Roberto-Rafael-Ruiz-Santiago

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Efecto de las rizobacterias en el crecimiento vegetal de Phaseolus 
vulgaris L. y su interacción con insectos herbívoros 
TESIS 
 
Que presenta: 
Roberto Rafael Ruiz Santiago 
 
Como requisito parcial para obtener el grado de: 
Maestro en Ciencias en Horticultura Tropical 
 
Director de tesis: 
Dr. Horacio Salomón Ballina Gómez 
 
 
Conkal, Yucatán, México 
Junio, 2019 
 
 
 
i 
 
AGRADECIMIENTOS 
 
Al Dr. Horacio Salomón Ballina Gómez por sus grandes y puntuales contribuciones al presente 
trabajo, su paciencia, su dedicación, su disponibilidad, por la motivación y sobre todo por 
brindarme un enriquecimiento profesional y personal a base de su ejemplo. 
A mi comité de tesis conformado por el Dr. Esaú Ruiz Sánchez, y el Dr. Jairo Cristóbal Alejo, 
por sus grandes aportaciones, conocimientos, objetividad, por su tiempo y honestidad. 
A mis profesores por su calidad humana, abrirme las puertas y brindarme sus valiosos 
conocimiento, apoyo y consejo para la realización de la presente investigación. 
Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) por brindarme el apoyo económico 
para la realización de mis estudios de Maestría. Y la oportunidad de realizar una estancia en la 
Universidad de Costa Rica, para el escrito del Capítulo II. 
A mis padres Roberto Ruiz Pérez y Nidia del Jesús Santiago Chan por su apoyo incondicional 
que hizo posible en todos los niveles esta gran oportunidad. 
A mis amigos Angel Manuel Herrera Gorocica, Armando Lima Burgos por su apoyo 
incondicional, conocimientos de gran valor y los buenos momentos que hicieron de esto una 
experiencia más especial. 
 
 
 
 
 
ii 
 
 
CONTENIDO 
CAPÍTULO I 
1.1 INTRODUCCIÓN GENERAL……………………………………………………... 
 
1 
1.2 ANTECEDENTES…………………………………………………………………. 
 
2 
1.3 HIPÓTESIS…………………………………………………………………………. 
 
5 
1.4 OBJETIVOS………………………………………………………………………… 
 
5 
1.4.1 GENERAL…………………………………………………………………... 
 
5 
1.4.2 ESPECÍFICOS……………………………………………………………. 
 
6 
1.5 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL…………………………………………… 6 
 
1.6 LITERATURA CITADA…………………………………………………………… 
 
9 
 
CAPÍTULO II. EFFECT OF PLANT GROWTH PROMOTING BACTERIA (PGPR) 
IN INTERACTION WITH PHYTOPHATE INSECTS: A VISION OF 
METAANALYSIS ……………………………………………………………………… 
 
 
13 
 
 
2.1 ABSTRACT…..…………………………………………………………………… 
13 
 
2.2 INTRODUCTION………………………………………………………………… 
13 
 
2.3 MATERIALS AND METHODS…………………………………………..……… 
 
13 
 
2.3.1 DATA SELECTION………………………………………………………...… 
 
14 
 
2.3.2 EFFECT SIZES………………………………………………………… 
 
14 
 
2.3.3 DATA ANALYSIS……………………………………………………………… 
 
14 
 
2.4 RESULTS…………………………………………………………………………... 
 
14 
 
2.4.1 HETEROGENEITY AND GENERAL EFFECT …………………………… 
 
14 
 
2.4.2 PLANT GROWTH……………………………………………………... 
 
15 
 
2.4.3 PERFORMANCE OF INSECT HERBIVORES……………………………... 
 
16 
 
 
 
iii 
 
2.4.4 VARIATION AMONG INSECT HERBIVORES …………………………… 17 
 
2.5 DISCUSSION……………………………………………………………………… 
2.5 CONCLUSIONS………………………………………………………………...… 
18 
20 
 
2.7 REFERENCES……………………………………………………………………. 
 
 
20 
CAPÍTULO III. EFECTO DE LA ASOCIACIÓN DE Rhizobium etli - Phaseolus 
vulgaris L SOBRE EL CRECIMIENTO VEGETAL Y LA PREFERENCIA DE Bemisia 
tabaci………………………………………………………………………………………………. 
 
 
 
26 
3.1 RESUMEN………………………………………………………………………… 
 
26 
3.2 INTRODUCCIÓN…………………………………………………………..……………. 
 
26 
3.3 MATRIALES Y MÉTODOS……………………………………………………………… 
 
27 
3.3.1 INOCULACIÓN DE Rhizobium etli………………………………………….……... 
 
27 
3.3.2 EVALUACIÓN DE CRECIMIENTO VEGETAL…………………………………... 
 
27 
3.3.3 EVALUACIÓN DE PREFERENCIA Y OVIPOSICIÓN DE Bemisia tabaci…… 
 
28 
3.3.3.1 ANÁLISIS ESTADÍSTICOS………………………………………………….……… 
 
28 
3.4 RESULTADOS ……………………………………………………………………………. 
 
28 
 3.4.1 CRECIMIENTO VEGETAL……………………………………………………………. 
 
28 
3.4.2 PREFERENCIA Y OVIPOSICIÓN DE Bemisia tabaci..………………….………... 
 
30 
3.5 DISCUSIÓN ….……………………………………………..………………..……………. 
 
31 
3.5 CONCLUSIONES…………………………………………………………………. 
 
32 
3.6 LITERATURA CITADA………………………………………………………….. 
 
55 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
iv 
 
 
ÍNDICE DE FIGURAS 
CAPÍTULO II 
 
 
Figure 1. Effect size of PGPR on plant growth and performance of insect 
herbivore……………………………………………………………………................. 
 
 
15 
Figure 2. Effect size of plant growth among genus of bacteria and plant families. 
……………………………………….……………………… 
 
 
16 
Figure 3. Effect size of insect herbivore performance among genus of bacteria and plant 
families ……………………………………………………………………… 
 
 
17 
Figure 4. Effect size (mean and 95% confidence interval) of PGPR on insect performance 
among feeding guilds …………………………............. 
 
 
18 
CAPITULO III 
 
 
Figura 1. Efecto de la inoculación de R. etli sobre el crecimiento vegetal en P. vulgaris 
………………………… 
Figura 2. Efecto de la inoculación de Rhizobium etli sobre el crecimiento de biomasa de 
raíz en Phaseolus vulgaris L……………………………………………………………….. 
Figura 3. Efecto de la inoculación de R. etli sobre el número de nódulos en Phaseolus 
vulgaris ……………………………………………………………………………………. 
Figura 4. Efecto de la inoculación de Rhizobium etli sobre la oviposición de Bemisia 
tabaci en Phaseolus vulgaris L……………………………………………………………. 
Figura 5. Efecto de la inoculación de Rhizobium etli sobre la preferencia de adultos de 
Bemisia tabaci……………………………………………………………………………………… 
 
29 
 
30 
 
30 
 
31 
 
31 
ÍNDICE DE CUADROS 
CAPÍTULO II 
 
 
Table 1. Heterogeneity statistics for each model in the plant growth and performance 
of insect herbivore frequency analysis……………………….…………………………….. 
 
