula, la colonización de la raíz y en el control de la enfermedad causada por R. solanacearum en plantas de tomate (^{Chen et al., 2013}). De manera similar, mutantes de la cepa de B. subtilis UMAF6614 para la producción de surfactina, no son capaces de formar biopelículas y en consecuencia no logran colonizar el filoplano de plantas de melón. Sin embargo, parte de la actividad biocontroladora se debe también a la producción de bacilomicinas y fengicinas por células de la biopelícula, por lo que la producción de surfactina no es suficiente para lograr el biocontrol de enfermedades bacterianas (Pectobacterium carotovorum, Xanthomonas campestris) ni fungicas (Podasphaera fusca) en el melon (^{Zeriouh et al., 2014}).

Otro aspecto asociado a la colonización como mecanismo de control biológico de cepas de Bacillus spp. es la competencia por nutrientes, reflejado, por ejemplo, en la capacidad de producir sideróforos (^{Yu et al., 2011}; ^{Shafi et al., 2017}). El hierro, elemento fundamental para la vida de los organismos, es un factor limitante en el suelo rizosférico.

Los sideróforos son compuestos de bajo peso molecular que tienen la habilidad de secuestrar hierro férrico (Fe III), aunque también existen otros tipos de compuestos quelantes de otros minerales y metales (^{Ahmed y Holmstrom, 2014}). Así, las bacterias sintetizadoras de este tipo de moléculas tendrán una ventaja competitiva en este aspecto frente a fitopatógenos que no los producen. En cepas de Bacillus hay pocos estudios recientes sobre el papel de sideróforos en biocontrol. Sin embargo, ^{Yu et al. (2011)} encontraron que la actividad de biocontrol de B. subtilis CAS15 contra Fusarium en plantas de pimienta, se debe a la producción de un sideróforo tipo catecolico denominado bacilibactina, permitiendo a la cepa reducir la incidencia de Fusarium entre un 12,5 y 56,9 %, efecto de control que se ve afectado por la suplementación de hierro.

La relación de la formación de biopelículas con la colonización de bacterias del género Bacillus tiene gran importancia en el control biológico de microorganismos de fitopatógenos. Como bien lo plantean ^{Pandin et al., (2017)}, dicha relación esta mediada por varios aspectos que pueden resumirse en cuatro aspectos fundamentales: i) antagonismo directo por exclusión de nicho, debido a competencia por espacio y nutrientes, ii) comunicación microbiana en términos de cooperación e interferencia, la primera entre benéficos y la segunda entre benéficos y patógenos (^{Chen et al., 2015}), iii) producción de compuestos antimicrobianos por las células componentes de la biopelícula (^{Wu et al., 2015c}) y iv) la fitoestimulación de la planta.

Enzimas líticas

Los microorganismos biocontroladores sintetizan enzimas líticas como quitinasas, β -1,3-glucanasas, peroxidasas, proteasas y lipasas (^{Jha et al., 2014}; ^{Mota et al., 2017}). Las quitinasas y β -1,3-glucanasas degradan la pared celular de hongos y pueden causar lisis celular en estos organismos, a la vez esta acción permite la liberación de oligómeros de quitina y glucano, los cuales funcionan como elicitores de las defensas de la planta (Jha et al., 2014).

En este sentido se ha demostrado que la cepa de Bacillus sp. BT42 disminuye la incidencia de Colletotrichum gloeosporoides y F. oxysporum en plántulas de café (Coffea arabica L.) a 2,8 % y 0 % en relación con los controles de enfermedad que presentaron una incidencia de 91,7 % y 88,9 %, debido a la producción β 1,3-glucanasas (^{Kejela et al., 2016}).

De manera adicional, cepas de Bacillus spp. pueden producir enzimas que participan en la interrupción de la comunicación bacteriana (Quorum Sensing), proceso denominado Quorum Quenching (Fig. 1d). Se han reportado más de 20 aislamientos del género Bacillus capaces de inactivar AHLs, debido a la producción de enzimas AHLs lactonasas. Estas enzimas codificadas por el gen aiiA poseen un amplio rango de sustratos de AHLs (C4, C6, C10-HSL, 3OC4, 3OC6, 3OC8, 3OC12-HLS, 3-OH-C4-HLS) (^{Dong et al., 2002}; ^{Chen et al., 2013}) y tienen la capacidad de romper el anillo de lactona lo que modifica e inactiva la molécula de AHL.

