Fitopatología Area Biodiversidad Vegetal y Microbiana ... de soja/1 MANEJO DE... · Fitopatología...

Fitopatología

Area Biodiversidad Vegetal y Microbiana

Campo Experimental “Villarino”

Casilla de Correo Nº 14 - S2125ZAA

Zavalla - Santa Fe – Argentina

www.fcagr.unr.edu.ar – agro@unr.edu.ar

Estrategias de Manejo sustentable de

Enfermedades

Docente: Profesora Rosanna Pioli

Dra. Or. Ciencias Biológicas. Esc. Grad. Fac. Cs. Bioquímicas y Farmacéuticas, UNR.

Investigador Cat. II (Máx. I) PNI. Ingeniera Agrónoma. Fac. Cs. Agrarias, UNR.

Profesor Adjunto, Cátedra Fitopatología, Carrera Ingeniería Agronómica.

Profesor A / Cargo Botánica Criptogámica, Lic. Recursos Naturales y Biodiversidad

Area Biodiversidad Vegetal y Microbiana: Responsable Titular del Laboratorio BioVyM

2014

JORNADAS DE PROTECCIÓN VEGETAL

De acuerdo a la Reunión Mundial sobre Alimentación 1996. “La seguridad alimentaria ocurre o existe cuando toda la gente y de manera sostenida en el tiempo tiene acceso a un alimento suficiente, seguro y nutritivo para mantener una vida sana y activa” Propuesta derivada de la presentación del Tema Calidad Sanitaria

Generar estrategias de producción de cultivos y semillas sustentables y en armonía con la vida urbana, rural y la preservación del ambiente.

2014

PLANTA SANA

es aquella que puede desarrollar sus funciones fisiológicas y expresar su potencial genético

HONGOS

BACTERIAS

VIRUS

Factores externos Climáticos edáficos Stress hídrico Anegamiento Fitotoxicidad

Factores medio vegetal Stress nutricional Factores fisiológicos

LOS PATÓGENOS

Origen Abiótico

Origen Biótico

LA OBSERVACIÓN

PRIMER PERCEPCIÓN

ENFERMEDAD Resultante de la Interacción

Genotipo planta – Ambiente - Poblaciones microbianas

Expresión de la planta

los síntomas

Hartman, Il.U

Expresión del Patógeno Fúngico

Picnidios

acérvulas peritecios

Peritecios

PATÓGENO CULTIVO

AMBIENTE FAVORABLE

MANEJO de SUELO y CULTIVO BIÓTICO-ABIÓTICO

ENFERMEDAD

El Sistema planta-patógeno-ambiente

INTERACCIÓN

COMPATIBLE

Espacio Tiempo

Macro Aéreo Edáfico

Micro ambiente vegetal

LA OBSERVACIÓN PRIMARIA Sn y Sg

DIAGNÓSTICO

ESTUDIOS EPIDEMIOLÓGICOS

CUANTIFICACIÓN

SELECCIÓN de GENOTIPOS

ESTRATEGIAS CONTROL SUSTENTABLES

Supervivencia y Diseminación Se y Rt Contacto y Penetración Incubación Infección Latencia Invasión y Colonización Reproducción Supervivencia y Diseminación

Cic

lo p

ato

génic

o

Ciclo de las relaciones hospedante-patógeno Ciclo de la enfermedad

DURACIÓN = 6, 15 a 45 días

HOSPEDANTE – Estados de desarrollo

PERÍODOS

La magnitud de las pérdidas depende de la etapa de desarrollo de cultivo

Foto EMBRAPA

Vegetativo Reproductivo

Nº de granos Peso RIESGO

R5 FL

CICLOS BIOLÓGICOS

FUENTES Y TIPO DE INÓCULO

BIO

TR

OF

OS

BIO

HE

TE

RO

TR

OF

OS

RELACIÓN CICLOS - BIOLOGICOS DEL PATÓGENO

- DE ENFERMEDAD

Gral. Fase asexual

Fase sexual

Agrios, 2005

AMBIENTE – combinaciones Tº- Humedad Progreso y Dinámica (nº de ciclos) de la Enfermedad

Penetration

Host recognition

Host plant

signs

symptoms

Fin Incubación

Fin latencia

EL PATÓGENO y LOS SIGNOS

- a. Macro esclerotos internos, de color negro en tallos y también en vainas.

