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Septiembre 2020 | Enfermedades

Manejo de inoculo de patógenos en cultivos agrícolas

La incorporación de agentes biológicos con capacidad de controlar estructuras de resistencia o reproductivas de los patógenos, especialmente cuando se trata de hongos, permite controlar el inoculo fuera de la planta. Así mismo, la disponibilidad de agentes biológicos de control cada vez más variados y más efectivos, abre nuevas oportunidades de manejo de los patógenos como alternativa a las viejas estrategias químicas.

Eduardo Donoso, Ing. Agrónomo M Sc. PhD. Director Investigación y Desarrollo  Bio Insumos Nativa.

Las nuevas exigencias en control de enfermedades en cultivos, así como la disponibilidad de agentes biológicos de control cada vez más variados y más efectivos, abre nuevas oportunidades de manejo de los patógenos como alternativa a las viejas estrategias químicas. Estas últimas basadas en aplicación de biocidas sobre las plantas, en función de los periodos residuales de estos productos y con más o menos consideraciones de la epidemiologia de los fitopatógenos. Esto sería el equivalente a ponerle rejas a los cultivos para que el patógeno no pudiera ingresa o tratar de matarlo una vez generada la infección. Pero la incorporación de agentes biológicos con capacidad de controlar estructuras de resistencia o reproductivas de los patógenos, especialmente cuando se trata de hongos, permite llevar la lucha a otros ámbitos, como es el caso de controlar el inoculo fuera de la planta.

Esto ha generado la necesidad de utilizar herramientas biogeográficas, aplicadas a los microorganismos, el objetivo de la biogeografía microbiana es establecer dónde y con cuánta abundancia viven los microorganismos y las razones de esto. Pudiendo proporcionar información sobre los mecanismos subyacentes, que generan esta abundancia y permite predicciones sobre dónde pueden sobrevivir ciertos organismos y cómo responden a los entornos cambiantes, por lo que es aplicable a otros campos es el caso de la fitopatología.

PATRONES BIOGEOGRÁFICOS MICROBIANOS

Los patrones biogeográficos microbianos son a menudo similares a los de los macroorganismos. Los microbios generalmente siguen patrones bien conocidos, como la relación de decadencia de distancia, la que indica que entre más lejanos dos ambientes, menores son las similitudes de las comunidades que las habitan; la relación abundancia-rango (a mayor abundancia, mayor rango de distribución de una especie) y el de la regla de Rapoport (un organismos viviendo en ambientes cercanos a los polos, tienen menores rango de distribución). Sin embargo, existen diferencias importantes entre los patrones biogeográficos de microorganismos y macroorganismo. Por ejemplo, los microbios pequeños pueden dispersarse a través de rangos y velocidades mucho mayores al viajar a través de la  atmósfera, en tanto que para los animales más grandes la dispersión es mucho más limitada debido a su tamaño. Como resultado, muchas especies microbianas se pueden encontrar en los hemisferios norte y sur, mientras que los animales más grandes se encuentran típicamente sólo en un polo en lugar de ambos.

Cuando se iniciaron las investigaciones de la biogeografía microbiana se asumió que exista una falta de patrones biogeográficos, debido a la alta dispersión y los grandes tamaños poblacionales de microbios se esperaba que -en última instancia- la distancia geográfica fuera irrelevante. Así se asumía el axioma de que “todo está en todas partes, pero el medio ambiente selecciona”, lo que ha llegado a significar que mientras el medio ambiente sea ecológicamente apropiado, las barreras geológicas son irrelevantes. Pero estudios recientes han demostrado la existencia de patrones que demuestran limitaciones geográficas al movimiento de los microorganismos, no solo procesos de selección locales. Más aun, en escalas de tiempo reducidas, como han sido las epidemias de bacteriosis del kiwi (PSA), por ejemplo, donde se han establecidos limitaciones a la dispersión de los patógenos, el desplazamiento fue principalmente por causas humanas, en especial por el movimiento de plantas. Esto genera consecuencias prácticas en el control de patógenos, que es la justificación de las barreras sanitarias, como las existentes en Chile para el cultivo de la papa. Otra consecuencia es que el inóculo de patógenos presentes en mi huerto, es más importante que el inóculo en el huerto de mi vecino.