Este mecanismo es importante en el biocontrol de agentes patógenos que regulan los factores de virulencia mediante QS dependiente de AHLs. Una prueba de ello es el estudio de ^{Garge y Nerurkar, (2017)}, en el que se mostró que tres aislamientos de Bacillus sp., As30, Gs42 y Gs52, fueron capaces de atenuar los síntomas de Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum en plántulas de Vigna radiate, debido a la producción de AHLs lactonasas, degradadoras de 3-oxo-hexanoil homoserin lactona (OHHL), que regulan la producción de poligalacturonasa y pectato liasa, éstos dos últimos, considerados factores de virulencia de esta bacteria necrotrófica.

Producción de compuestos orgánicos volátiles

La palabra compuestos orgánicos volátiles o VOCs se emplea para denominar moléculas volátiles de bajo peso molecular, menor o igual a 300 g/mol, entre las que se incluyen aldehídos, alcoholes, cetonas, hidrocarburos, índoles, terpenos y jasmonatos (^{Van Loon, 2007}). Los VOCs son importantes mediadores de la comunicación entre diferentes reinos (^{Dweck et al., 2015}). Algunos de ellos están involucrados en la interacción entre las plantas y herbívoros y enemigos naturales, e incluso en las interacciones entre microorganismos (^{Jones et al., 2017}), entre diferentes especies de plantas y entre microorganismos y plantas (Ryu et al., 2003).

Las rizobacterias promotoras de crecimiento vegetal emiten VOCs que pueden elicitar inducción de resistencia y tolerancia sistémicas (ITS, del inglés Induced Tolerance Systemic) en la planta (Fig. 1b), lo cual reduce el estrés biótico y abiótico en los sistemas agronómicos y mejora la salud vegetal (^{Bitas et al., 2013}). Adicionalmente, los VOCs pueden actuar de manera directa sobre microorganismos patógenos produciendo daño en el ADN (Mitchel et al., 2010) (Tabla 3). En este contexto, merecen destacarse el benzotiazol, el benzaldehído, el fenilacetaldehido, el ciclohexanol, 2-etil-1-hexanol, el 2,3-butanodiol, el n-decanal y el nonanal entre otros, de los que se ha comprobado poseen actividad antimicrobiana (^{Effmert et al., 2012}).

Tabla 3 Actividad antimicrobiana de VOCs producidos por cepas de Bacillus sp. 

Inducción de las defensas de la planta

El término resistencia inducida se usa de manera genérica para referirse a un estado en el cual las plantas son estimuladas de manera biológica o química para resistir a futuros ataques por parte de herbívoros y patógenos (^{Jones y Dangl, 2006}; ^{Burketova etal., 2015}). Esta inducción se lleva a cabo mediante la activación de mecanismos de defensa, no solo de manera local si no en sitios de la planta distantes al sitio donde ha sido estimulada, lo que la hace "sistémica" (Burketova et al., 2015).

Las plantas activan una respuesta inmunitaria multifacética que las protege del ataque de microorganismos patógenos (bacterias, hongos, oomicetes y virus).

Dicha inmunidad está constituida por barreras físicas (cutícula, pared celular, pelos) y químicas (compuestos antimicrobianos), así como por respuestas inducidas que dependen del reconocimiento del patógeno (López, 2008; ^{Burketova et al., 2015}).

Una primera línea de defensa en las plantas se basa en el reconocimiento de patrones moleculares asociados a patógenos o microorganismos (PAMPs/MAMPs por sus siglas en ingles), como la flagelina y la quitina presentes en las paredes celulares de los mismos (^{Zipfel y Robattzek, 2010}). Esta defensa basal se denomina PTI o mediada por MAMPs/PAMPs (PAMP triggered immunity). Existen además otras señales externas que la pueden activar, como las asociadas a señales de daño como moléculas de pectina (DAMP) (^{Souza et al., 2017}). Tanto los MAMPs como los DAMPs activan cascadas de eventos de señalización que conducen a la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS), óxido nítrico (NO) y a la activación de proteínas quinasas (MAPK y CPDK) (Souza et al., 2017). Todos estos eventos son modulados por factores de transcripción y conllevan a la expresión de genes que codifican proteínas relacionadas con patogénesis (PR, pathogenisis related), tales como enzimas hidrolíticas (glucanasas y quitinasas), activación de producción de compuestos antimicrobianos como fitoalexinas, reforzamiento de la pared celular a través de la deposición de calosa y lignina y cierre estomático (^{Burketova et al., 2015}).