 
15 
 
 
 
 
 
 
1 
 
CAPÍTULO 1 
1.1 INTRODUCCIÓN GENERAL 
Todos los organismos dentro de un ecosistema están inter-conectados unos con otros por 
medio de cadenas alimenticias y redes tróficas (Hunter & Price, 1992; Ohgushi, 2005); y la 
comunicación entre ellos es facilitada por señales químicas presentes en el medio ambiente 
(Turlings & Wäckers, 2004; Ohgushi, 2005; Poelman et al., 2008). Aparte de los efectos bien 
documentados de la presencia-ausencia de PGPR en los niveles totales de nitrógeno y los 
consiguientes efectos sobre los herbívoros, los mecanismos subyacentes a los cambios mediados 
en la resistencia de las plantas a los herbívoros son poco conocidos (Dean et al., 2014) 
La relación entre las plantas de leguminosas y la fijación de nitrógeno de los rizobios es uno 
de los ejemplos más conocidos del mutualismo biológico, y sus beneficios se han aprovechado 
durante mucho tiempo para mejorar el rendimiento de los cultivos agrícolas. (Herridge et al., 
2008). 
Investigaciones recientes indican que las asociaciones entre plantas y la microbiota mutualista 
del suelo, no solo influye en el crecimiento de la planta, sino que también afecta centralmente el 
resultado de las interacciones entre plantas y organismos de niveles tróficos superiores como 
herbívoros y patógenos (Van der Putten et al., 2001; Bonte et al., 2010, Pineda et al., 2010). Si 
bien muchos estudios ecológicos se centran en los efectos de abajo hacia arriba de los hongos 
micorrízicos (Koricheva et al., 2009), los efectos ecológicos de las bacterias colonizadoras de 
N2- son comparativamente poco estudiados (Dean et al., 2009; Kempel et al., 2009; Thamer et 
al., 2011). 
 
 
2 
 
Es por lo anterior que, en este estudio, primeramente, se analizó el efecto de las bacterias 
fijadoras de nitrógeno en el crecimiento vegetal y su interacción con los insectos fitófagos a través 
de un meta-análisis. Y posteriormente, se evaluaron los efectos en cascada de la bacteria fijadora 
de nitrógeno Rhizobium etli en el crecimiento del frijol común (Phaseolus vulgaris L.), y en la 
oviposición y preferencia de la mosca blanca (Bemisia tabaci). Con la finalidad de generar 
información que nos permita integrar y encontrar patrones consistentes en los factores que 
influyen en el impacto de las PGPR en estos organismos. 
1.2 ANTECEDENTES 
En las dos últimas décadas, una de las áreas de estudio que actualmente estánimpactando 
en la agricultura, es la de aplicación de biofertilizantes a través del empleo de microorganismos 
como bacterias y hongos que viven en intercambio con las plantas, lo cual ha resultado muy 
positivo para fertilizar diversos cultivos (Crossman et al., 1987). 
La relación entre las plantas de leguminosas y la fijación de nitrógeno a los rizobios es 
uno de los ejemplos más conocidos del mutualismo biológico y sus beneficios se han explotado 
desde hace tiempo para mejorar el rendimiento de los cultivos agrícolas (Herridge et al., 2008). 
La inoculación de una planta de leguminosas, por una cepa de rizobios compatible, induce 
cambios físicos y químicos en la planta que facilitan la transferencia de carbono y nutrientes entre 
las raíces del huésped y los rizobios. Estos cambios están fuertemente influenciados por el 
genotipo de la cepa bacteriana asociada: diferentes cepas de rizobios pueden tener efectos 
distintos sobre las características del mutualismo, incluida la eficiencia de fijación de nitrógeno, 
la química foliar y la aptitud general de la planta (Burdon et al., 1999; Lafavre y Eaglesham, 
 
 
3 
 
1986). De igual forma se espera que estos efectos específicos de la cepa afecten las interacciones 
de la planta con otros organismos, como los herbívoros. 
En distintos estudios se han aislado diferentes especies de bacterias endofíticas de las 
plantas, y la mayoría pertenecen a los géneros Pseudomonas, Bacillus, Enterobacter y 
Agrobacterium. En ciertos estudios se ha encontrado que las plantas tratadas con bacterias 
benéficas pueden promover el crecimiento de las plantas, así como desarrollar mecanismos de 
defensa persistentes contra plagas que pueden activarse sistémicamente a través de la exposición 
de estas plantas al estrés, ya sea daño por foliar, por insectos o por plagas y enfermedades 
(Azevedo et al., 2000). 
Algunos microorganismos pueden formar una asociación cercana con plantas que pueden 
ser perjudiciales o beneficiosas para las plantas. La asociación de Rhizobium ha sido ampliamente 
explorada en los nódulos de raíces de las leguminosas donde fijan el nitrógeno atmosférico; pero 
estudios recientes, también sugieren que Rhizobium puede exhibir actividades de promoción del 
crecimiento de plantas (PGPR) con no leguminosas (Yanni et al., 1997). Las PGPR no solo 
participan en la promoción del crecimiento vegetal, sino que también se consideran los mejores 
agentes de control biológico, ya que tienen el potencial de suprimir la población de 
microorganismos patógenos e inducir la resistencia sistémica en las plantas contra enfermedades 
(Yunus et al 2016). 
Investigaciones recientes indican que las asociaciones entre plantas y la microbiota 
mutualista del suelo no solamente influyen en el crecimiento de la planta, sino también afectan 
centralmente el resultado de las interacciones entre plantas y organismos de niveles tróficos 
superiores como herbívoros y patógenos (Van der Putten et al., 2001; Bonte et al., 2010, Pineda 
et al., 2010). A pesar de centrarse en las interacciones planta-microbio, poco se sabe acerca de la 
 
 
4 
 
interacción tripartita (microorgamismo, planta insecto) de los microorganismos del suelo 
asociados a plantas, las plantas y los niveles tróficos superiores (Goverde et al., 2000; Gehring y 
Whitham, 2002; Gange et al., 2003; Bezemer et al., 2004). Esto es sorprendente ya que las 
bacterias fijadoras de nitrógeno juegan un papel clave para los ciclos de nitrógeno globales y 
locales (Sprent y Sprent, 1990). Entre ellas, las leguminosas Fabaceae asociadas con la fijación 
de nitrógeno a los rizobios tienen una enorme importancia económica y ecológica (Wardle, 2002). 
La relación coevolucionada entre las leguminosas y los rizobios se caracteriza por el 
suministro de nitrógeno fijo del socio microbiano a la planta, a cambio de recursos de carbono 
producidos por la planta y un nódulo protector de la raíz dentro del cual viven las bacterias (Lee, 
y Hirsch, 2006). Los cambios subyacentes en la señalización de la planta huésped y la calidad 
nutricional debido a esta asociación con los rizobios, pueden influir en los herbívoros. La reacción 
inicial de las plantas hospedantes a la colonización por rizobios se asemeja a la respuesta a los 
patógenos, pero esta estimulación del sistema inmune de la planta se suprime posteriormente a 
medida que se inicia la señalización simbiótica (Zamioudis et al., 20012). En tanto que continúa 
la interacción, las plantas leguminosas ejercen un grado significativo de control sobre su mutismo 
facultativo con rizobios, modulando la intensidad de la asociación en respuesta a varios factores, 
particularmente los niveles de nitrógeno del suelo (como se explica más adelante). La supresión 
vegetal de la nodulación parece activarse mediante la señalización de moléculas de los brotes, 
que incluyen las fitohormonas: ácido salicílico (SA) y ácido jasmónico (JA), que han sido 
implicadas previamente en defensas vegetales inducidas contra herbívoros (Chen et al., 2005). 
Si bien la mayoría de los estudios sobre la función ecológica de las interacciones 
mutualistas, planta y microrganismos, se centran en los efectos de los hongos micorrízicos en 
plantas y organismos asociados a las plantas, los efectos ascendentes específicos de las bacterias 
 
 
5 
 
colonizadoras fijadoras de nitrógeno siguen siendo difíciles de alcanzar (Sprent, 2001; Van der 
Putten et al. 2001; Van der Heijden y otros 2006, 2008). 
Aunque los beneficios de la fijación microbiana de nitrógeno para las plantas se han 
estudiado a gran profundidad, los costos asociados para los huéspedes y los efectos sobre otros 
organismos asociados a las plantas no se conocen bien. Esto parece tener particular impacto, en 
términos de los efectos producidos; los simbiontes microbianos fijadores de nitrógeno influyen 
en los mecanismos de las defensas de las plantas; y por lo tanto, en los niveles tróficos superiores. 
Las defensas vegetales pueden contribuir a una mejor forma física frente a la herbivoría; sin 
embargo, los costos de mantener las defensas frente al crecimiento y la reproducción puede dar 
lugar a restricciones de asignación de recursos (Coley et al., 1985; Herms y Mattson, 1992). 
1.3 HIPÓTESIS 
La adición de rizobacteria fijadora de nitrógeno afecta de manera positiva el crecimiento 
de Phaseolus vulgaris L. así como el desarrollo de defensas físicas en sus características foliares 
que a su vez ocasiona la presencia y actividad de insectos en la planta. 
1.4 OBJETIVOS 
1.4.1 General 
 Determinar el efecto de la inoculación con rizobacterias en el crecimiento y daño por 
fitófagos de Phaseolus vulgaris L. 
1.4.2 Específicos 
 Analizar la influencia de las rizobacterias en el crecimiento y su interacción con insectos 
fitófagos a través de un meta-análisis. 
 