- b. Esclerotos en contaminación

concomitante con las semillas.

- c. Esclerotos (indicado por flecha)

produciendo apotecios.

a

apotecios

escleroto c

b Berlin D. Nelson

ND Univ

Cristina Palacio

CICLO BIOLÓGICO de S. sclerotiorum

B

A Sustrato intermedio

colonizado

Patógenos Hemi Biotrofos

SUPERVIVENCIA

VARIABILIDAD GENÉTICA HOSPEDANTES

INÓCULO PRIMARIO

ETAPA PARASÍTICA sobre el CULTIVO – Fase asexual

RASTROJO

SEMILLAS R. Pioli

R. Pioli

R. Pioli

Tapari APS

ETAPA SAPROFÍTICA – Fase sexual- teleomorfo

Control de las enfermedades y particularmente las transmisibles a semillas

Prácticas culturales Rotaciones Diseño Espaciamiento/Densidad de plantas

Estrategias genéticas Evaluación y detección de germoplasma resistente

Estrategias químicas Bio fungicidas Producción de bio moléculas

Manejo y aplicación sustentables de las actuales

**

Estrategias

Epidemiológicas - Culturales

ALGUNAS ESTRATEGIAS A SEGUIR

Conocer las fuentes de inóculo

Estimar Inóculo Potencial

Disminuir el Inóculo

Patógenos Hemi Biotrofos

SUPERVIVENCIA

VARIABILIDAD GENÉTICA

HOSPEDANTES INÓCULO PRIMARIO

ETAPA PARASÍTICA sobre el CULTIVO – Fase asexual

RASTROJO

SEMILLAS R. Pioli

R. Pioli

R. Pioli

Tapari APS

ETAPA SAPROFÍTICA – Fase sexual- teleomorfo

Introducción de Fuente de inóculo 1º

Hongos asociados a semillas

Muchas gracias

SÍNTOMAS EN SEMILLAS causados por EFC y OTROS

Transmisión

Ciclo S Pl PM S Pl

Importancia de la Asociación Patógeno / Semilla

Importancia Económica

c- La magnitud del daño puede ser evaluado en diferentes momentos o estadios de desarrollo del cultivo, mediante monitoreos: 1- De emergencia- mortandad de plántulas en pre siembra, durante y posterior a la emergencia. 2- Durante el cultivo, evaluando cuantitativa y cualitativamente las pérdidas. 3- Durante el período de almacenamiento.

Importancia Epifitiológica

La semilla contaminada o infestada es la semilla que sólo transporta o acarrea los microorganismos superficialmente

La semilla infectada es aquella capaz de transmitir al patógeno a la plántula originada. Esta interacción patógeno semillas puede generar distintos niveles de daño: - Daño actual o individual de la semilla de mala calidad.

- Daño potencial posterior a la siembra y sobre el futuro cultivo.

- La semilla infectada constituye un sustrato efectivo para la supervivencia de los patógenos asegurándoles longevidad.

* La semilla actúa como vehículo de transmisión de patógenos a distancia * Representa la primera introducción y/o migración de nuevas patologías desde lotes contaminados a lotes libres

1º Inóculo colonizador

II- Infección y Mecanismos de transmisión de enfermedades de semillas

II.a- Concepto de un Ciclo de Transmisión:

Se refiere al proceso de transferencia del patógeno y su posterior establecimiento en la planta originada. Desde la semilla a la planta originada Desde la planta madre a sus semillas Esta asociación semillas - planta madre – semillas – plántula

suele denominarse TRANSMISION

II.b- Importancia:

La transmisión por semillas es un proceso muy eficiente por dos aspectos:

En el momento de la siembra posibilita la distribución homogénea del inóculo.