La diversidad microbiana puede exhibir patrones estacionales llamativos en una sola ubicación geográfica. Esto se debe -en gran medida- a la latencia, una característica microbiana que no se ve en animales más grandes. Así los patógenos que infectan a plantas perennes pueden sobrevivir periodos adversos como son el invierno (temperaturas bajas) y los veranos (altas temperaturas y baja disponibilidad de agua), independientemente de si las plantas anfitrionas están creciendo activamente o están en receso. Existe una alta diversidad de mecanismos por los que los patógenos sobreviven a la ausencia de un hospedero viable. Patógenos como Pythium ultimum, Fusarium spp. y Rhizoctonia solani son habitantes del suelo, es decir, son capaces de sobrevivir indefinidamente como saprofitos. Por otra parte, otros hongos son colonizadores del suelo, es decir, son parásitos más bien especializados que generalmente viven en su anfitrión, pero puede sobrevivir en el suelo, durante períodos relativamente cortos de tiempo, como esporas resistentes o como saprofitos. En algunas áreas los hongos sobreviven por infección continua de plantas anfitrionas cultivadas, en especial en invernaderos y en frutales.

Las bacterias sobreviven mal cuando están presente en pequeñas cantidades y libres en el suelo, pero sobreviven bien cuando conforman agrupaciones conocidas como biofilms.

Tabla 1. Ejemplo de distintos valores de PAD (Potential Ascospore Dose), de Venturia inaequalis respecto a incidencia de daños en hojas, previo a caída de hojas y el efecto acumulativo de diversos métodos de reducción de inoculo utilizados en producción de manzanos.

LA IMPORTANCIA DEL TAMAÑO DEL INOCULO

Como vimos, la ubicación del inoculo es relevante, de la misma forma que lo es el tamaño de este. Así, por ejemplo, en el caso de la Sarna del Manzano, ocasionada por Venturia inaequalis, la forma de expresión de la enfermedad así como el manejo de esta dependerá del potencial de inoculo. Dentro de los indicadores de inoculo más utilizados, está el PAD (Potential Ascospores Dose), que estima la cantidad de ascosporas por metro cuadrado, donde valores (dependiendo del autor) mayores a  2.000 ascosporas/m2, indican un alto nivel de riesgo. La Sarna del Manzano puede ser manejada utilizando modelos climáticos que miden el  número de horas de follaje mojado y temperaturas (Tablas de Mills), indicando momentos de infección. Tradicionalmente en las horas de follaje mojado se contabilizan solo las ocurridas durante el día, pero varios estudios indican que con valores de PAD superiores a 1.000 ascosporas/m2, deberían considerarse también las horas de follaje mojado nocturnas.

Figura 1. Efecto de formulado de biocontroladores, parasitando Pseudotecios de Venturia inaequelis, para el control de Sara del Manzano.

Figura 2. Regresión de correlación entre numero de esclerocios viables de Botrytis cienera e incidencia de pudrición gris en vid vinifera.

Otro ejemplo se muestra en la tabla 1. Allí se calcula el PAD en función de la incidencia de lesiones foliares de Venturia en postcosecha, lo que nos da un incremento exponencial del PAD al aumentar la incidencia. En las filas inferiores se muestra el efecto de disminución de tres prácticas habituales de control, como es el barrido de hojas, para disminuir el área ocupada por estas hojas y utilizar las mismas como barrera para disminuir la liberación de ascosporas (50% de reducción); como el uso de urea para inhibir la formación de Pseudotecios (80%) y por ende de ascosporas; y la aplicación de un formulado de control biológico para parasitar los Pseudotecios ya formados (50% de reducción), como se muestras en la figura 1.

Al observar los resultados del ejercicio podemos ver que con una incidencia menor al 0,5%, aun sin medidas de manejo del inoculo, los niveles del PAD están bajo el umbral de riesgo (PAD <2.000), pero con un 1% y un PAD superior a 1.000 indica que ya se necesitan contar las horas de follaje mojado nocturnas, lo que incrementa la dificultad de manejo. Sin embargo, aun es manejable con las medidas de control de inoculo, pero con incidencias mayores aun con las medidas de control, los niveles de PAD son de alto riesgo. Esto nos indica la necesidad de mantener el control de patógenos, incluso cuando ya se ha cosechado la fruta y no pueden causar un daño económico en la temporada presente, aunque sí son altamente relevantes para la siguiente.

