Hay pocas publicaciones recientes relacionadas con el uso de antibióticos en cultivos y las que existen a menudo citan documentos de revisión que se refieren a fuentes anteriores. La literatura que describe el uso contemporáneo de antibióticos en plantas generalmente se limita a la de la literatura de extensión (https://extension.psu.edu/pear-disease-fire-blight), o reporta preocupaciones sobre el desarrollo de resistencia a antibióticos en poblaciones de patógenos de plantas (Sundin y Wang 2018; Farfán et al. 2014). Las excepciones a esto son dos documentos recientes de China que proporcionan algunas ideas sobre los antibióticos recomendados por los servicios de extensión en el país (Zhang et al. 2017; Wan et al. 2019). Estos documentos utilizan información derivada de clínicas de plantas en China y sugieren que los antibióticos aparecen entre el 2,5 y el 4,5% de las recomendaciones.

Los datos generados a través de las clínicas Plantwise son únicos, ya que provienen de asesores agrícolas de base, la mayoría de los cuales son empleados por los ministerios de agricultura. A diferencia de los datos de ventas de plaguicidas, la información proporciona una idea de los conocimientos de los asesores agrícolas y de las opciones de gestión que se ofrecen habitualmente a los pequeños agricultores en los países de ingresos bajos y medianos (PBI y PBI). El conjunto de datos es considerable, abarca 32 países y más de 400.000 recomendaciones. Es necesario actuar con cautela a la hora de sacar conclusiones sobre el uso de antibióticos por parte de los agricultores, ya que la base de datos POMS contiene recomendaciones para los agricultores y no refleja necesariamente el comportamiento de los agricultores. En este estudio no se ha intentado evaluar el nivel de recomendaciones que aplican los agricultores, aunque estudios previos en Plantwise sugieren que las tasas de adopción de consejos por parte de los agricultores que asisten a clínicas, en particular de medidas de control químico, son altas (Silvestri et al. 2019). A pesar de esta advertencia, estos datos parecen indicar que el uso de antibióticos en la producción de cultivos es más extenso de lo que la mayoría de la literatura sugiere. Dada la escasez de otras fuentes de información, en particular de los LMIC, creemos que la base de datos Plantwise POMS es un recurso importante para evaluar el nivel de uso de antibióticos en países donde no se supervisa y las regulaciones son mínimas o no se aplican.

Grado de uso de antibióticos

Los cálculos del uso global de antibióticos en cultivos se basan casi exclusivamente en datos obtenidos de los Estados Unidos contra el tizón causado por Erwinia amylovora en manzanas y peras (Gusberti et al. 2015; McManus 2014; Vidaver 2002; McManus y Stockwell 2000). Esta literatura sugiere que la cantidad de antibióticos utilizados para cultivos en los EE.UU. es relativamente baja, en comparación con las cantidades utilizadas en el ganado y la acuicultura, con estimaciones que oscilan entre el 0,26% y el 0,5% del consumo total de antibióticos agrícolas (McManus et al. 2002; McManus 2014). Esto ha llevado a los autores a concluir que reducir el uso de antibióticos en los cultivos no conduciría a una reducción importante en el uso mundial (FAO y OMS, 2019a). Sin embargo, la falta de programas de vigilancia en muchos países, combinada con la falta de registros de aplicación, frustra cualquier intento de estimar las cantidades reales de antibióticos que se están aplicando. Cuando se han realizado estudios en profundidad, los resultados pueden ser sorprendentes. En Costa Rica se ha sugerido que las cantidades de tetraciclina y gentamicina utilizadas en cultivos pueden ser 200-700 veces las cantidades utilizadas en medicina humana (Rodríguez Sánchez 2008).