 
6 
 
 Determinar el crecimiento de Phaseolus vulgaris L. en respuesta a la inoculación de la 
rizobacteria Rhizobium etli en condiciones de campo experimentales. 
 Analizar el efecto de Rhizobium etli sobre la oviposición y preferencia de Bemisia tabaci 
en plantas de Phaseolus vulgaris L. en condiciones controladas. 
1.5 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 
El presente trabajo está integrado por dos etapas: 1) la realización del meta-análisis y 2) los 
bioensayos de crecimiento y rendimiento de de Phaseolus vulgaris L: así como la preferencia de 
Bemisia tabaco, los cuales se realizaron en áreas experimentales del Instituto Tecnológico de 
Conkal, ubicada en Yucatán, México, (21° 05´ N y 89° 32´ O). 
 
 
 
7 
 
 
Primera etapa: Meta-análisis 
Formulación de preguntas de estudio 
Localización de estudios: 
Bases de datos electrónicas y palabras clave. 
Extracción de trabajos ubicados en la 
bibliografía 
Proceso de inclusión-exclusión: 
Revisión del contenido de cada artículo 
Extracción de datos y generación de la base 
de datos 
X̅ testigo y X̅ tratamientoS testigo y S tratamiento 
Tamaño del efecto 
Número de seguridad 
Heterogeneidad entre y dentro de grupos 
Análisis de datos 
 
 
8 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Segunda etapa: 
Bioensayos de crecimiento Phaseolus v. L – preferencia Bemisia tabaci. 
Oviposición y preferencia en 
invernadero 
Crecimiento y rendimiento en 
campo 
Efecto de la inoculación de Rhizobium etli sobre el crecimiento 
de Phaseolus vulgaris L y la preferencia de Bemisia tabaci. 
Análisis de datos 
Diseño factorial de3x2 
(inoculación Rhizobium y no 
inoculación) con un arreglo 
y (tiempo, con tres niveles). 
Variables: 
Número de huevos y adultos de 
Bemisia tabaci 
Variables: 
Crecimiento y rendimiento de 
Phaseolus vulgaris L 
Diseño factorial de3x2 
(inoculación Rhizobium y 
no inoculación) con un 
arreglo y (tiempo, con tres 
niveles). 
 
 
9 
 
1.6 LITERATURA CITADA 
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13 
 
EFFECT OF PLANT GROWTH PROMOTING BACTERIA (PGPR) IN INTERACTION WITH 
PHYTOPHAGUES INSECTS: A VISION OF METAANALYSIS 
Roberto-Rafael-Ruiz-Santiago1,Horacio-Salomón-Ballina-Gómez1*, Esaú-Ruiz-Sánchez1, Jairo-Cristóbal-Alejo1, 
Angel-Manuel-Herrera-Gorocica1, Laura-Yesenia-Solís-Ramos2 
1Tecnológico Nacional de México, Instituto Tecnológico de Conkal, Avenida Tecnológico s/n, C.P. 97345, Conkal, 
Yucatán, México. Tel. 01 (999) 9-12-41-30 Ext. 121. 
2Biotecnología de Plantas, Escuela de Biología, Universidad de Costa Rica, Sede Rodrigo Facio, San Pedro, Costa 
Rica. 
* Corresponding author: horacio.ballina@itconkal.edu.mx 
Abstract: 
In recent years, the effect of plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) has been studied through its impact on 
the highest trophic levels, as well as to develop persistent defense mechanisms against pests. While there are several 
studies on the use of PGPR in growth, responses to the interaction of phytophagous insects are varied and complex, 
so a systematic study is necessary to offer clear conclusions on the subject. Our study shows that PGPRs generally 
benefit the growth of plants and decrease the stability of defoliating insects. The use of PGPR promoted the plant 
growth in most of taxonomic families, this pattern was observed in the same way in the PGPR genera. In insect 
performance only the PGPR Rhizobium and Bacillus genera showed a clear decrease in insect performance. For the 
families of the plants, it was the Brassicaceae and Solanaceae that showed negative effects on the performance of the 
insects. The use of PGPR showed a negative effect in the group of sucking insects. In contrast, the performance of 
insects in chewing insects did not show a null effect. The performance variables of the insects were higher in the 
survival and density of the sucking insects. 
Keywords: Meta-analysis, resistance, tri-trophic interaction, insects. 
Introduction 
All organisms within an ecosystem are interconnected through trophic networks (Hunter and Price 1992; 
Ohgushi 2005), this communication is facilitated by signals present in the environment (Ohgushi 2005; Poelman et 
al. 2008). The case of microbial symbionts of plants that live in the soil as nitrogen-fixing bacteria can have important 
impacts on plant ecology through influences on soil fertility, plant growth and interactions between plants and other 
organisms (Bennett and Bever 2007; Laguerre et al. 2007). In addition to the well-documented effects of the presence 
and absence of rhizobia on total nitrogen levels and the consequent effects on herbivores, the mechanisms underlying 
the rhizobia and the mid-changes in plant resistance to herbivores are poorly understood (Dean et al. 2014). In recent 
years the effect of plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) has been studied through its impact on higher trophic 
levels (Van der Putten et al. 2001; Bonte et al. 2010; Pineda et al. 2010). In several genera it has been shown that 
plants treated with PGPR can promote the plant growth, as well as develop persistent defense mechanisms against 
pests (Azevedo et al. 2000). These compensations can be given by phytostimulators or by suppressing diseases and 
pests of plants (Lugtenberg and Kamilova 2009; Pineda et al. 2010; Shoresh et al. 2010; Van Wees et al. 2008). 
Considering that PGPR and other soil microbes synthesize different plant hormones for growth (Shari fi-Ryu 2016), 
it is not surprising that these microbes can trigger cascading effects towards herbivorous insects, both negatively and 
positively (Hartley and Gange 2009). In the case of PGPR, they can provide an additional food supply for herbivores 
by stimulating the plant growth and improving the nutritional quality of the host plant of the herbivore, as well as it 
can increase the resistance of the herbivore attack on the ground (Pineda et al. 2010; Ahemad and Kibret 2014). 
Although many ecological studies focus on the bottom-up effects of mycorrhizal fungi (Koricheva et al. 
2009), in addition to this, the ecological effects of N2-colonizing bacteria are comparatively poorly studied (Dean et 
al. 2009; Thamer et al. 2011), and this relative allocation of resources towards morphological and defense traits is 
considered limited by compensations with the plant growth (Herms and Mattson 1992). While there are several 
studies on the use of PGPRs in growth, there are varied responses on the interaction of Phytophagous insects so there 
is a need for a systematic study to give clear conclusions on the subject. (Dean et al. 2009; Kempel et al. 2009; 
Katayama et al. 2010). 
Our study would help to clarify the general patterns of plant interactions with symbiotic microorganisms 
and their impact on herbivorous insects. In this context, this work integrates a meta-analysis of independent studies 
on the effects of (PGPR) on plant growth and its interaction with phytophagous insects. The analysis was divided 
into plant growth, family of plants, genus of bacteria, type of insect and its interaction to insect plant inoculation. 
Materials and methods 
 