Otro ejemplo ilustrativo corresponde al control de esclerocios de Botrytis en diversos cultivos. En vid vinífera se logró obtener una correlación positiva entre el número de esclerocios y la incidencia de pudrición en racimos (figura 2), siendo en este caso los esclerocios una estructura de resistencia que consiste en micelio melanizado, lo que le permite sobrevivir largo tiempo, 18 a 24 meses en Botrytis cinérea y hasta 10 años en Slcetorinia esclerotorium.

Figura 3. Diversas estrucutras y tejidos con presencia de cuerpos frutales, que sirven como inoculo a hongos de madera.

En el caso de vides, se observó que los esclerocios eran capaces de explicar entre un 30 y 50% de la incidencia del patógenos, probablemente siendo más relevantes en condiciones áridas, donde disminuye la presencia de otras fuentes de inoculo. Otras fuentes de inoculo corresponden a estructuras reproductivas, tanto asexuales -como son picnidios, acervulos o simples conidióforos- y sexuales, como son peritecios, pseudotecios, chasmotecios, apotecios o basidiocarpos, los que se pueden encontrar en diversos tejidos y estructuras del campo, como se ve en la figura 3. Otras fuentes de inoculo corresponden al micelio presente en el tejido alternativo, ya sean restos del cultivo o plantas hospederas, lo que también es válido para bacterias y en algunos casos cancros generados por bacterias. Por ejemplo, en cerezo, kiwi y tomate, donde las exudaciones liberan una gran cantidad de bacterias fitopatógenas al medio (Figura 4).

Figura 4. Fuentes de inoculo de bacteria (PSA), liberada a traves de la exudacion en lloro de cargadores y cancros en madera.

Figura 5 Estructuras de Cytospora con y sin tratamiento biologico, mostrando efecto de este sobre la liberacion de inoculo.

Los manejos de estos inóculos están dados en tres niveles. Primero, evitar la formación de ellos, lo que se basa principalmente en medidas de control de las fases vegetativas; no solo con el objetivo de disminuir el daño económico en la presente temporada, sino también considerar la generación de inoculo para la siguientes. Buenos ejemplo son el caso de la Sarna del Manzano y el oídio de la vid, donde se considera que -desde pinta- el nivel de daño capaz de generar es irrelevante. Por esto, en muchos casos se detienen las aplicaciones permitiendo un incremento de las poblaciones de estos patógenos, lo que aumenta el potencial de inoculo para la temporada siguiente. En otros casos, posterior a cosecha, se detienen las aplicaciones, por ejemplo en Botrytis, Alternaria y Monilia, lo que permite que estos patógenos exploten las frutas que no fueron cosechadas, incrementando el inoculo para la temporada siguiente. Por esto, según las condiciones de historial del huerto y las exigencias de mercado, es recomendable hacer aplicaciones pre-invierno con el objetivo de eliminar esa fase vegetativa de los patógenos, previo a la formación inóculo.

El segundo nivel es la remoción física del inóculo como forma de disminuir la liberación de esporas o del patógeno, las técnicas varían de acuerdo con los distintos patógenos y los requerimientos para generar la infección. Entre los ejemplos ilustrativos está el barrido de hojas de manzanos para disminuir la superficie de hoja expuesta. Es decir, lograr apilar las hojas unas sobre las otras de manera de que las que queden abajo estén imposibilitadas de liberar las ascosporas presentes en los pseudotecios de Venturia en las hojas; esto también realiza en banano para control de Sigatoka negra. El enterrar o incorporar restos de plantas enfermas puede ser útil, cuando el patógeno no tiene capacidad de prosperar en el suelo, como es el caso de Xanthomonas en brasicas, donde la sobrevivencia en restos de plantas sobre el suelo puede superar los 8 meses, en tanto que al estar enterradas bajo 10 cm lo disminuye a solo 2. Pero en otros casos los tejidos infectados pueden liberar inoculo por más de 40 meses, como ocurre con el grupo de hongos de la familia Botryosphaeriaceae (Diplodia, Lasidiodiplodia, Fusicoccum, etc.) (figura 3), los que además liberan una alta cantidad de conidias, que no solo infectan cortes de poda, sino que pueden causar pudriciones de fruta en manzanos y paltos. Algo similar pasa con Cytospora en cerezos, en donde de la formación de cancros se genera tejido muerto que queda tanto en el árbol como en la hojarasca. Desde dicho material se generan peritecios o picnidios, que liberas esporas que son capaces de infectar yemas y dardos en temporada (Figura 5). En este caso, dada la presencia de madera enferma, se recomienda hacer la remoción de dicho material, tanto como sea posible. Se recomienda hacerlo a los menos 15 días previo al inicio de poda. Esto permite manejar un volumen menor de material, disminuye la cantidad de liberación de inoculo durante la poda y disminuye la probabilidad de que las herramientas de poda, pasen de una planta evidentemente enferma a una sana.