A lo largo de este estudio, los datos se dividen en regiones según el sistema de clasificación de la OMS y los países no se identifican individualmente para proteger la identidad nacional, al tiempo que proporcionan una idea del uso de antibióticos. No solo hay una variación extrema entre las regiones, como se ve en los resultados presentados (África sin uso en absoluto y MAR con casi el 2,5% de todas las recomendaciones que contienen un antibiótico), sino que hay una enorme variación en las cantidades de antibióticos utilizados por varios países dentro de las regiones; los datos no se divulgan. Las diferencias regionales y nacionales en las recomendaciones de antibióticos pueden deberse al precio, la legislación, la disponibilidad de productos, los regímenes de cultivo, el conocimiento de los asesores agronómicos o la naturaleza de los patógenos que son problemas. Solo se puede especular sobre qué combinación de estos factores causa la diferencia en el uso de antibióticos.

Sundin y Wang (2018) sugieren que los antibióticos no se usan más ampliamente debido a los gastos involucrados, pero ese no parece ser el caso, ya que los costos a granel de la tetraciclina y la estreptomicina están disponibles a 1 10 y $1 por kilo, respectivamente, un precio similar al oxicloruro de cobre (Alibaba.com precio correcto a partir de 2019). Sin embargo, es interesante observar que dentro del conjunto de datos no hay antibióticos recomendados en los países africanos.

Los patógenos bacterianos están presentes en todo el mundo y en todos los cultivos. Dada la variedad de cultivos y sistemas de cultivo utilizados en todo el continente africano, se considera poco probable que los tipos de patógenos encontrados en África sean suficientemente diferentes del resto del mundo. En muchos PBI y PIM, incluidos los de África, los antibióticos están disponibles de forma gratuita a través de cadenas de suministro no reguladas y de ventas sin receta. Por lo tanto, es poco probable que la discrepancia en el uso de antibióticos en África en comparación con otras regiones del mundo se deba a su falta de disponibilidad. Esto indicaría que otros factores están previniendo (o limitando) el uso de antibióticos en esta región. En China, el uso de antibióticos en la producción de cultivos es mayor que el registrado en nuestros datos (Zhang et al. 2017). De las recomendaciones hechas por los extensionistas cooperativos, el 4,5% de ellas contenían un antibiótico (Zhang et al. 2017). El uso de antibióticos en los cultivos en China está al menos parcialmente alimentado por subsidios gubernamentales destinados a promover su uso (Zhang et al. 2017).

¿En qué cultivos se utilizan antibióticos ?

Dentro de los datos, el arroz domina los cultivos en los que se recomiendan antibióticos y no es posible determinar si esto se debe a la naturaleza del cultivo o a los países en los que se cultiva. La preponderancia de las recomendaciones que contienen antibióticos sobre el arroz en el MAR domina las diferencias regionales dentro de los datos. En el MAR, el 7,4% de las recomendaciones para el arroz parecían contener un antibiótico y, en algunos años, casi el 10%. Cuando se elimina el arroz de los cálculos, la proporción de recomendaciones que contienen un antibiótico en el MAR se redujo a un 0,6% mucho más modesto. El siguiente mayor consumidor de antibióticos son las Américas, con un 1,62% de todas las recomendaciones que contienen un antibiótico, a pesar de que no aparece arroz en los datos de POMS. Parecería que, por alguna razón, la aplicación de antibióticos en el arroz en el MAR es prolífica en comparación con otras áreas de cultivo de arroz y otros cultivos. Sin embargo, los investigadores de un país marino afirman que el uso de antibióticos en el arroz es relativamente menor y se ve empequeñecido por el que se utiliza en los cultivos ornamentales con fines religiosos. El residuo de tetraciclina se pudo ver claramente en una rosa en una visita reciente a la región del autor principal (Fig. 2).

Que los antibióticos se utilizan?

Los 18 nombres comerciales de productos antibióticos incluidos en el conjunto de datos POMS son solo una fracción de los disponibles para tratar enfermedades de cultivos en muchas áreas del mundo (especialmente en la región WP). De los once antibióticos contenidos en los datos, 6 de ellos (estreptomicina, tetraciclina, oxitetraciclina, gentamicina, cefadroxilo y amoxicilina) se consideran antimicrobianos de importancia crítica para la medicina humana, según la definición de la OMS (Organización Mundial de la Salud, 2019). Los otros antibióticos (ácido oxolínico, kasugamicina, ningnanmicina, validamicina y aureofungina) están restringidos al uso en entornos agrícolas contra enfermedades bacterianas y, en algunos casos, fúngicas.