 
14 
 
Data selection 
The studies were obtained from electronic databases in: Only Library, Science Direct, Springer Journal, 
Taylor & Francis and Wiley Online Library. To obtain relevant information on the effects of PGPR, the search terms 
were: Bacteria, promotion, plant, growth, tri-trophic interaction, resistance, insect, induction, defense, growth, deter, 
herbivores. The citations of the studies found in the search were also included. For this meta-analysis the data were 
included if the studies met the following criteria: 1) the studies were carried out after the year 2000. 2) The studies 
had to evaluate the effect of the inoculation of bacteria that promote growth and its impact on defoliating insects. 3) 
The studies reported data on growth, leaf consumption, incidence, leaf damage, leaf area, leaf biomass, root biomass, 
total biomass, number of leaves and root length. 4) the studies had to be presented in English and published in the 
literature reviewed by experts. 5) The studies provided the means, sample sizes and measures of variance (standard 
deviation or standard error) for a control group and an experimental group. Data from a single article that reported 
more than one plant family, PGPR genus, growth variable, leaf damage type, and insect type, were considered 
independent studies. Plant growth referred to the response in promoting growth in the plant group by family or in the 
PGPR group by genus. Insect performance referred to the performance of defoliating insects in interaction with plants 
inoculated with PGPR. Variation between insect guilds, referred to the type of insects, chewing or sucking, and their 
effects in interaction with plants inoculated with PGPR. 
Effect sizes 
To calculate the size of the effects of each variable, the mean, sample size and deviation were obtained for 
the control and experimental groups. If the studies did not provide this information, univariate statistical data (F, t 
and p) were used to calculate the effect size (Rosenberg et al 2002). All standard error values were transformed into 
standard deviation according to the equation: SD = SE √n, where SD is the standard deviation, SE is the standard 
error n is the sample size. 
Data analysis 
The effect size was calculated by Hedges: d = [(XO-XY)/s] J, where XO is a response to the control group, 
XY is the average response of the experimental group, s is the combined SD and J is the factor of correction for the 
bias due to the sample size (Gurevitch and Hedges 2001). The analysis was carried out with the statistical program 
Meta Win 2.1 using the fixed effects model (Rosenberg et al 2002). The confidence intervals were generated at a 
confidence level of 95% (bootstrap with correction of bias) for all effect sizes with 999 interactions. The effects were 
considered significant if the confidence intervals did not overlap with zero. 
To evaluate if the categorical groups (Insect performance, plant growth and insect performance among insect guilds) 
were homogeneous with respect to the effect size, the heterogeneitywithin each group (Qw) and among groups (QB) 
were calculated and the significance was evaluated by 2. 
The risk of bias in the data set was assessed by the security number (nfs), using the Rosenberg method 
(Rosenthal 1979; Rosenberg 2005). The nfs indicate the number of non-significant, unpublished or missing studies 
that should be added to the meta-analysis to change the results from significant to non-significant. The results are 
considered robust when the nfs is greater than 5n + 10, where n is the number of studies (Rosenthal 1979). 
Results 
Heterogeneity and general effect. 
A total of 166 studies were obtained, only 36 met the selection criteria. We synthesized 261 studies for plant 
growth, 194 studies for performance of insect herbivore, and 209 for feeding guilds. For the meta-analysis, the 
positive effect of PGPR is indicated by negative values in the variables insect performance and for feeding guilds, 
and positive values in the variable plant growth. 
Overall, PGPRs had a significant effect on plant growth, insect performance, and insect guilds. For plant 
growth the PGPRs produced a positive effect size of 0.3607 (Bias % CI=0.3046 to 0.4349). Instead for insect 
performance the inoculations of PGPR produced a negative effect size of -0.2483 (Bias % CI= -0.4004 to -0.1119) 
(Fig 1; Table 1). 
 
 
15 
 
 
Figure 1. Effect size (mean and 95% confidence interval) of PGPR on plant growth and performance of insect 
herbivore. The number of point samples used to calculate each mean is shown for each analysis. Means with 
confidence intervals that did not overlap with zero were considered significant. n: sample size; nfs: failsafe number; 
*: indicate statistical robustness of nfs. Mean effect size (E++) and 95% Bias CI are presented for all response 
variables. 
Table 1. Heterogeneity statistics for each model in the plant growth and performance of insect herbivore frequency 
analysis. 
 Plant growth Insect performance 
 Df QB P Df QB P 
Full model 270 2260.3 <0.0001 270 2260.2521 <0.0001 
Genus of bacteria 6 23.083 <0.0001 6 101.26 <0.0001 
Plant Family 3 34.609 <0.0001 4 97.3012 <0.0001 
Df: degrees of freedom; QB: variation in effect size explained by the model. 
Plant growth 
The analysis of plant growth among the genera of PGPRs showed, that most of the PGPRs were significant 
on plant growth, except in the genera Bradyrhizobium and Rothia. However, only Rhizobium and Bacillus were 
robust in plant growth. On the other hand, these results showed a neutral and robust effect derived from the genus 
Rothia. 
Through all the studies, the PGPRs showed a positive significant effect on plant growth in all families. The 
highest effect in plant growth promotion was on the Poaceae family. 
 
 
16 
 
 
Figure 2. Effect size (mean and 95% confidence interval) of plant growth among genus of bacteria and plant families. 
The number of point samples used to calculate each mean is shown for each analysis. Means with confidence intervals 
that did not overlap with zero were considered significant. n: sample size; nfs: failsafe number; *: indicate statistical 
robustness of nfs. Mean effect size (E++) and 95% Bias CI are presented for all variables of responses. 
Performance of insect herbivores 
In general, most of the all genus of PGPR did not show robust effects on the performance of insects; except 
in Bacillus that did show a significant decreased. Similarly, the PGPRs only diminished in a robustness form the 
performance of insects in the plant families Cucurbitaceae and Brassicaceae (Fig. 3). 
 
 
17 
 
 
Figure 3. Effect size (mean and 95% confidence interval) of insect herbivore performance among genus of bacteria 
and plant families. The number of point samples used to calculate each mean is shown for each analysis. Means with 
confidence intervals that did not overlap with zero were considered significant. n: sample size; nfs: failsafe number; 
*: indicate statistical robustness of nfs. Mean effect size (E++) and 95% Bias CI are presented for all variables of 
responses. 
Variation among insect herbivores 
When we analyzed studies about the effect of the PGPRs on the performance of herbivorous insects, we 
found two important groups of feeding guilds, such as chewing and sucking insects with statistically significant 
difference (QB= 788.55, df=102, P<0.0001). However, only the group of sucking insects showed a robust negative 
response to inoculation with PGPRs with an effect size of -0.4389 (Bias% CI = -0.5614 to -0.3098). For the group 
of chewing insects, we found an effect size of 0.1718 (Bias% CI = -0.0854 to 0.4197) (Fig. 4). Interestingly when 
we partitioned each one of insect performance variable, we found that two specific variables such as weight, and 
preference drove the general null response of chewing insects; although these results were not statistically robust, 
they keep a certain tendency. Moreover, two variables such as consumption and survival showed a positive response 
to inoculation with PGPRs, even survival was the only variable statistically robust (Fig. 4). In the group of sucking 
insects, we showed that density and survival drove the negative response to inoculation with PGPRs in both cases 
the results were statistically robust (Fig. 4). 
 
