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EPIDEMIOLOGÍAEPIDEMIOLOGÍAEPIDEMIOLOGÍAEPIDEMIOLOGÍA
Ing. Agr. Marcela Gally
Dra.(UBA) Fitopatología
EPIDEMIOLOGÍA
Ciencia que estudia las enfermedades de las poblaciones
EPIDEMIA
Aumento de una enfermedad en una población,
en el tiempo y en el espacio
Ciencia que estudia las enfermedades de las poblaciones
Medidas racionales de manejo
Estudio de las epidemias y de
los factores que las condicionan
Gally, M
ELEMENTOS DE UNA EPIDEMIA
Hospedante
Hombre
•Nivel de virulencia
•Distancia inóculo-hospedante
•Modo de dispersión
•Tipo de reproducción/ecología
Ciclos patogénicos- estrategias :
MONOCÍCLICOS – POLICÍCLICOS
POLIÉTICOS
Tiempo
•Nivel de virulencia
•Distancia inóculo-hospedante
•Modo de dispersión
•Tipo de reproducción/ecología
Ciclos patogénicos- estrategias :
MONOCÍCLICOS – POLICÍCLICOS
POLIÉTICOS
Gally, M
Inóculo
primario
Infección
del cultivo
Síntomas
p
i/p
Baja: carbones
Alta: royas
Estrategas r y k
Reproducción
Período
infeccioso
i
Estrategas r y k
r: alta tasa de multiplicación, p corto,
Esporas de menor viabilidad,
dispersión eficiente
k. Baja tasa de multiplicación,
generaciones de larga duración, movilidad
limitada (dispersión ineficiente), p larga,
menor vulnerabilidadGally, M
PATOGENOS MONOCÍCLICOS
Infección
del cultivo
Un ciclo del patógeno por ciclo del cultivo Epidemias monocíclicas
Inóculo
primario Síntomas
Reproducción
Período
infeccioso
Gally, M
PATOGENOS MONOCÍCLICOS
Epidemias monocíclicas
• Enfermedades causadas por hongos de suelo
• Enfermedades en las que la reproducción del
patógeno se produce tarde en el ciclo del cultivo
• Enfermedades en las que la reproducción del
patógeno se produce tarde en el ciclo del cultivo
• Carbones
• Virosis no transmitidas por insectos
PATOGENOS POLICÍCLICOS
Infección
del cultivo
di
sp
er
si
ón
Varios ciclos del patógeno por ciclo del cultivo Epidemias policíclicas
Inóculo
primario Síntomas
Reproducción
Período
infeccioso
Inóculo
secundario
di
sp
er
si
ón
Gally, M
Ejemplos de epidemias policíclicas
• Royas
• Tizones
• Oidios
• Manchas foliares
• Royas
• Tizones
• Oidios
• Manchas foliares
ELEMENTOS DE UNA EPIDEMIA
Hospedante
Hombre
•Nivel de resistencia genética
•Grado de uniformidad genética
•Tipo de cultivo (anual/perenne)
•Edad de las plantas
•Agua
•Humedad
•Temperatura
•Nutrientes
•Microorganismos antagonistas
•Sitio de cultivo
•Cultivar
•Preparación
•Fecha y densidad de siembra
•Prácticas culturales
•Medidas de control
•Introducción de nuevos
patógenos o razas
Tiempo
•Sitio de cultivo
•Cultivar
•Preparación
•Fecha y densidad de siembra
•Prácticas culturales
•Medidas de control
•Introducción de nuevos
patógenos o razas
Gally, M
FITOPATOMETRÍA
CUANTIFICACIÓN DE EPIDEMIAS
• EN EL TIEMPO
• EN EL ESPACIO
COMPARAR EPIDEMIAS (distintos períodos,
distintas variedades, distintos sistemas de manejo,etc).