Favorece la infección precoz de la planta,

Coincide con los momentos de mayor susceptibilidad.

Patógenos asociados a semillas

Momento de infección

Relación con Cultivo antecesor

INCIDENCIA DE LOS PATÓGENOS en SEMILLAS y porciones de FRUTOS

ubicadas en posición P, M, D

Comunicaciones Biológicas, 2004; Fitopatología, 2000

DISTAL MEDIA PROXIMAL

SEMILLAS

Porciones

FRUTOS

B. VIAS de PENETRACIÓN e INFECCIÓN

C. TEJIDOS COLONIZADOS: Semillas y/o Frutos

2- Métodos Indirectos en Medio de cultivo

PATOLOGÍAS EN SEMILLAS

Relación entre Incidencia de patógenos en semillas de soja, el poder germinativo,

y el % de semilla infectada y muerta (Pioli et al., 1997)

V.b- Tasas epidemiológicas - Secuencia de determinación

a- Tasa de Inóculo en Semilla b- Densidad de Inóculo c- Tasa de Transmisión d- Tasa de aumento de inóculo e- Tasa de Restablecimiento del Inóculo f- Tasa de Reducción de la productividad

Interacciones de Patógenos de ciclo

reproductivo asociados a frutos y

semillas de soja

con insectos

INTERACCIONES PATÓGENOS de FIN DE CICLO

e INSECTOS

El daño patogénico en semillas está directamente relacionado al nivel de chinche / m2

- A mayor cantidad de chinches se observó una mayor incidencia de bacterias y

Fusarium asociados a la semilla de soja.

- Las semillas con daño severo causado por chinche presentaron mayor incidencia de

Phomopsis spp. y Alternaria spp.

- Cercospora kikuchii fue más frecuente en semilla sana y en ausencia de otros

patógenos.

Congreso Mundial soja. Rev. INTA Oliveros

Patógenos asociados a frutos y semillas

de especies arbóreas

potenciales Hospedantes secundarios

Patógenos en frutos y semillas de Especies forestales nativas

su relación con la viabilidad de semillas

III.d- Factores que afectan los Resultados

El equipamiento: Puede acarrear problemas de contaminación y obstaculizar la identificación o alterando los recuentos.

Técnicas auxiliares: Se relacionan fundamentalmente con las condiciones de limpieza y asepsia.

El Número y Tamaño de la Muestra: El Tamaño y representatividad de la muestra. Los análisis deben ajustarse a las Normas Internacionales fijadas por ISTA. Las condiciones y tiempo de almacenamiento de las muestras.

La semilla: Considerar datos sobre temperatura y humedad de cosecha, acondicionamiento, secado y almacenamiento. Edad de la semilla y la posibilidad de supervivencia del patógeno.

El Patógeno: Formas y etapas de supervivencia en patógenos biotrofos y hemi-biotrofos. Momento de infección y su ubicación en la semilla.

V.a- Patrones de Tolerancia

Factores que inciden en su determinación:

métodos de análisis de semillas utilizados

importancia económica de la especie

el destino geográfico: que se envíe a zonas que actualmente están libres,

pero donde las condiciones ambientales favorecen al patógeno.

factibilidad de control

determinación de la concentración del inóculo en las muestras de semilla y

en el suelo de los lotes de producción.

Los parámetros considerados para la fijación de Patrones de Tolerancia,

son la secuencia de una serie de determinaciones conocidas

como Tasas epidemiológicas

V.b- Tasas epidemiológicas - Secuencia de determinación

a- Tasa de Inóculo en Semilla b- Densidad de Inóculo c- Tasa de Transmisión d- Tasa de aumento de inóculo e- Tasa de Restablecimiento del Inóculo f- Tasa de Reducción de la productividad

Fuentes de inóculo 1º ya establecidas

Hongos asociados a Rastrojo

Degradación del rastrojo y Evolución de población patógena

Evaluó el efecto de Dos rotaciones M-S-T/S y T/S Dos tipos de labranzas SD y LV Factores climáticos (Tº-HR-Ppt) Micota total y específica asociada sobre el proceso de degradación del rastrojo de trigo a través del tiempo.