 
18 
 
 
Figure 4. Effect size (mean and 95% confidence interval) of PGPR on insect performance among feeding guilds. 
The number of point samples used to calculate each mean is shown for each analysis. Means with confidence 
intervals that did not overlap with zero were considered significant. n: sample size; nfs: failsafe number; *: indicate 
statistical robustness of nfs. Mean effect size (E++) and 95% Bias CI are presented for all variables of responses 
Discussion 
Overall results reveal the effects of PGPR, their influences on plant growth and interaction with defoliating 
insects. Our main findings are the following: 1) The plant growth was highly induced by the genus Bacillus although 
other genus also benefited plant growth such as Pseudomonas, Rhizobium and Enterobacter. In addition, we showed 
that Poaceae was the plant family with higher effect on plant growth. 2) The response of PGPRs on the performance 
of the herbivore insects showed a lower activity of the insects on the Bacillus and Rhizobium group, however, only 
Bacillus showed robust results. The response of PGPR on the performance of the herbivore insects in plant families 
showed a negative tendency in all genus, only Cucurbitaceae, and Brassicaceae showed a robust lower activity of the 
insects. 3) We found variation in the insect guilds and insect performance to PGPRs, density of sucking insects for 
example, showed a negative and robust effect on the interaction with PGPRs. 4) In the other hand, the chewing 
insects showed a neutral response to PGPRs and only the survival increased robustly. 
Plant growth-genus PGPR and family plants 
A well-documented benefit of the PGPR have been found it in other plant species such as peppers (Herman 
et al. 2008), cabbage (Turan et al. 2014) lettuce (Chowdhury et al. 2013) and beans (Dean et al. 2014). Also, in 
Bacillus and Rhizobium the high stimulation in plant growth have been shown in studies used to improve the soil 
fertility, plant growth and the performance of important agronomic crops (Herman et al. 2008; Turan et al. 
2014;Chowdhury et al. 201; Dean et al. 2014); even in the case of Bacillus and Pseudomonas when are inoculated 
together with Rhizobium they can improve the plant growth (Guiñazu et al. 2010; Camacho 2001; Dashti et al. 1998; 
Srinivasan et al. 1996). Although the benefit produced by PGPRs is in different order of magnitude, in all cases its 
due to the results of synergy among plant species, the bacterial strains, plant species, climatic conditions, soil and 
stage of crop development (Mostasso et al. 2002, Asadi et al. 2005). In addition, each PGPR improves differentially 
the increase of IAA production, phosphate solubilization,ammonia production and siderophore production (Stajković 
et al. 2011). 
Insect performance Genus PGPR and family plants. 
Our study uncovered a tendency in the decrease of the performance of the insects by the inoculation of the 
genera Bacillus and Rhizobium, which reaffirms the growth promotion and the effects on the induction of chemical 
changes in plants triggered by Bacillus genus that even affect the activity of natural enemies and herbivores (Kloepper 
et al. 2004, Gange et al. 2012, Chowdhury et al. 2013). The fact that Bacillus decreased the insect performance more 
 
 
19 
 
strongly was expected, since that it has shown previously high suppression to population of insect pest; both in 
laboratory and field conditions. For example, Gadhave et al (2015) reported that inoculation increased systemic 
resistance induced by the inoculation of various species of Bacillus spp, through the activation of defensive signaling 
pathways of the plant (Brassica oleracea); which resulted in a decrease of the Brevicoryne brassicae aphid. Also, 
other two similar studies show negative effects of inoculation by PGPR Bacillus on general herbivorous insects 
(Vijayasamundeeswari et al. 2009; Valenzuela-Soto et al. 2010), results attributed to Bacillus modulation on the host 
plant resistance by manipulating the jasmonic acid (JA) (Valenzuela-Soto et al. 2010). The varied responses in the 
insect performance of the different genera can be explained by the differential expression of insect-responsive genes 
and insect-derived volatiles that trigger the priming in plants (Frost et al. 2008). For example, Pare et al. (2005) and 
Van Oosten et al. (2008) report that inoculation of Pseudomonas fluorescens did not improve the resistance of 
Arabidopsis against the specialists Pieris rapae L. In a similar study Pineda et al. (2012) reports its results based on 
the fact that the inoculation of PGPR affects the resistance against the pest in relation to the regulation of jasmonic 
acid (Pieterse et al. 2007, van Oosten et al. 2008). Interestingly, the results of these studies show that P. fluorescens 
primes Arabidopsis plants for enhanced expression of the LOX2 gene that responds to JA after feeding by suction by 
the generalist M. persicae, but not by the specialist B. brassicae. (Ellis et al. 2002; Moran et al. 2001; Mewis et al. 
2005. 
On the other hand, we found evidence that plant family has a potential role in the diminish of the insect 
performance. Other biological process that produce variation in such responses has already been recorded among 
them the primary and secondary metabolites of plants mediated by rhizobia, presence of other herbivores or 
pathogens and predators/parasitoids, microclimatic conditions and plant architecture (Denno et al. 1995; Rostás et 
al. 2003; Bonte et al. 2010). Interestingly, Fabaceae and Poaceae did not shown significant effects despite at least 
Fabaceae has been shown to have a high association with N-fixing bacteria (Sprent 1990). We believe this could be 
explained due to the associations could benefit the growth and nutritional quality and simultaneously influence their 
suitability for being a food resource for herbivores (Schädler et al.2007). In different studies it has been shown that 
the benefits of PGPR such as N2 fixation by rhizobia associated with legumes, increase the N content in the tissue of 
the host plant which represents a crucial parameter that determines the quality of the plant as a food source for the 
herbivorous insects. In addition, these effects can be linked to secondary chemicals and various chemotypes in plants 
and bacterial strain (Kempel et al. 2009; Katayama et al. 2010; Schädler et al. 2007; Chen et al. 2008). 
Variations among insect guilds 
We found variations among the feeding guilds in response to the presence of PGPR. The use of PGPR 
decreased the performance of insects, particularly in sucking insects, which is consistent with the mechanisms of 
defense on herbivores in plants. Labandeira (1997) mentions that, the feeding of herbivores causes mechanical 
damage, however, the degree of damage can vary greatly depending of feeding guilds, whether if they are chewing, 
or sucking insects. 
The difference between the feeding guilds may have due to a hormonal issue linked to plant defense. In 
different studies, Zarate et al. (2007) and De Vos et al. (2006) report the relationship on some growth hormones linked 
to the defense of plants such as jasmonic acid or salicylic acid (Verhagen et al. 2004). For example, while chewing 
insects are adversely affected by defenses mediated by jasmonic acid, sucking insects are also affected by the same 
defense pathways. However, it has been reported that phloem suckers appear to activate pathways of signaling of 
salicylic acid which counteracts the effects of jasmonic acid defenses through crosstalk, which increase the 
performance of insects (Thaler et al. 1999, Van Poecke and Dicke 2002), and as result of this, it is possible to find 
variations in the performance of insects among feeding guilds. 
We observed that the use of PGPR diminish the density of sucking insect. In previous studies it has found a 
negative correlation between plant growth with biological N-fixing and performance and abundance of aphids (Chau 
et al. 2005; Rutz et al. 1990; Schutz et al. 2008). While, the PGPRs only increased the survival and consume in 
chewing insects. These results may have related to the sap-feeder herbivores and chewing insects to benefit of higher 
N-content and other nutrient on plant tissues (Schoonhoven, et al. 2005). Nevertheless, the guild of chewing insects 
it is negatively affected by plant defenses mediated by jasmonic acid (Van Oosten et al. 2008; Zheng,et al. 2007; 
Howe and Jander 2008). Opposite to chewing insects, the guild of sucking insect can deal with plant defenses (Thaler 
et al. 1999; Van Poecke and Dicke 2002). Additionally, insect herbivory could induced alter on the volatile 
compounds of plants. For example, Peñaflor et al. (2011) recorded that density of laid eggs of the moth S. frugiperda 
 