Diferencias regionales

Nuestros resultados confirman los de otros, lo que indica que la estreptomicina es el antibiótico más utilizado en plantas de cultivo (McManus 2014; Zhang et al. 2017) con tetraciclina y kasugamicina en segunda y tercera posición. Curiosamente, el antibiótico zhongshengmicina no aparece en nuestros datos, a pesar de ser el segundo antibiótico más recomendado en las clínicas de plantas chinas (más de un cuarto de las recomendaciones de antibióticos) (Zhang et al. 2017).

La kasugamicina fue ampliamente utilizada en todas las regiones, pero el uso de otros antibióticos muestra una variación regional considerable, con seis de los 11 antibióticos solo apareciendo en una región. A pesar del gran número de registros de EAE, solo 3 antibióticos forman el grueso de los datos (99%), a saber, kasugamicina, estreptomicina y tetraciclina. Casi toda la kasugamicina utilizada en el MAR estaba en el arroz (solo el 14% en cultivos que no son de arroz) y, sin embargo, la kasugamicina fue el antibiótico de elección en los Estados Unidos (el 72% de todos los registros que contenían un antibiótico), sin embargo, no hay registros de arroz que se lleve a las clínicas en los datos de las Américas.

Otros antibióticos muestran restricciones regionales similares, por ejemplo, el ácido oxolínico se usó en el WP (35% de todas las recomendaciones de antibióticos), pero en ningún otro lugar, de manera similar, en el MAR el 38% de las recomendaciones contienen tetraciclina, sin embargo, este antibiótico solo aparece en tres ocasiones fuera de esta región. De hecho, especulamos que los registros de» tetraciclina «en áreas fuera del MAR son en realidad una abreviatura de»oxitetraciclina».

Se considera improbable que la variación regional de los antibióticos se deba a su especificidad frente a las enfermedades bacterianas de la región. Sin embargo, la resistencia a un antibiótico puede estar impulsando algunas de las diferencias, ya que los agricultores recurren a alternativas cuando los productos se vuelven ineficaces (Manulis et al. 1999; Goodman 1980). Alternativamente, las diferencias regionales pueden deberse a la selección inicial de los fabricantes, las instalaciones de producción y la comercialización. La enorme variación (órdenes de magnitud) en el uso de antibióticos entre países similares que limitan entre sí (datos no mostrados) es interesante en sí misma, pero también arroja dudas sobre la legitimidad de extrapolar el uso de antibióticos de un país a otro (Van Boeckel et al. 2015).

¿Contra qué problemas se recomiendan los antibióticos?

Los antibióticos se utilizan generalmente contra patógenos bacterianos en entornos médicos y veterinarios. Sobre la base del diagnóstico escrito, aproximadamente el 60% de los diagnósticos fueron contra una bacteria o una enfermedad bacteriana (64% si se basan en las casillas de verificación). Es razonable suponer que en la mayoría de estos casos la aplicación de antibióticos habría sido beneficiosa para la salud del cultivo, pero en el 6% de los casos, donde el diagnóstico era «marchitez bacteriana», un tratamiento antibiótico en aerosol no habría tenido ningún efecto.

La segunda categoría más grande de organismos donde se recomendaron antibióticos fue contra insectos y / o ácaros 12% (18% si se basan en casillas de verificación). Esto es sorprendente, ya que los antibióticos no tienen actividad contra los artrópodos. El uso de antibióticos contra insectos y ácaros es particularmente frecuente en el MAR, que representó más del 90% de las recomendaciones de antibióticos contra este grupo. Además de los efectos antibacterianos, algunos antibióticos, como la estreptomicina, la kasugamicina, la aureofungina, la ningnanmicina, el ácido oxolínico y la validamicina, tienen actividad contra otros grupos patógenos, incluidos los hongos (Vallad et al. 2010; Lee et al. 2005), moldes de agua (Tso y Jeffrey 1956) y virus (Han et al. 2014).