Fig. 2: Degradación anual del rastrojo de trigo Fig. 2: Degradación anual del rastrojo de trigo

Fig. 2: Degradación anual del rastrojo de trigo Fig. 2: Degradación anual del rastrojo de trigo

Fig. 2: Degradación anual del rastrojo de trigo

Degradación anual del rastrojo de trigo Período de 12 meses

PERSPECTIVAS

Estrategias de Control Cultural

y Químico

En cada Bloque

Colonias y picnidios de P. longicolla

T1-SD T2-LM T3- F1 T4- F2 En cada Bloque

Colonias y picnidios de P. longicolla

Efecto de Tratamientos Culturales y Químicos sobre

Patógenos asociados a Rastrojo

Tablas 1 y 2. Valores promedio de ufc de PL por g rastrojo de soja, bajo 4 tratamientos diferentes

Letras diferentes indican diferencias significativas entre los grupos, para Duncan con =0,05.

11,0 c1952,2 c4583,2 b7489,5 a

T4 F2T3 F1T2 LMT1 SD

Tabla 1: Trozos de tallo de mayor grosor

P. longicolla asociado al rastrojo de soja

(ufc / g rastrojo)

11,0 c1952,2 c4583,2 b7489,5 a

T4 F2T3 F1T2 LMT1 SD

Tabla 1: Trozos de tallo de mayor grosor

P. longicolla asociado al rastrojo de soja

(ufc / g rastrojo)

3624,4 bc426,5 c5525,8 b14209,7 a

T4 F2T3 F1T2 LMT1 SD

Tabla 2: Trozos de ramificaciones finas

3624,4 bc426,5 c5525,8 b14209,7 a

T4 F2T3 F1T2 LMT1 SD

Tabla 2: Trozos de ramificaciones finas

UFC – P. longicolla asociado a 2 tipos de residuos

de cosecha de soja

Rendimiento (kg/ha) en parcelas de Soja

con 4 Tratamientos del Rastrojo

TeSD, TeLM, F1SD, F2SD

403239794082

3616

3200,0

3400,0

3600,0

3800,0

4000,0

4200,0

1 2 3 4

Tratamientos

Ren

dim

ien

to k

g h

a

b *

a aa

RESULTADOS DE RENDIMIENTO

en SD Te, LMTe, SD F1 y SD F2

Los resultados indicaron:

a) La población patogénica asociada al rastrojo decreció de

manera significativa en aquellas parcelas sometidas a alguna

alternativa de control,

sea cultural (T2-Labranza Mínima)

o químicas (T3-FA y T4-FB)

b) Propuesta sugerida para la aplicación de químicos: es en

estadios vegetativos tempranos del cultivo

para protección de plántulas y

tratamiento de la fuente de inóculo primario: rastrojos

(Backman 1985; FCA 2003-2007).

Control de las enfermedades y particularmente las transmisibles a semillas

Prácticas culturales Rotaciones Diseño Espaciamiento/Densidad de plantas

Estrategias genéticas Evaluación y detección de germoplasma resistente

Estrategias químicas Bio fungicidas Producción de bio moléculas

Manejo y aplicación sustentables de las actuales

**

Estrategias genéticas: Caracterización de

interacciones P-P

Inoculación y selección

Estudio de respuestas fisiológicas de defensa vegetal

inducidas por hongos foliares en cultivos de soja y trigo

Beccacece Stella; Galli Nora; Giuntoli Gustavo; Uboldi Luciana;

Zanotti Eric; Pioli Rosanna.

Objetivos:

Detectar el incremento/disminución de algunos compuestos

vegetales isoflavonoides, proteinas totales y actividad de enzimas

peroxidasas, inducidos en respuesta a la inoculación natural de

patógenos foliares.

Identificar cuál/cuáles podrían ser utilizados como moléculas

antifúngicas endógenas en soja y otras especies (trigo).

Difundir estas nuevas alternativas o herramientas bio-químicas

naturales para minimizar el riesgo de enfermedades de cultivo.