 
20 
 
on maize plants suppress the emission of herbivore-induced plant volatiles (HIPV), which can act as attraction 
compound to natural enemies or repellent for herbivores insect (Xiao et al. 2012). 
The present meta-analysis uncovers critical global patters on the role of PGPRs on the plant growth, and the 
performance of the pest insects under several biological scenarios and in different plant species and taxonomic 
families; therefore, this information may establish the basis to direct new directions on the use of these organisms in 
the agroecosystems. 
Conclusions 
Our study shows that PGPRs benefits the plant growth in most plant families and taxonomic genera (except 
Rothia and Bradyrhizobium). Also, Rhizobium and Bacillus genera decreased the performance of herbivore insects 
mainly in suckers. The plant families with strongest negative effects on insect performance were Brassicaceae and 
Solanaceae. The performance variables most affected were survival and density of insects only in sucking insects. 
Acknowledgments 
The authors thank CONACyT Mexico for the M. Sc. Scholarship awarded to Roberto R. Ruiz Santiago. 
and the CONACYT mixed scholarship program, which allowed a stay at the University of Costa Rica, which 
allowed the realization of this study. 
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Author 
Year Plant species Plant species Insect species Dose 
Number 
of 
studies 
Abdul et al 2017 
Nicotiana 
tabacum Bacillus subtilis N/S 1×107 cfu/mL 6 
Badri et al 2012 
Arabidopsis 
thaliana Mix bacteria N/S N/S 22 
Ballhorn et al 2013 
Phaseolus 
lunatus L. Bradyrhizobium sp. 
Epilachna 
varivestis 1x10 5 cfu/mL 6 
Ballhorn et al 2015 Alnus rubra Frankia 100 mg/mL 2 
D’Alessandro 
et al 2014 Zea mays Enterobacter aerogenes 
Spodoptera 
littoralis 1x10 8 cfu /mL 9 
Dean et al 2014 Glycine max Enterobacter aerogenes Helicoverpa zea 1x10 6cells/mL 4 
Dean et al 2009 Glycine max Aphis glycines N/S N/S 12 
Dong et al 2011 
Arabidopsis 
thaliana Bacillus cereus N/S 5x10 8 cfu/mL 3 
Etesami 2010 Oryzia sativa L 
Bacillus 
amyloliquefaciens/Bacillus 
cereus N/S 5x10 8 cfu/mL 12 
Gadhave et al 2015 
Brassica 
oleracea 
Bacillus subtilis /Bacillus 
amyloliquefaciens 
Brevicoryne 
brassicae 1x10 8 cfu7mL 45 
Godschal et 
al 2015 
 Phaseolus 
lunatus L. Rhizobium N/S 1x107 cells/mL 3 
Hacket et al 2013 
Solanum 
tuberosum Rhizobium leguminosarum 
Hamiltonella 
defensa N/S 4 
Heath 2010 
Medicago 
truncatula Rhizobium Spodoptera exigua 1x10 6cells/mL 5 
Heorman et 
al 2008 
Capsicum 
annum Bacillus subtilis Myzus persicae 1x10 9cfu/mL 23 
Martinuz et 
al 2012 Curcubita pepo Rhizobium Aphis gossypii N/S 6 
Megali et al 2013 
Solanum 
lycopersicum 
L. 
Lactobacillus spp./ 
Streptococcus/ 
Saccharomyces spp 
 Spodoptera 
littoralis N/S 4 
Muqarab 2016 
Solanum 
lycopersicum 
L. 
Pseudomonas sp. /Rothia 
sp. 
Spodoptera 
littoralis 1x10 6cells/mL 18 
Nishita et al 2010 
Cicer 
arietinum Rhizobium N/S 1x10 5 cfu/mL 4 
Parisi et al 2014 
Trifolium 
repens/Lolium 
multiflorum Mix bacteria Aphis N/S 6 
Qi et al 2012 Oryzia sativa L Bacillus subtilis Sogatella furcifera 1x10 8 cfu mL 19 
Santos et al 2014 Zea mays 
rhizobacterium/Azospirillum 
brasilense Diabrotica speciosa 1×10 7 cfu/mL 5 
Senthilraja et 
al 2013 
Arachis 
hypogaea 
Pseudomonas fluorescens 
/B. bassiana Diabrotica speciosa 3 x 10 8 cfu/g 30 
Thamer et al 2010 
Phaseolus 
lunatus L. Rhizobium 
Epilachna 
varivestis N/S 15 
 
 
25 
 
Tonelli et al 2017 Glycine max 
Bradyrhizobium japonicum / 
Bacillus sp. N/S 1x109 cfu/mL 6 
Whitaker et 
al 2014 Glycine max 
Rhizobium 
fredii/Bradyrhizobium 
japonicum/B. elkani Aphis glycines N/S 6 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
26 
 
EFECTO DE LA ASOCIACIÓN DE Rhizobium etli - Phaseolus vulgaris L SOBRE EL 
CRECIMIENTO VEGETAL Y LA PREFERENCIA DE Bemisia tabaci 
 
EFFECT OF THE ASSOCIATION OF Rhizobium etli - Phaseolus vulgaris L ON THE 
PLANT GROWTH AND THE PREFERENCE OF Bemisia tabaci 
 
R. R. Ruiz Santiago, H. S. Ballina Gómez, E. Ruiz Sánchez, J. Cristóbal alejo. 
 
Tecnológico Nacional de México, Instituto Tecnológico de Conkal, Avenida Tecnológico s/n, 
C.P. 97345, Conkal, Yucatán, México. Tel. 01 (999) 9-12-41-30 Ext. 121. 
*Autor para correspondencia: 
ABSTRACT 
The effects of the association between nitrogen fixing bacteria Rhizobium etli and Phaseolus 
vulgaris L. on plant growth, their influence on the oviposition and preference of Bemisia tabaci 
were evaluated. For such effects, bean plants were established in sterilized soil. For the treatments 
two batches of plants were formed: plants inoculated with R. etli and non-inoculated plants 
(control). In the first experiment, plant growth and characteristics related to defense against 
phytophages were measured. In the second experiment, the preference and oviposition of Bemisia 
tabaci was evaluated by means of free choice and non-choice tests. The inoculation with R. etli 
favored some specific growth characteristics, such as leaf area and root length. The variables of 
defense against phytophages, as well as the preference of adults and the oviposition of B. tabaci 
were not different between inoculated and non-inoculated plants. 
Key words: Trophic interactions, Rhizobacteria, plant growth, Preference, Oviposition. 
 
RESUMEN 
Se evaluaron los efectos de la asociación entre la bacteria fijadora de nitrógeno Rhizobium etli y 
Phaseolus vulgaris L. en el crecimiento vegetal, su influenciaen la oviposición y preferencia de 
Bemisia tabaci. Para tales efectos se establecieron las plantas de frijol en suelo esterilizado. Para 
los tratamientos se formaron dos lotes de plantas: plantas inoculadas con R. etli y plantas no 
inoculadas (control). En el primer experimento, se midió el crecimiento vegetal y características 
relacionadas a defensa contra fitófagos. En el segundo experimento, se evaluó la preferencia y 
oviposición de Bemisia tabaci mediante pruebas de libre elección y no elección. La inoculación 
con R. etli favoreció algunas características específicas de crecimiento, como área foliar y 
longitud de la raíz. Las variables de defensa contra fitófagos, así como la preferencia de adultos 
y la oviposición de B. tabaci no fueron diferentes entre plantas inoculadas y no inoculadas. 
Palabras clave: Interacciones tróficas, Rizobacteria, crecimiento vegetal, Preferencia, 
Oviposición. 
INTRODUCCIÓN 
En la naturaleza, las interacciones tróficas son componentes básicos de casi todos los ecosistemas 
y a menudo están fuertemente influenciadas por fuerzas dadas de abajo hacia arriba y de arriba 
hacia abajo del suelo (McNeill y Southwood, 1978). Las interacciones entre las plantas y 
microorganismos de la rizósfera pueden afectar a manera de cascada a los insectos fitófagos en 
el follaje (Thamer et al. 2011; Dean et al. 2014). En la familia Fabaceae, la interacción con 
bacterias de la familia Rhizobiaceae, capaces de aprovechar una gran proporción del nitrógeno 
 