Se recomendaron antibióticos para el manejo de problemas fúngicos en las cuatro regiones, sin embargo, la práctica fue más prevalente en las regiones ME y MAR, donde el 33% y el 17% de los registros que contenían un antibiótico fueron contra objetivos fúngicos, respectivamente. No es posible determinar hasta qué punto los asesores agrícolas están al tanto de la actividad antifúngica de algunos de los antibióticos, pero hay evidencia de los datos que sugieren la conciencia de al menos algunas combinaciones de patógenos y cultivos. Un ejemplo de esto fue el uso de aureofungina para el control de Ganoderma (patógenos fúngicos) en coco. Este antibiótico tiene actividad antimicótica y es una práctica de manejo establecida para esta enfermedad (Kandan et al. 2010). En SEA, todos menos dos de los registros con aureofungina eran para el manejo de Ganoderma.

La kasugamicina es un antibiótico agrícola desarrollado originalmente para su uso en arroz con acción contra la enfermedad fúngica, rice blast (Mangnaporthe oryzae). En el MAR, cuando se recomendaba la kasugamicina contra un problema de hongos, era casi exclusivamente contra la ráfaga de arroz, mientras que este antibiótico no se recomendaba contra las enfermedades fúngicas del arroz en ninguna otra región. La estreptomicina y la tetraciclina también se recomendaron contra la explosión de arroz en el MAR a pesar de que no tienen ningún efecto en esta enfermedad, tal vez apuntando a un malentendido de las propiedades de estos dos antibióticos.

Es un error común en la medicina humana que los antibióticos pueden matar virus (Jordan 2014), pero eso no parece traducirse en recomendaciones relacionadas con la producción de cultivos. Basado en casillas de verificación, 4.el 4% de todos los registros de todo el conjunto de datos (no solo aquellos para los que se ha recomendado un antibiótico) son únicamente para una enfermedad viral, mientras que de los registros que incluyen un antibiótico en la recomendación, solo el 0,54% se consideran causados por un virus. Curiosamente, el antibiótico ningnanmicina ha demostrado, en estudios experimentales, cierta actividad antiviral (Han et al. 2014). Sin embargo, en nuestros datos, la ningnanmicina estaba restringida a relativamente pocos registros en la región del MAR y ninguno de ellos estaba en contra de problemas virales. Está claro que, en algunos casos, los antibióticos se están utilizando eficazmente contra objetivos no bacterianos, sin embargo, su uso derrochador podría llevar a la conclusión de que los asesores agrícolas desconocen su limitado espectro de actividad. Sin embargo, se observó que en muchos casos, especialmente en el EAE, las recomendaciones eran idénticas independientemente del diagnóstico. Especulamos que los asesores agrícolas de SEA combinan rutinariamente un insecticida con un fungicida y un antibiótico en una sola aplicación para tratar el problema actual y prevenir/controlar otros problemas que aún no están presentes o que residen en un nivel bajo.

Gravedad de la etapa de desarrollo y área tratada con antibióticos

El objetivo del programa Plantwise es ayudar a los asesores de los pequeños agricultores, y este fue el caso, ya que el tamaño de la parcela al que se refieren las recomendaciones tenía una mediana de 0,6 Ha. El área media no se cita, ya que es potencialmente engañosa debido a lo que parecen ser puntos decimales fuera de lugar en las formas vegetales. Los antibióticos se aplican a los cultivos a mitad de su producción, ya que la gran mayoría de las aplicaciones de antibióticos se realizaron en cultivos que se encontraban en la etapa «intermedia» de crecimiento y se aplicaron a las «hojas» de las plantas. Menos del 5% de los registros se relacionaron con el tratamiento de plántulas. Curiosamente, había cinco registros que recomendaban la aplicación de antibióticos después de la cosecha, lo que obviamente plantea preocupaciones sobre los niveles de residuos para los consumidores. Al considerar la gravedad del ataque, el 96% de los registros indicaron que el problema diagnosticado afectaba a una cuarta parte o menos de la plantación, lo que indica que se utilizan antibióticos antes de que el problema se haya establecido ampliamente.