CUANTIFICAR DAÑOS
OBJETIVO FINAL Optimizar las medidas de manejo que permitan mantener
el nivel de enfermedad por debajo del daño económico
OBJETIVOS:
CUANTIFICAR DAÑOS
PREDECIR DAÑOS
DETECTAR FRENTES DE AVANCE
PRONOSTICAR EPIDEMIAS
Gally, M
INCIDENCIA SEVERIDAD
Fácil medición
Precisa
Objetiva
VENTAJAS
DESVENTAJAS Tamaño de muestra
Escasa relación con
rendimiento
(ciertas enfermedades)
Mayor relación
con rendimientos
Mayor dificultad
de medición
(Estimación)
Subjetiva
Proporción de individuos
u órganos enfermos
Proporción de tejido enfermo
PREVALENCIA
Tamaño de muestra
Escasa relación con
rendimiento
(ciertas enfermedades)
Mayor dificultad
de medición
(Estimación)
Subjetiva
Proporción de campos o lotes muestreados en los
cuales la enfermedad está presente
Gally, M
USOS Enfermedades sistémicas
Frutas, florales
(alto valor estético)
Manchas foliares, royas,
Tizones
(síntomas foliares localizados)
Estimación de la Severidad
1. Conteo de número y diámetro de lesiones
Nº lesiones/hoja = Nº lesiones/cm2
Superficie hoja
Severidad = Nº lesiones/cm2 x tamaño promedio de lesiones
Para valores bajos de severidad, sumamente laborioso
Roya de la soja
1. Conteo de número y diámetro de lesiones
Nº lesiones/hoja = Nº lesiones/cm2
Superficie hoja
Severidad = Nº lesiones/cm2 x tamaño promedio de lesiones
Para valores bajos de severidad, sumamente laborioso
2. Escalas diagramáticas
Horsfall y Barrat (1945) : Grados con intervalos de severidad
Berger: Modificación que permite interpolar
3. Programas de entrenamiento (Distrain, Peanut, )
Gally, M
Escalas diagramáticas
Oidio de los cereales
James (1971)
Sarna negra de la papa
James, C. 1971
Gally, M
Cancrosis de los cítricos. Escalas diagramáticas: A: para lesiones
pequeñas, B: medias, C:grandes, D: asociadas con larva minadora
Belasque JúniorI et al. 2005. Fitopatol. bras. vol.30 no.4
Gally, M
ESTUDIO DE LAS EPIDEMIAS EN EL TIEMPO
Severidad
(%)
Incidencia
(%)
Curvas de progreso de la enfermedad
EPIDEMIAS MONOCICLICAS
Chet, I. and Baker, R. 1980 Phytopathology 71:286-290
Sclerotium rolfsii en poroto
Steffenson, B. J. and Webster, R. K. 1991. Plant Disease 75:96-100.
Días de la siembraTiempo (días)
Pyrenophora teres en cebada
EPIDEMIAS POLICICLICAS
Gally, M
MODELOS MATEMÁTICOS
Van der Plank, 1963. “LAS ENFERMEDADES DE LAS PLANTAS, LAS EPIDEMIAS Y SU CONTROL”
• Describir el progreso de la enfermedad en el tiempo y en el espacio
• Prever la intensidad de las enfermedades
APLICACIONES
• Generar modelos de predicción de epidemias
• Prever la intensidad de las enfermedades
• Cuantificar daños y pérdidas, y elaborar umbrales de daños económico
• Comparar variedades, tratamientos fungicidas, prácticas de manejo, etc.