El tercer nivel es el manejo directo del inoculo ya formado. En el caso de bacterias se ha trabajado con el uso de compuestos cúpricos de alta residualidad, o bien el uso de biocontroladores que buscan colonizar estructuras de las plantas que sirven como reservorio. Este es el caso del uso de Nacillus en yemas de nogales y cerezos, para desplazar a Xanthomonas y Pseudomonas respectivamente. Para el caso de hongos, dados que estos en su mayoría tienen un inoculo basado en estructuras de resistencia (esclerocios), con bajo metabolismo o cuerpos fructíferos fuertemente melanizados, estos son bastante poco sensibles a fungicidas convencionales. Por esto tenemos que el control de Pseudotecios de Venturia inaequalis (Sarna del manzano), pueden ser reducidos por medio del uso de urea al 10% aplicado sobre la hojarasca. Pero de forma más amplia, el uso de biocontroladores, en especial los basados en Trichodermas, han mostrado un alto efecto sobre este tipo de estructuras, dada la predilección de Trichoderma por parasitar estructuras melanizadas.

Tabla 2. Ejemplo del efecto de agentes de control biológico (Mamull), sobre distintos inóculos de patógenos, en diversos cultivos y su efecto sobre la incidencia de dichas enfermedades.

En la tabla 2 se resumen los inoculo de patógenos controlados y su impacto en la incidencia de la enfermedad, siendo casos relevantes el control de esclerocios de vid, que además de generar efectos en la disminución de incidencia de Botrytis en vides, disminuye la frecuencia de cepas resistentes a fungicidas químicos (figura 6). De la misma forma el control Pseudotecios de Venturia, permite disminuir en forma significativa la severidad de la expresión de esta enfermedad (figura 7). En cerezos se ha evaluado el control de peritecios y picnidios de Cytospora (Figura 8), basidiocarpos de Plateado (figura 9) y en varios cultivos los inóculos de Botrytosphaeriaceas, donde aspersiones de Mamull han mostrado disminución de la prevalencia del inoculo en huertos de vides y paltos y con efecto en la reducción de pudrición calicinar en este último. En su mayoría estos manejos se realizan durante el invierno, aplicando sobre los restos de poda, pero también hay casos de aplicaciones en temporada, como en Ojo de buey en manzanos, donde se busca controlar el inoculo presente tanto en la hojarasca, como en los micro cancros en la madera, los que liberan su inoculo en periodos en que la fruta es susceptible de infección.

Es posible concluir que el manejo del inoculo de patógenos es relevante dentro de los predios agrícolas debido a que las limitaciones a la dispersión de los microorganismos hacen una valiosa disminución al interior del huerto, siendo esto mas significativo de lo que pueda llegar desde el exterior. Excluimos aquí los casos cuarentenarios.

Los manejos de este inoculo deben considerar modificaciones en las estrategias de manejo en cuanto a momentos de aplicación, así también generar medidas profilácticas y de separación de labores, que hagan logísticamente posible la reacción física de las fuentes de inoculo. Por último, la inclusión de agentes de control biológicos genera una nueva gama de alternativas para mejorar los programas de control ya existentes, al incluir nuevos momentos y mecanismos de control, permitiendo una reducción significativa de los daños económicos de estos, con un bajo costo y de forma ambientalmente amigable.