 
27 
 
atmosférico, resulta de gran importancia para el desarrollo de las plantas (FAO, 1984). Estas 
bacterias no solo participan en la promoción de crecimiento vegetal, sino que también pueden 
tener profundos impactos en la ecología de las plantas a través de influencias en las defensas en 
contra de insectos fitófagos, (Bennett y Beyer, 2007; Laguerre et al. 2007). La especie Rhizobium 
etli tiene una gran afinidad con varias especies de leguminosas y se ha utilizado comúnmente para 
mejorar los cultivos, como el frijol común, ya que es capaz de inducir la formación de nódulos 
fijadores de nitrógeno que estimulan el crecimiento y el rendimiento (Pirlak, 2006; Shaharoona 
et al. 2006; Tilak et al. 2006). Los mecanismos detrás del efecto sobre el crecimiento vegetal, se 
ha relacionado con el aumento en la captación de nitrógeno, síntesis de fitohormonas (auxina, 
citoquinina) y solubilización de minerales (Adesemoyea et al. 2010; Egamberdieva et al. 2010; 
Collavino et al. 2010; Robin et al. 2008). Los beneficios de la interacción no solamente se reflejan 
en el crecimiento vegetal, sino también en los insectos fitófagos (Yunus et al. 2016; Dean et al. 
2009; Kempel et al. 2009; Katayama et al. 2010). Los mecanismos por los que Rhizobium induce 
resistencia contra fitófagos son poco conocidos. Es por lo anterior que en este estudio se abordará 
el efecto de la inoculación de la bacteria Rhizobium etli en el crecimiento de Phaseolus vulgaris, 
así como en la oviposición y preferencia de Bemisia tabaci. 
MATERIALES Y MÉTODOS 
Los experimentos se realizaron en el Instituto Tecnológico de Conkal, ubicado en Conkal, 
Yucatán, México, (21° 05´ N y 89° 32´ O). Como planta hospedera se usó la especie de frijol 
común P. vulgaris L., la cual forma una estrecha asociación con las bacterias del suelo fijadoras 
de N2. La cepa bacteriana que se utilizó en el estudio se obtuvo del producto comercial Biofábrica 
Siglo XXI S.A. de C.V. RHIZOFER, cuyo ingrediente activo es la rizobacteria R. etli (específica 
para leguminosas cultivadas). Para llevar acabo los experimentos, el suelo usado para establecer 
las plantas de frijol, se esterilizó a 121°C por 20 minutos. En suelo esterilizado se establecieron 
dos grupos de plantas: grupo de plantas inoculadas y grupo de plantas no inoculadas (control). 
Inoculación de Rhizobium etli 
Para la inoculación de la bacteria se siguió la recomendación indicada en la etiqueta del producto 
comercial. El producto comercial contiene una concentración de R. etli de 12.7 x106 UFC/g. Para 
la aplicación, se diluyó 2.3 g en 1 L de agua. Con la mezcla se procedió a humedecer las semillas 
de frijol. El procedimiento anterior permitió adherir 1.76x105 UFC/g por semilla de P. vulgaris. 
Una vez inoculadas, las semillas se dejaron reposar por 2 horas en una manta extendida bajo 
condiciones de laboratorio. Con las semillas inoculadas se procedió con la siembra en charolas 
germinadoras. Se sembró además un lote de semillas sin inocular (control). Las plantas de 8 días 
de siembra, se trasplantaron en macetas de volumen 20 kg. 
Evaluación de crecimiento vegetal 
Para la evaluación de crecimiento vegetal, se establecieron 160 plántulas de P. vulgaris en un 
diseño factorial de 2  2 (Tratamiento/Días de crecimiento) con un arreglo completamente al azar, 
cada planta se consideró como unidad experimental, con 10 repeticiones por tratamiento. El 
estudio se llevó a cabo durante los meses de mayo–julio. Las plantas se mantuvieron en 
exclusorios de malla antiáfidos. Se midió el crecimiento del frijol, así como características 
relacionadas a defensas contra fitófagos. El experimento finalizó a los 60 días después del 
trasplante. Se midieron las variables de crecimiento aéreo: longitud del tallo (cm), número de 
hojas por planta, diámetro basal del tallo (mm), área foliar (cm2), área foliar especifica (SLA) 
 
 
28 
 
(g/cm2); las variables de crecimiento de raíz: longitud de raíz (cm) y biomasa de raíz. Además, se 
evaluó el número de nódulos de la raíz. Como variables de defensa contra fitófagos se midieron 
la dureza y espesor foliar. Las mediciones se realizaron cada 15 días. Durante el proceso 
experimental las condiciones ambientales fueron: temperatura promedio de 38.5ºC con máxima 
45.5ºC y mínima de 28.ºC, humedad relativa promedio de 60.8 % e intensidad de luz promedio 
de 0.040 µmol m-2 s-1. 
Evaluación de preferencia y oviposición de Bemisia tabaci 
En el experimento de interacción plantas hospedera – B. tabaci, se evaluó la preferencia y 
oviposición de B. tabaci sobre las plantas de frijol, a través de pruebas de libre elección (jaulas 
entomológicas) y no elección (jaulas clip) como lo describe Mouttet et al. (2011). Para esto las 
plantas se mantuvieron en crecimiento dentro de un invernadero. 
Para la prueba de libre elección, se preparó una cámara cúbica (40 x 40 x 35 cm) de metacrilato 
transparente, la cual en la parte superior contaba con agujeros circulares de 3.5 cm de diámetro. 
Todos los agujeros se ubicaron a una distancia 5.5 cm. En los agujeros se colocaron hojas de 
plantas de P. vulgaris inoculadas y no inoculadas, con la superficie abaxial hacia el interior de la 
cámara cúbica, donde se liberaron adultos de B. tabaci sin sexar, en promedio de 80 individuos 
por hoja. A las 72 h de la liberación de adultos, se contabilizó el número de huevos y número de 
adultos en cada hoja. Este ensayo se llevó a cabo al día 30 y 60 después del trasplante. 
Para la prueba de no elección, se usó la técnica de jaulas clip de acuerdo a Mouttet et al. (2011). 
Se establecieron jaulas clip cilíndricas de 3.5 cm de diámetro y 4 cm altura, hechas de vasos 
plásticos con clip metálico para sostener la jaula en la superficie de la hoja de abaxial. Las jaulas 
clip contaban con una abertura circular de 2.5 cm de diámetro en extremo que no estaba en 
contacto con la hoja. Mediante esa abertura circular se introdujeron los adultos de B. tabaci y se 
cubrió con una malla de nylon para la ventilación. En cada jaula clip se introdujeron 30 adultos 
de mosquita blanca sin sexar. Después de 72 horas de la introducción de los adultos a las jaulas, 
se contabilizó número de huevos en las hojas. El experimento llevó a cabo al día 30 y 60 después 
del trasplante. 
Análisis estadísticos 
Para la prueba de crecimiento estabilidad vegetal los datos fueron analizados a través de un 
modelo lineal generalizados mixtos (MLGM, McCullagh y Nelder, 1989), bajo una estructura 
factorial (tratamiento/tiempo)en un arreglo completamente al azar. Los datos de densidad de 
huevos y adultos en las hojas en las pruebas de preferencia fueron analizados por medio de una 
prueba estandarizada de t-student considerando una estructura factorial (tratamiento/tiempo); se 
utilizaron comparaciones pareadas de Bonferroni. Estos análisis se realizaron mediante el paquete 
estadístico Infostat/E para Windows. Todas las graficas se realizaron con el software Sigmaplot 
versión 12.0. 
 