Gally, M
y
y = Q.R t (1-y)
dy/dt = QR(1-y)
dy/dt
t
Tasa epidémica absoluta
Linealización de datos de y
EPIDEMIAS MONOCICLICAS
t
y = Q.R t (1-y)
Q: cantidad de inóculo inicial
R: eficacia del inóculo inicial
(medida a través de la tasa de
incremento de la enfermedad
T: tiempo transcurrido
1-y: tejido sano remanente
t
ln 1/1-y
•
•
•
• •
••
• •
•
r =Tasa epidémica aparenteMODELO MONOMOLECULAR
r = 1
t2 – t1
(ln 1/1 – y2) – ln 1/1 – y1)
Gally, M
EPIDEMIAS POLICICLICAS
y
%
FASES DE LA EPIDEMIA
dy/dt = y.r (1-y)
y: proporción de tejido enfermo
r: tasa de infección aparente
50
1. Exponencial
3
t
MODELO LOGÍSTICO
y: proporción de tejido enfermo
r: tasa de infección aparente
5
50
1
2
2. Logística
3. Terminal
Gally, M
TASA EPIDÉMICA ABSOLUTA (dy/dt)
y
50
Modelo logístico
y
35
Modelo de Gompertz
dy/dt
t
t
•
t
dy/dt
t
•
Gally, M
y
%
AREA BAJO LA CURVA DE PROGRESO
DE LA ENFERMEDAD- AUDPC
t
∑ (yi + yi+1)
2
AUDPC = . (t i+1 – t i)
Gally, M
ln y/1-y
• •
LINEALIZACIÓN DE DATOS DE Y
Modelo logístico
logit
t
•
•
•
•
• •
•
• •
•
logit
r = tasa de infección aparente
tasa promedio aparente
r = 1
t2 – t1
(ln y 2/1 – y2) – ln y 1/1 – y1)
Gally, M
Modelo y Tasa
absoluta
Ecuación
linearizada
Monomolecular Y=1-(1-yo)-exp(-rmt) dy/dt= rm(1-y) ln(1/1-y)= ln(1/1-yo)+rm.t
Exponencial Y=(yo) exp(-re.t) dy/dt= rg.t lny= lnyo + re.t
Fórmulas para los modelos más usados (Campbell&Madden,1990)
Linear Y= bo + b1.t dy/dt= r Y= bo + b1.t
Logístico Y=1/((1+1-yo)/yo)exp –rl.t dy/dt=r.y(1-y) ln(y/1-y)= ln(y/1-yo)+rm.t
Gompertz Y= exp(ln yo)exp(-r.t) dy/dt=r.y(-ln y) -ln(-ln y)= -ln(-ln yo)+r.t
Gally, M
ESTUDIO DE LAS EPIDEMIAS EN EL ESPACIO
El patrón de distribución de la enfermedad en el espacio está
determinado por los mecanismos de dispersión de los patógenos
MECANISMOS DE DISPERSIÓN DE LOS PATÓGENOS
viento Hongos que producen esporas sobre esporóforos libres,o liberadas en forma pulverulenta (royas)
Cuanto más livianas > eficiencia
Libre en el suelo Bacterias y oomycetes
agua
Libre en el suelo Bacterias y oomycetes
Salpicadura de lluvia o riego
Tormentas con viento
Bacterias y hongos con estructuras
reproductivas cerradas o cirros
vectores aéreos Virosis, Bacterias
suelo Hongos y bacterias
hombre Siembra de semilla ó materia vegetativo infectadoHerramientas contaminadas
directa Crecimiento hifal, hongos de suelo
Gally, M
GRADIENTES
y
b
1
2
3
distancia
A > b menor eficiencia de dispersión a partir del foco inicial
3
Aplicaciones
•Localización de frentes epidémicos
•Conocimiento de la velocidad de avance de los frentes
•Localización de áreas focales y de fuentes de inóculo
Gally, M
ESTRATEGIAS DE MANEJO DE
ENFERMEDADES
1. NIVEL DE INÓCULO INICIAL (y 0)
2. TASA EPIDÉMICA2. TASA EPIDÉMICA
3. TIEMPO DE EXPOSICIÓN DEL CULTIVO
Gally, M
REDUCCIÓN DEL NIVEL DE INÓCULO INICIAL (y 0)
LOGIT LOGIT
t
retraso
t
retraso
EPIDEMIAS MONOCÍCLICAS
Gally, M
REDUCCIÓN DE LA TASA EPIDÉMICA
LOGIT
r 1
r 2 r 3
t
retraso
EPIDEMIAS POLICÍCLICAS
Gally, M
TIEMPO DE EXPOSICIÓN DEL CULTIVO
y
%
tcosecha
Gally, M
y
%
TIEMPO DE EXPOSICIÓN DEL CULTIVO
tcosecha
Gally, M
MANEJO INTEGRADO DE ENFERMEDADES
y0
EXCLUSION
ERRADICACIÓN
Cuarentenas
Siembra de material sano
Rotaciones
Tratamiento de semillas
“Sanitation”
Eliminación de hospedantes
alternativos y plantas guachas
Resistencia específica
RESISTENCIA
Resistencia específica
r
Resistencia general
PROTECCIÓNTratamientos químicos en
el cultivo con protectores o
sistémicos TERAPIA
t ESCAPE
Adelanto de cosecha
Ciclos cortos
Adelanto o atraso de siembra Gally, M