Dosis de antibiótico

La concentración de antibiótico aplicada y la dosis real recibida por las hojas depende de la cantidad de agua utilizada para diluir el concentrado, ya que pronto se alcanzará la escorrentía si el cultivo era joven o si el volumen de pulverización era demasiado alto. Sin embargo, esto no afectaría la cantidad total de antibiótico que se rocía en el medio ambiente. Para estimar la cantidad de antibióticos que se están aplicando, es útil seleccionar un cultivo y una región y examinar con más detalle la cantidad de producto que se aplica. En la región del MAR, el 7,4% de todas las recomendaciones sobre arroz contenían un antibiótico. La plantomicina (el antibiótico más recomendado en la región) es una mezcla de estreptomicina y tetraciclina. Para la base de este cálculo se partió del supuesto de que la tasa recomendada se aplicaba a 7.el 4% de toda la superficie de cultivo de arroz de la región (estimada en más de 75 millones de hectáreas (http://ricestat.irri.org:8080/wrsv3/entrypoint.htm). Si así fuera, una sola solicitud representaría más de 63 toneladas de estreptomicina y 7 toneladas de tetraciclina. Esto puede ser una subestimación, ya que los asesores agrícolas con frecuencia duplican la dosis recomendada por los fabricantes.

Estos datos son solo una pequeña instantánea de las aplicaciones químicas, y estas cantidades son relativamente pequeñas en comparación con el sector ganadero, pero sin embargo significativas, especialmente cuando se considera su destino ambiental.

¿Qué otros métodos de control se utilizan contra patógenos bacterianos de plantas?

A diferencia del vasto arsenal de productos químicos activos contra hongos y mohos de agua (85 en todo el conjunto de datos), hay relativamente pocos productos químicos representados que sean efectivos para reducir las enfermedades bacterianas. Algunos fungicidas como el Mancoceb tienen una acción limitada contra las enfermedades bacterianas y existen compuestos bactericidas especializados como el Bronopol y el Bismertiazol, pero según nuestros datos, no se usan ampliamente. El bismertiazol a menudo se mezcla con antibióticos, de hecho, hay 6 productos disponibles comercialmente en Vietnam que comprenden bismertiazol mezclado con antibióticos (NoghipP b n nông và phát trinn nông thôn 2016).

Nuestros datos sugieren que, con mucho, el producto químico más utilizado contra las enfermedades bacterianas son las sales de cobre. En todo el conjunto de datos, más del 13% de los registros que tienen la casilla de verificación «Bacteriana» marcada tienen la palabra «cobre» en la recomendación. Sin embargo, esto es una subestimación considerable de los productos a base de cobre, ya que muchos se recomiendan solo por nombre comercial o como «mezcla de Burdeos». La proporción de registros que contienen un antibiótico y la palabra «cobre» es del 21% (de nuevo una subestimación). Es común que las sales de cobre se mezclen previamente con antibióticos y solo en Vietnam hay más de 9 productos (no representados en el conjunto de datos POMS) que son productos químicos antibacterianos que comprenden una mezcla de antibióticos y sales de cobre (NoghipP b n nông và phát trinn nông thôn 2016).

Las sales de cobre son un ingrediente activo muy utilizado, popular entre los asesores agrícolas, ya que están disponibles comúnmente y son activas contra hongos, moho del agua y enfermedades bacterianas. Estas propiedades antimicrobianas lo convierten en una opción popular entre los asesores agrícolas, especialmente si no pueden hacer un diagnóstico definitivo, ya que un producto que contiene cobre tendrá un efecto beneficioso contra todas estas clases de patógenos.