De otra parte, hay dos tipos de resistencia inducida: la inducción de resistencia sistémica (ISR) y la resistencia sistémica adquirida (SAR). La ISR es inducida por microorganismos benéficos a través de diferentes elicitores, dentro de los que se incluye MAMPs, VOCs, compuestos asociados a la degradación de la pared celular (Buterkova et al., 2014; ^{Pieterse et al., 2014}), sideróforos y lipopéptidos (NRPs) (^{Chandler et al., 2015}). Esto permite deducir que la ISR elicitada por cepas de Bacillus spp. puede llevarse a cabo mediante PTI (^{Niu et al., 2016}). De otra parte, la SAR es inducida por exposición temporal a patógenos a través de diversos elicitores (^{Li et al., 2016}). Tanto en la ISR como en la SAR la señalización se encuentra mediada por fitohormonas como el ácido salicílico (SA), el ácido jasmonico (JA) y el etileno (ET) (Pieterse et al., 2014).

La ISR realizada por cepas de Bacillus ha sido reportada en muchas especies de plantas y resulta efectiva contra un amplio rango de patógenos (Tabla 4) (^{Shafi et al., 2017}). Esta ISR requiere señalización de vías dependientes de JA y ET y lleva a la expresión de algunos genes como defensina 1.2 (pdf1.2) (^{Pieterse et al., 2014}). También la vía de señalización tiene como intermediario el gen npr1 (^{Nie et al., 2017}). A pesar de que se ha postulado que la ISR es dependiente de JA/ ET y no de SA, es posible la comunicación cruzada entre las vías y es común observar que los microorganismos benéficos, como cepas de Bacillus, no solo inducen la ISR dependiendo de JA/ET, si no que pueden estimular la SAR produciendo SA sobre la superficie de la raíz (Fig. 1e) (^{Choudhary et al., 2007}; ^{Li et al., 2015}). Es interesante notar que una combinación de ISR y SAR puede incrementar la protección contra diferentes patógenos (Choudhary et al., 2007).

La ISR no solo puede ser inducida por VOCs y MAMPs, sino que algunos compuestos antimicrobianos de tipo NRPs pueden igualmente estimular este tipo de resistencia. ^{Cawoy et al. (2014)} demostraron mediante la comparación del secretoma de seis cepas de Bacillus sp, medidos en presencia de los exudados de la raíz por HPLC acoplada a MS, una fuerte correlación entre la actividad de inducción de defensa de plantas de tabaco contra el patógeno Botrytis cinerea, y la cantidad de surfactinas producidas por dichos aislamientos. Otros estudios que han llegado a conclusiones similares han sido igualmente reportados en la literatura (Tabla 4) (^{Chowdhury et al., 2015b}; ^{Shafi et al., 2017}).

Tabla 4 Inducción de resistencia sistémica realizada por cepas de Bacillus sp. 

ND: No determinado, SA: Ácido salicílico, JA: Ácido jazmónico, ET: Etileno, ABA: Ácido absícico

A nivel in vivo, los VOCs también pueden jugar un rol importante en el biocontrol en la planta mediante la activación de las defensas. El estudio de Ryu et al. (2003) identifico 2-3-butanediol, el cual es producido por B. subtilis GB03 y B. amyloliquefaciens IN937a, como un inductor de la resistencia en A. thaliana contra Pectobacterium carotovorum subs carotovorum. De la misma manera, ^{Song et al. (2013)} reportan la producción de 3-pentanol y 2-butanona, los cuales inducen la resistencia contra Pseudomonas syringae pv. lachrymans en plantas de pepino.