S: H. Sanas

In: H. Inferctadas Sf: 2 Secciones Foliares

Apical

Basal

S: H. Sanas In: H. Inferctadas Sf: 2 SeccionesFoliares

Apical

Basal

S: H. Sanas In: H. Inferctadas Sf: 2 SeccionesFoliares

Apical

Basal

Fig. 3b : Comparaci ó n de valores medios

de mg PT / ml Ec en hojas Sanas e

Infectadas

Fig. 4 : Comparaci ó n de valores medios de

mg PT / ml Ec en 2 secciones foliares ( Sf ).

H. Sanas H. Infectadas

1 2

29

32

38

41

44

a

b

mg

.PT

/ m

l.E

c

35

Sf . Apical Sf . Basal

1 2 31

33

35

37

39

41

mg

PT

/ m

l E

c

a

b

Proteinas Totales frente a MOR

Fig. 3b : Comparaci ó n de valores medios

de mg PT / ml Ec en hojas Sanas e

Infectadas

Fig. 4 : Comparaci ó n de valores medios de

mg PT / ml Ec en 2 secciones foliares ( Sf ).

H. Sanas H. Infectadas

1 2

29

32

38

41

44

a

b

mg

.PT

/ m

l.E

c

35

Sf . Apical Sf . Basal

1 2 31

33

35

37

39

41

mg

PT

/ m

l E

c

a

b

Proteinas Totales frente a MOR

µm

ole

s p

rod

/ m

in.m

g

de e

nz

Fig. 5: Comparación de valores medios de µmoles

prod / min.mg de enz.,peroxidasa en Hojas Sanas e

Infectadas

Fig. 6: Comparación de valores medios de µmoles prod / min.mg

de enz., peroxidasa entre las secciones apicales y basales de la

lámina.

1 2

10

12

14

16

18

H. Infectadas H. Sanas

a

b

µm

ole

s p

rod / m

in.m

g

de

en

z

1 2

11

12

13

14

15

16

a a

µm

ole

s p

rod

/ m

in.m

g

de

en

z

Sec. apicales Sec. basales

µm

ole

s p

rod

/ m

in.m

g

de e

nz

Fig. 5: Comparación de valores medios de µmoles

prod / min.mg de enz.,peroxidasa en Hojas Sanas e

Infectadas

Fig. 6: Comparación de valores medios de µmoles prod / min.mg

de enz., peroxidasa entre las secciones apicales y basales de la

lámina.

1 2

10

12

14

16

18

H. InfectadasH. Sanas

a

b

µm

ole

s p

rod

/ m

in.m

g

de e

nz

1 2

11

12

13

14

15

16

aa

µm

ole

s p

rod

/ m

in.m

g

de e

nz

Sec. apicales Sec. basales

µm

ole

s p

rod

/ m

in.m

g

de e

nz

Fig. 5: Comparación de valores medios de µmoles

prod / min.mg de enz.,peroxidasa en Hojas Sanas e

Infectadas

Fig. 6: Comparación de valores medios de µmoles prod / min.mg

de enz., peroxidasa entre las secciones apicales y basales de la

lámina.

1 2

10

12

14

16

18

1 2

10

12

14

16

18

H. InfectadasH. Sanas

a

b

µm

ole

s p

rod

/ m

in.m

g

de e

nz

1 2

11

12

13

14

15

16

1 2

11

12

13

14

15

16

aa

µm

ole

s p

rod

/ m

in.m

g

de e

nz

Sec. apicales Sec. basales

CONCLUSIONES CONCLUSIONES

El contenido de Proteínas Totales se incrementó en las hojas con síntomas de la enfermedad MOR respecto a las hojas asintomáticas; y coincide con las respuestas previamente evaluadas sobre hojas expuestas a otras patologías (Beccacece y col., 2009).

La Actividad Peroxidasa, sin embargo, fue inducida y se manifestó diferencialmente en hojas, que aun habiendo estado expuestas almismo ambiente y patógeno C. sojina, no mostraron síntomas de MOR.

