Transcript CONTROL BIOLÓGICO DE ENFERMEDADES DE SUELO Nora Altier INIA Las Brujas

CONTROL BIOLÓGICO
DE ENFERMEDADES DE SUELO
Nora Altier
INIA Las Brujas
Reseña
• Introducción
• Caracterización de las
enfermedades causadas por
patógenos del suelo
• Componentes del sistema
• Estrategias de manejo
Introducción
• Manejo de sistemas de producción
sustentables: viabilidad económica,
productividad biológica, preservación
del ambiente y los RRNN, salud humana
• Sistemas de producción agrícola ganadera, basados en rotaciones
cultivo-pastura
• Sistemas de producción horti-frutícola
intensivos
• Sistemas de producción forestal
Introducción
•
•
•
•
Patosistema vegetal: H - P - A
Ecosistema natural
equilibrio
Ecosistema agrícola
disturbio
Huésped - uniformidad genética
- uniformidad distribución
espacial
- alta densidad de plantas
• > presión de selección sobre Patógeno
EPIDEMIA
¿Qué debemos conocer de una
enfermedad?
• Síntomas
Diagnóstico
• Efectos en la planta, en el cultivo
• Ecología del agente causal
• Variables epidemiológicas que inciden
en el desarrollo de la enfermedad:
patógeno - planta - ambiente
• Estrategias de manejo disponibles
Fisiología de la planta sana
• Funciones fisiológicas normales:
fotosíntesis, absorción, FBN, traslocación,
respiración
• Metab. mantenimiento + Metab. desarrollo
C fijado - Respiración = Rendimiento
Fisiología de la planta enferma
• Alteración de las funciones
fisiológicas normales
• Costo energético de reparación
C fijado - Respiración - Reparación =
Rendimiento
Muerte de planta
Población de plantas
• Implantación: stand inicial y resiembra
• Producción:
Rendimiento
Calidad
• Persistencia: producción sostenida en
el tiempo
Ecosistema del suelo
• Interacción suelo - raíz - población
microbiana, meso y macrofauna
• Rizosfera: zona del suelo
influenciada por la raíz
• Rizoplano: superficie de la raíz
Interacción en la rizosfera
• Negativa: patógenos radiculares,
rizobacterias deletéreas
• Positiva: FBN (Rhizobium),
micorrizas, CB de m.o. patógenos
y deletéreos, PGPR, disponibilidad
de nutrientes, producción de fact.
de crecimiento y hormonas
Ciclo de la enfermedad
• Inoculación
• Penetración
• Infección
• Incubación
• Invasión - colonización
• Reproducción
• Diseminación
• Sobrevivencia
Enfermedades de implantación
• Impacto en establecimiento
• Síntomas: pre- y post-emergencia
• Organismos causales: Pythium,
Phytophthora, Rhizoctonia
• Ecología- epidemiología
- Sobrevivencia: suelo, alta CCS,
esporas de resistencia
- Condiciones favorables: exceso de
lluvia, baja tp, alta humedad
Enfermedades de raíz
• Síntomas: marchitamiento, podredumbres
• Org.causales: Fusarium spp. (F. oxysporum)
Phytophthora, Colletotrichum, Sclerotinia
• Ecología - epidemiología
- Sobrevivencia: suelo, rastrojo, huéspedes
alternativos, semilla. Monocíclicas
- Condiciones favorables: estrés por otros
factores (estado nutricional, utilización,
malezas, plagas, déficit o exceso hídrico)
Enfermedades de raíz
• Alteran la absorción de agua y
nutrientes, la FBN, y la acumulación de
sustancias de reserva
• Afectan tejidos de crecimiento,
vasculares, y de almacenamiento
• Reducen la sobrevivencia de las plantas
• Disminuyen la persistencia del cultivo
• Proceso gradual y acumulativo
Reseña
• Introducción
• Caracterización de las
enfermedades causadas por
patógenos del suelo
• Componentes del sistema
• Estrategias de manejo
Componentes del sistema
• Población microbiana: m.o.