RESULTADOS 
Crecimiento vegetal 
El crecimiento de las plantas inoculadas y no inoculadas fue similar en la mayoría de las variables. 
En las evaluaciones a los 1 y 15 días después del trasplante (DDT) no se observó diferencia 
significativa. Sin embargo, a partir del día 30 DDT se observó un aumento en el crecimiento 
vegetal en las plantas inoculadas (Figura 1). Las plantas inoculadas mostraron mayor biomasa 
 
 
29 
 
aérea (P <0.0001, Chi2 wald 73.19) y área foliar (P<0.0001, Chi2 wald 719.03) que las plantas no 
inoculadas en las evaluaciones 30, 45 y 60 DDT. Para las variables longitud tallo (P< 0.0004, 
Chi2 14.48) y número de ramificaciones (P<0.0001, Chi2 wald 49.03) se observó diferencia 
significativa entre plantas inoculadas y no inoculadas sólo en las evaluaciones 45 y 60 DDT. El 
número de hojas aumentó en el grupo de plantas inoculadas al día 30, sin embargo, el número de 
hojas disminuyó en las fechas posteriores y se mantuvo por debajo del grupo control hasta el fin 
del experimento (P<0.0001, Chi2 6.83). El diámetro del tallo no mostró diferencias significativas 
(P>0.05, Chi2 8.34). En el caso de características morfológicas de defensa foliar, éstas no 
mostraron diferencias significativas para grosor (P<0.0489, Chi2.2.31) y dureza foliar (P< 0.2167, 
Chi2 1.45), únicamente se encontró variación en el factor tiempo en relación a la variable grosor 
de la hoja (P< 0.0001, Chi2 7.29). 
 
Figura 1. Efecto de la inoculación de R. etli sobre el crecimiento vegetal en P. vulgaris L A) 
Biomasa aérea, B) Número de hojas, C) Aérea foliar, D) Número de ramificaciones, E) Diámetro 
 
 
30 
 
del tallo F) Longitud del tallo. n=6 (Benjamini & Hochberg <0.005) (*) indica diferencias 
significativas. 
En las variables de crecimiento de raíz, las plantas inoculadas mostraron aumento en la biomasa 
de raíz en las evaluaciones 45 y 60 DDT (P<0.0001, Chi2 wald 15.81). Sin embargo, la longitud 
de la raíz no mostró diferencias significativas entre los tratamientos (P<0.0044, Chi2 wald 8.95). 
En el caso del número de nódulos, esta variable mostró incremento significativo en los 45 y 60 
DDT (Figura 2 y 3). 
 
Figura 2. Efecto de la inoculación de Rhizobium etli sobre el crecimiento de biomasa de raíz en 
Phaseolus vulgaris L. n=6 (Benjamini & Hochberg <0.005) (*) indica diferencias significativas. 
 
Figura 3. Efecto de la inoculación de R. etli sobre el número de nódulos en Phaseolus vulgaris 
L. n=6 (Benjamini & Hochberg <0.005) (*) indica diferencias significativas. 
 
Preferencia y oviposición de Bemisia tabaci. 
La oviposición de B. tabaci en plantas de P. vulgaris fue similar en plantas inoculadas y no 
inoculadas, tanto en las evaluaciones de libre elección como de no elección. De igual forma la 
preferencia de adultos no mostró diferencias significativas entre plantas inoculadas y no 
inoculadas en la prueba de libre elección (Figura 4 y 5). 
1 15 30 45 60
B
io
m
as
a 
d
e 
ra
íz
0
2
4
6
8
Inoculado
Control
*
Días después del trasplante
1 15 30 45 60
N
ú
m
er
o
 d
e 
n
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d
u
lo
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0
10
20
30
40
50
60
70
Inoculado
Control *
*
Días después del trasplante
 
 
31 
 
 
Figura 4. Efecto de la inoculación de Rhizobium etli sobre la oviposición de Bemisia tabaci en 
Phaseolus vulgaris L. A) prueba de no elección n=30 B) prueba de libre elección n=80. 
(Bonferroni <0.005) (*) indica diferencias significativas. 
 
Figura 5. Efecto de la inoculación de Rhizobium etli sobre la preferencia de adultos de Bemisia 
tabaci en Phaseolus vulgaris L. prueba de libre elección n=80 (Bonferroni <0.005) (*) indica 
diferencias significativas. 
DISCUSIÓN 
El propósito de este estudio fue evaluar el aporte de Rhizobium etli en el crecimiento de Phaseolus 
vulgaris y su impacto en la preferencia y oviposición de Bemisia tabaci. Nuestros resultados 
mostraron que en las plantas inoculadas aumentó la biomasa aérea en fechas avanzadas después 
del trasplante, en algunas variables a partir de 30 DDT y en otros a partir de 45 DDT. Nuestros 
datos coinciden con los efectos beneficiosos del uso de cepas de Rhizobium spp. en diferentes 
especies de leguminosas reportado en diferentes estudios (Mostasso et al. 2002; Asadi et al. 2005; 
Mnasri et al. 2007). En el presente trabajo, el aumento dado por la asociación de R. etli 
específicamente en las variables de biomasa aérea, área foliar, número de ramificaciones, longitud 
de tallo, fue similar a lo reportado en otros estudios con cepas de Rhizobium spp. (Thamer et al, 
2011; Dean et al. 2014; Yadegari et al. 2010). 
Así mismo, en nuestro estudio se observó que la asociación de R. etli - P. vulgaris, aumentó el 
crecimiento de raíz en plantas de P. vulgaris. Esto concuerda con lo reportado por Yadegari et al. 
(2010), quien observó un aumento en la biomasa de raíz y una mejora en la nodulación de los 
Días después del trasplante
30 60
N
ú
m
e
ro
 d
e
 h
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s
0
20
40
60
80
100
Inoculado 
Control 
30 60
N
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ro
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 h
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e
vo
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0
10
20
30
40
50
B)A)
Días después del trasplante
30 60
N
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Inoculado
Control 
 
 
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grupos inoculados con Rhizobium sp. Como se sabe, un factor determinante en el efecto positivo 
del crecimiento vegetal por la inoculación de Rhizobium es la formación de nódulos (Heath y Lau, 
2011). En el presente estudio, el efecto de la inoculación en la formación de nódulos en la raíz de 
P. vulgaris se pudo observar claramente en los muestreos a los 45 y 60 DDT, lo cual comprueba 
la asociación entre esta leguminosa y R. etli. 
En este trabajo se evaluaron también los efectos de la asociación R. etli - P. vulgaris sobre la 
preferencia y oviposición del insecto fitófago B. tabaci. A pesar de que se observó un aumento 
en variables de crecimiento vegetal en plantas inoculadas con R. etli, hubo un efecto nulo en la 
preferencia y oviposición de B. tabaci. Si bien varios estudios han demostrado los efectos de la 
inoculación de Rhizobium en la respuesta a las plantas a insectos fitófagos (Thamer et al. 2010; 
Gadhave et al. 2015; Yadegari et al. 2010; Lau et al. 2008), en el presente estudio no se observó 
influencia de la inoculación por R. etli en la preferencia y oviposición de B. tabaci. El efecto de 
la asociación de Rhizobium y leguminosas sobre los insectos del follaje puede depender del 
aumento la producción de compuestos de defensa, como los alcaloides (Johnson y Bentley, 1991) 
y compuestos cianogénicos (Thamer et al. 2011). Además, los mecanismos de defensa dados por 
una mayor absorción de N como lo indica Bennett et al. (2006), pueden permitir que las plantas 
aumenten tanto la defensa como el crecimiento. Sin embargo, existen casos en los que los insectos 
seleccionan fitófagos plantas más vigorosas para alimentación y reproducción (Bolter et al. 1997; 
Hoy et al. 2000). A pesar que se conoce en detalle que la fijación de N2 por la asociación de 
Rhizobium spp. y leguminosas aumenta el contenido de N en las plantas (Sprent y Sprent, 1990), 
y que dicho N es un factor crucial que determina la calidad de la planta para los insectos fitófagos, 
(Schave et al. 2007; Chen et al. 2008) el conocimiento de las interacciones planta-Rhizobium 
sigue siendo ampliamente críptica. 
CONCLUSIÓN 
La inoculación de R. etli en el cultivo de frijol P. vulgaris produce un incremento en algunas 
variables de crecimiento vegetal como biomasa aérea, número de ramificaciones, área foliar y 
longitud de tallo. Sin embargo, la inoculación no afectó la preferencia