Si bien frente a esta enfermedad, la AP fue similar en secciones Apicales y Basales, en evaluaciones previas, la distribución de PT y AP fue heterogénea en la lámina foliar.

En próximos estudios se realizarán proteinogramas en extractos de genotipos con respuesta diferencial a la exposición al patógeno a fin de identificar otras proteínas potencialmente inducidas durante la interacción G. max – C. sojina.

CONCLUSIONES CONCLUSIONES

El contenido de Proteínas Totales se incrementó en las hojas con síntomas de la enfermedad MOR respecto a las hojas asintomáticas; y coincide con las respuestas previamente evaluadas sobre hojas expuestas a otras patologías (Beccacece y col., 2009).

La Actividad Peroxidasa, sin embargo, fue inducida y se manifestó diferencialmente en hojas, que aun habiendo estado expuestas almismo ambiente y patógeno C. sojina, no mostraron síntomas de MOR.

Si bien frente a esta enfermedad, la AP fue similar en secciones Apicales y Basales, en evaluaciones previas, la distribución de PT y AP fue heterogénea en la lámina foliar.

En próximos estudios se realizarán proteinogramas en extractos de genotipos con respuesta diferencial a la exposición al patógeno a fin de identificar otras proteínas potencialmente inducidas durante la interacción G. max – C. sojina.

•

•

•

• •

Enfermedad Enfermedad

Enfermedad

d.p.i. d.p.i.

d.p.i.

Disminuir el inóculo inicial

y tasa constante Disminuir la tasa

epidémica

Disminuir el tiempo

de exposición

PRÁCTICAS DE MANEJO DE LA ENFERMEDAD

Vanderplank, 1963

a. y c. ESTRATEGIAS CULTURALES

a. b.

c

a. y b. ESTRATEGIAS QUÍMICAS

a. y b. ESTRATEGIAS GENÉTICAS

Control de las enfermedades y particularmente las transmisibles a semillas

Prácticas culturales Rotaciones Diseño Espaciamiento/Densidad de plantas

Estrategias genéticas Evaluación y detección de germoplasma resistente

Estrategias químicas Bio fungicidas Producción de bio moléculas

Manejo y aplicación sustentables de las actuales

**

vía pulverización sobre los órganos

aéreos

Fungicidas

exógenos

Control de las enfermedades fúngicas

Estrategias químicas - Exógenas

Estructuras de los antifúngicos comerciales más comunes

C

N

O

NN

O

C

C C

H

O

CH3

O

O

H3C

Estrobirulinas Azoxistrobin

Benzimidazoles HN

N

NHOCH3

O

Carbendazim

Triazoles Penconazol

N

N

N

CH

H2C

Cl

Cl

H2C CH2

CH3

QUÍMICOS NATURALES

Respuesta endógena

de la planta

O

ON

OCH3

OCH3

N

R4R3

R2

R1

NH

R1

R2

R3

N

R1

R2

R3

N

H3C

H N

NH

H3C

N

N

N

N

CH

H2C

Cl

Cl

H2C CH2

CH3

N

N

N

O

CHCH

HO

CH3C

H3C

CH3

Estrategias genéticas - endógenas

Bio fungicidas – Prod. Químicos Metabolómicas

Los patógenos fueron aislados y

cultivados en condiciones

adecuadas para promover la

fructificación

APGA

Cebador: OP-AA01

Gel de poliacrilamida

Cebador: OP-AA06

Bioensayo

Extractos

EtOH

Dilución en agar (EET)

Incubación a 28 ºC ( 48 - 72 h)

250 125 100 62,5 50 25 12,5 6,25 3,12 1,56

CIM: concentración inhibitoria mínima

Selección de compuestos naturales anti-fúngicos

Fungicidas endógenos

Los compuestos más activos fueron las chalconas, particularmente activos frente a P. longicolla, C. truncatum, F. graminearum y N. oryzae.

Las flavanonas y el éster derivado del ácido cafeico mostraron buena actividad frente a P. longicolla y N. oryzae.

Gracias