patógenos y m.o. beneficiosos
• Huésped: raíz
• Ambiente: suelo
• Interacción m.o. - raíz - suelo
• Suelo supresivo vs. conducivo
“el P no se establece, o se establece pero no
causa enfermedad, o se establece y causa
enfermedad por un período - luego del cual
disminuye” (Baker and Cook, 1974)
Patógeno
• Tipo de patógeno y síntomas
- Hongos, bacterias, nematodos
• Ecología
- Densidad y potencial de inóculo
- Hábitos nutricionales/sobrevivencia
• Genética
- Variabilidad
Patógeno: ecología
Hábitos nutricionales/sobrevivencia
Saprófito
Parásito facultativo
P.obligado
Alta CCS
Necrotrófico
Biotrófico
Suelo
Raíz
Pythium, Rhizoctonia
Fusarium spp. (F.oxysporum)
aumenta especialización
aumenta especificidad
Patógeno: ecología
• Diseminación y sobrevivencia:
- M.O. descomp., esporas resistencia
- Raíces, rastrojo, huésped alternativo
• Densidad de inóc.: No.propágulos
• Potencial de inóc.: Efectividad, E
• Arreglo espacial: agregado,
uniforme, al azar
CCS: características
• Rápida extensión hifal
• Producción de enzimas
• Resistencia a lisis
• Hiperparasitismo
• Escape a fungistasis
• Producción estructuras resistencia
• Producción de antibióticos
• Detoxificación de antibióticos
Patógeno: genética
• Patogenicidad: capacidad de causar
enfermedad
• Agresividad: intensidad de los
síntomas
• Virulencia: Interacción específica
genotipo del P (raza) y del H (cultivar)
• Mecanismos de variabilidad:
recombinación, hibridación, mutación
Huésped
• Genética
- Variabilidad: resistencia, tolerancia
• Ecofisiología
- Estado fenológico, nutricional
- Estructura - arquitectura radicular
- Crecimiento radicular
- Funciones de la raíz
- Densidad y arreglo espacial de la
población
Huésped: genética
• Mecanismos de defensa: físicos,
químicos
• Resistencia: habilidad para limitar el
desarrollo del P
• Tolerancia: habilidad para tolerar el
daño, sin afectar el rendimiento
• Variabilidad poblacional: especies
autógamas, alógamas
Huésped: ecofisiología
• Efecto rizósfera:
- Suministrar fuente de energía
- Inducir germinación (romper fungistasis)
- Regular elongación del tubo germinal
- Incrementar densidad/potencial de inóculo
- Regular especificidad del huésped
- Regular competencia microbiana
Ambiente
• Biológico: masa microbiana, %M.O.
• Químico, físico: pH, nutrientes,
textura, compactación
• Macro-microclima: temperatura,
humedad, radiación
• Prácticas culturales: sistema de
laboreo, rotación, uso de abonos
Consideraciones para el manejo
de las enfermedades
• Objetivo: prevenir - minimizar pérdidas
• Estrategia: reducir tasa de incremento
de la enfermedad
Manejo
• Ecología - epidemiología del sistema:
clave para un manejo racional
• Manejo Integrado: variedad resistente +
prácticas culturales + control biológico
+ control químico
Estrategias de manejo
• Resistencia genética
• Prácticas culturales
• Control biológico
• Control químico
Eficiencia, costo económico y
costo ambiental
Control Biológico
• Aplicación de prácticas que favorecen
los mecanismos de acción de los
antagonistas microbianos sobre los P
• antibiosis, competencia, parasitismo y
predación
• resistencia inducida, hipovirulencia,
promoción del crecimiento
• Prácticas: rotación, laboreo, manejo de
residuos, solarización, introducción de
antagonistas, manejo de la genética H
Control Biológico
Limitantes:
• Condiciones controladas vs. campo
• inconsistencia
• eficacia y confiabilidad variable
• falta de predicción
• dificultad de integración al sistema de
producción
¿Como potenciar la
estrategia del CB?
• Prácticas culturales: inducir supresividad
• Genética del huésped: estimular y
sostener selectivamente una población
de m.o. rizosféricos antagónicos
• Genética del antagonista: modificar
selectivamente mecanismo de acción
APS 2002: “Creando el ambiente correcto para el CB”,
genotipo del H, nutrición del H, factores del suelo,
genética del P y del ACB, capacidad competitiva
Interacciones microbianas que
conducen al CB
• Protección en el sitio de infección:
podredumbre de semilla y damping-off
(Pythium, Rhizoctonia)
• Reducción del potencial de inóculo:
podredumbre de raíz, marchitamiento
(Fusarium)
• Inducción de Resistencia: desafío del H
con cepas avirulentas o no patógenas,
señal sistémica, cascada de reacciones
de defensa frente al P
(Baker & Paulitz, 1996)
Interacciones microbianas que
conducen al CB (caso 1)
•
•
•
•
Sitio de infección fijo
germinación de la semilla vs. Pythium
Ventana de susceptibilidad: <10 hs
Factores conducivos para P y ACB:
nutrientes, tp, %H, M.O., textura y
fertilidad
• Mecanismos: antibiosis, competencia
• Bacterias: Bacillus, Pseudomonas
• Hongos: Trichoderma, Gliocladium
Interacciones microbianas que
conducen al CB (caso 2)
• Sitio de infección no es fijo
• sistema radicular vs. Fusarium
• Ventana de susceptibilidad: amplia
• Hongos: Fusarium no patogénicos
• Bacterias: Pseudomonas
Mecanismos:
• competencia por C en rizósfera, por sitios de
infección en rizoplano, resistencia inducida
• competencia por Fe (sideróforos)
Uso de Pseudomonas fluorescentes nativas
para el control de enfermedades de implantación
en leguminosas forrajeras
IIBCE - Fac.Agronomía - INIA
Objetivo General
Controlar las enfermedades de implantación de las leguminosas
forrajeras, causadas por Pythium spp., mediante el uso de cepas
nativas de Pseudomonas fluorescentes
¿Porqué?