Propagación de la resistencia a los antibióticos a patógenos animales y humanos

Existe una gran preocupación por el uso de antibióticos en la agricultura debido a la posibilidad de que la resistencia se propague a bacterias médicamente importantes. La mayor parte de la preocupación se ha basado en el uso de antibióticos en la cría de animales y el uso dentro de la producción de cultivos en gran medida no se ha comentado, posiblemente porque se cree que el uso es muy bajo en comparación con las cantidades utilizadas en el ganado, o porque la comunidad médica desconocía su uso a este respecto. Las regulaciones relativas al uso de antibióticos en plantas difieren ampliamente entre países y regiones. La Unión Europea y Brasil no aprueban antibióticos como ingredientes activos en pesticidas (Donley 2019), mientras que algunos países permiten su uso para ciertos cultivos o en situaciones de emergencia, otros no tienen legislación sobre este tema en absoluto. Además, muchos países del MAR y del PT consideran que el uso de antibióticos en la producción de cultivos es un medio importante para controlar los patógenos y, al mismo tiempo, proteger el medio ambiente.

Es solo recientemente que organismos internacionales como la FAO y la OMS han comenzado a plantear preocupaciones sobre el uso de antibióticos en el manejo de enfermedades de los cultivos. En una reciente reunión conjunta sobre gestión de plaguicidas, se recomendó que los antibióticos utilizados para la salud humana y animal no se registraran como plaguicidas (FAO y OMS, 2019b). Estas preocupaciones se relacionan con el uso de antibióticos creando presión de selección en un entorno de cultivo que acelera la propagación de la resistencia a los antibióticos de las bacterias del suelo a los patógenos humanos. Sin embargo, aún no se ha determinado hasta qué punto el uso de antibióticos en estos sistemas acelera la aparición de resistencia a los antibióticos en patógenos zoonóticos presentes en los cultivos (FAO y OMS, 2019c).

Sin embargo, hay buena evidencia que sugiere que los cultivos (especialmente los que se comen crudos) son un vehículo potencial para que las bacterias resistentes entren en el intestino humano (Boehme et al. 2004; Hassan et al. 2011; Raphael et al. 2011; Rodríguez et al. 2006; Ruimy et al. 2010; Schwaiger et al. 2011; Walia et al. 2013). Algunos autores incluso sugieren que estas bacterias resistentes podrían ser una fuente de material genético para la transferencia lateral de genes posterior a la ingestión, dando lugar a patógenos resistentes a los antibióticos en el intestino (Bezanson et al. 2008).

Un aspecto único del uso de antibióticos en los cultivos es que se mezclan rutinariamente con otros agroquímicos. Este uso ha dado lugar a preocupaciones sobre las interacciones que podrían promover la resistencia cruzada o la selección conjunta para la resistencia a los antibióticos. Un estudio demostró que las bacterias desarrollan resistencia a los antibióticos hasta 100,000 veces más rápido cuando se exponen a ciertos herbicidas / mezclas de antibióticos en comparación con la exposición a antibióticos solos (Kurenbach et al. 2018). Las mezclas de antibióticos y sales de cobre premezcladas o en granja de manera similar son motivo de preocupación, ya que se ha informado que las comunidades bacterianas del suelo contaminadas con cobre son significativamente más tolerantes a la vancomicina y la tetraciclina que las comunidades bacterianas del suelo de control (Pal et al. 2015). Además, las bacterias que albergan genes que confieren resistencia a ciertos iones metálicos, incluido el cobre, tienen significativamente más probabilidades de tener genes de resistencia a los antibióticos en comparación con las bacterias sin genes de resistencia a los metales (Pal et al. 2015). Por lo tanto, a pesar de las cantidades relativamente bajas de antibióticos utilizados en la producción de cultivos, su uso en combinación con otros productos de producción vegetal representa un factor de riesgo potencialmente importante para la selección y diseminación de microorganismos y genes resistentes de las plantas a los seres humanos y los animales.

Dicho esto, aquellos que abogan por el uso de antibióticos para controlar las enfermedades de las plantas señalan que no hay evidencia comprobada de que la resistencia se haya propagado de bacterias patógenas de plantas a patógenos humanos o animales a pesar de más de 50 años de uso continuo. De hecho, un estudio informa que la proporción de bacterias resistentes a los antibióticos fue mayor en un huerto que no había sido rociado con antibióticos en comparación con uno que había recibido rociados regulares con antibióticos (Yashiro y McManus 2012).