-
Una de las limitantes principales para el establecimiento
de las leguminosas: reducen emergencia
-
Podredumbre de semilla
Pre-emergencia: ahogamiento de plántula
Post-emergencia: “damping-off”
-
Siembras tempranas vs. tardías, calidad de semilla: RIESGO
Control biológico dePythium spp.: ventajas
• Ambientalmente amigable
• Fácil aplicación (formulación con rizobio)
• Introducción directa en el sitio de acción
• Requiere un período de acción corto
Pseudomonas fluorescentes nativas
• Protección
* Producción de sideróforos
* Producción de HCN
* Producción de antibióticos
• Promoción de crecimiento
PROCEDIMIENTO
AnáIsis de rizósfera de lotus
600 cepas
Test de antagonismo en placas de Petri
Selección de cepas antagónicas
Test de antagonismo en macetas
Selección de tres cepas
Test en condiciones de campo
Efecto del tratamiento con Pseudomonas
y con fungicida en la emergencia de lotus
(Paysandú 3 y 4, año 2001)
Control
Fungicida
UP 61
UP 143
UP 148
Base 100 (pl/m)
P>F
CV (%)
Paysandú 3
100 a
125 b
138 bc
145 c
138 bc
40
0.01
16
Paysandú 4
100 a
118 b
130 b
128 b
128 b
61
0.01
12
Producción de forraje (Base 100)
Efecto del tratamiento con Pseudomonas
y con fungicida en la biomasa aérea de lotus
(Paysandú 3, año 2001)
160
b
140
120
ab
ab
Fungicida
UP61
ab
a
100
80
60
40
20
0
Testigo
Base 100 = 46,7 g MS/m
P>F = 0,01
CV (%) = 20
UP143
UP148
Efecto del tratamiento con Pseudomonas
y con fungicida en la emergencia de alfalfa
(Paysandú 2 y 3, año 2001)
Control
Fungicida
UP 61
UP 143
UP 148
Base 100 (pl/m)
P>F
CV (%)
Paysandú 2
100 a
147 b
122 ab
108 a
144 b
36
0.05
31
Paysandú 3
100 a
115 c
112 bc
103 ab
106 ab
65
0.01
9
Efecto del tratamiento con Pseudomonas
y con fungicida en la biomasa aérea de alfalfa
(Paysandú 2, año 2001)
a
Producción de forraje
(Base 100)
160
140
120
a
a
a
a
100
80
60
40
20
0
1
Base 100 = 32,8 g MS/m
P>F = 0,17
CV (%) = 30
Testigo
Fungicida
UP61
UP143
UP148
Conclusiones
• Los resultados indican que existe potencial de estas 3 cepas
para suprimir la ocurrencia de enfermedad y promover el
crecimiento en lotus y alfalfa bajo condiciones de campo.
• Los experimentos de campo deben ser repetidos para validar la
implementación práctica de esta estrategia de manejo.
• Puede ocurrir especificidad del ACB hacia el huésped.
El trabajo actual considera la caracterización de una colección
de cepas de Pseudomonas aisladas de la rizósfera de alfalfa
(Proyectos IFS 1999 y FCE/Dinacyt 2001)
- caracterización molecular por producción de antibióticos
- capacidad para inhibir Pythium spp. in vitro
- capacidad para controlar la ocurrencia de enfermedades en
alfalfa bajo condiciones controladas
Manejo de la genética del H
• Mejoramiento genético: selección por
resistencia a enfermedad (H - P)
supresión de enfermedad (H - ACB)
• H: pobl. del ACB, antibiosis, competencia
• ACB: inducción R, promoción crecimiento
Smith, K. 2002. Phytopathology 92:S98
• Alfalfa cv. Vernal, 1 ciclo de SFR
• Selección y cruzamiento de las 20 plantas
más vigorosas de cada tratamiento
• Control, Pythium, Pythium + Bacillus
Manejo de la genética del ACB
Weller et al. 2002. Annu. Rev. Phytopathol. 40
• Caracterización molecular (RAPD, RFLP, PCR)
de cepas de Pseudomonas fluorescentes,
productoras de 2,4-DAPG: 17 genotipos
• Capacidad diferencial de colonizar rizósfera
de distintos cultivos
• Genes específicos del ACB serían
responsables de establecer interacción con H
Thomashow & Weller. 1996. Managing soilborne plant
pathogens (Hall, R. ed.)
• Cepa transgénica de ACB, introducción de
genes que codifican para la producción de
metabolitos antifúngicos
Consideraciones finales
• Importancia de las enfermedades
• Patógeno - Huésped - Ambiente
• Interacción: + ACB
- ambiente conducivo vs. supresivo
• Estrategias de manejo para prevenir y/o
minimizar pérdidas
• Estudio y conocimiento de componentes e
interacción es esencial para establecer
mecanismos eficientes y durables para el
control de las enfermedades