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UNSa – FCN – Escuela de Agronomía Ciclo Lectivo 2021 Fitopatología Bruno Gustavo Murillo Luis Alejandro Riva TEMA III – LOS AGENTES CAUSALES DE LAS ENFERMEDADES 1.-Agentes bióticos Bacterias Introducción Las bacterias fitopatógenas son microorganismos unicelulares con estructura de tipo procariótico que causan enfermedades en las plantas. Su estructura celular se caracteriza por la falta de compartimentación intracelular en forma de orgánulos. La célula se compone de una envoltura o pared celular y una membrana que engloba el citoplasma. Este último contiene un único cromosoma constituido por ADN bicatenario y circular que no está aislado del citoplasma por ningún tipo de membrana, y que posee ribosomas de pequeño tamaño del tipo 70S. Las bacterias son capaces de realizar actividades complejas, tales como metabolismo, reproducción, diferenciación, movimiento autopropulsado, intercambiar información genética con sus pares y pueden comunicarse con otros individuos de la misma especie a través de señales bioquímicas. En cuanto a su nutrición, estas absorben los compuestos nutritivos a través de las paredes. Son heterótrofas (elaboran sus sustancias orgánicas a partir de los compuestos sintetizados por otros seres vivos); quimiótrofas (obtienen su energía por oxidación de compuestos químicos de otros organismos) y organótrofas (la fuente de poder reductor son compuestos orgánicos). Existen dos tipos de procariotas que causan enfermedades de las plantas: las eubacterias, que poseen una pared celular rígida que rodea la membrana celular, responsable de la forma de la bacteria y les confiere resistencia mecánica al choque osmótico; y los mollicutes (fitoplasmas y espiroplasmas) que no presentan pared celular. Taxonomía Dominio Bacteria La taxonomía de las bacterias se encuentra en un momento de transición, pasando de la caracterización fenotípica hacia molecular. Tradicionalmente las técnicas se basaban en el estudio de los aspectos morfológicos, tintóreos, fisiológicos, bioquímicos, la composición química de las diferentes estructuras celulares y las estructuras moleculares de los ácidos nucleicos. El esquema más actualizado de bacterias hasta nivel de género se basa fundamentalmente en las características de las secuencias de rRNA, estas pueden ser visualizadas en el Banco de datos genéticos NCBI- Nacional Center for Biotechnology Information. La mayoría de las bacterias fitopatógenas son Gram negativas (Phylum Proteobacteria), unas pocas son Gram positivas (Phylum Actinobacteria) donde también se encuentra la clase Mollicutes: Phytoplasma, Spiroplasma. UNSa – FCN – Escuela de Agronomía Ciclo Lectivo 2021 Fitopatología Bruno Gustavo Murillo Luis Alejandro Riva Fig. 1: Árbol filogenético para las bacterias Fig. 2: Ejemplos de los principales géneros bacterianos Morfología y composición de la célula bacteriana La morfología en la mayoría de las bacterias fitopatógenas corresponden a formas alargadas o cilíndricas denominadas bacilos (forma de bastón), con excepción de las pertenecientes al género Streptomyces que son muy largas (filamentosas), cocos (esféricas), bastones pleomórficos (formas irregulares) y formas espiraladas. UNSa – FCN – Escuela de Agronomía Ciclo Lectivo 2021 Fitopatología Bruno Gustavo Murillo Luis Alejandro Riva El siguiente cuadro muestra, en forma esquemática, la morfología de la bacteria y las enfermedades que producen (Agrios, 2005) Fig. 3: Géneros de bacterias fitopatógenas asociadas con el tipo de síntoma que producen. (Agrios 2005) Una célula bacteriana típica está constituida en su parte más externa por estructuras que pueden recubrirla o constituir apéndices con funciones específicas. Las Cápsulas son capas compactas de mucopolisacáridos o proteínas que actúan como protectoras del desecamiento, radiación, productos químicos o de la acción de los sistemas defensivos del hospedante. El glicocalix es una estructura de mucopolisacáridos mucho más laxa que facilita la adhesión a superficies. Cuando los polisacáridos se encuentran externos a la célula bacteriana se denomina exopolisacaridos (EPS). Fig. 4: Esquema de una célula bactriana típica Los Flagelos son orgánulos filamentosos constituidos por una proteína denominada flagelina, que están implantados en la membrana plasmática pero que se mueven por giro y no por ondulación como en los eucariotas. La distribución de los flagelos puede ser polar cuando se sitúan en los extremos distantes de las células o perítrica, si se distribuyen por toda la superficie celular ej. Erwinia. En la flagelación polar puede existir un solo flagelo (monotrica) ej. Xanthomonas, varios UNSa – FCN – Escuela de Agronomía Ciclo Lectivo 2021 Fitopatología Bruno Gustavo Murillo Luis Alejandro Riva en un solo polo celular (lofótrica), ej. Pseudomonas o dos penachos de flagelos uno en cada extremo (anfitrica). Cuando no presentan flagelos se denomina átrica, ej. Clavivacter. Es decir que la presencia y disposición de los flagelos tiene carácter sistemático. Además, los flagelos están relacionados con el fenómeno de quimiotropismo tanto positivo como negativo, es decir que ciertas sustancias ejercen atracción sobre las bacterias mientras que otras no lo hacen. El quimiotropismo bacteriano está estrechamente relacionado con el movimiento flagelar. Fig. 5: Distribución de los flagelos en la célula bacteriana Las Fimbrias son apéndices más finos que los flagelos, también constituidos por proteína pero de morfología rectilínea. Son órganos de reconocimiento de sustratos y superficies como la del hospedante y podrían estar asociados a la formación del biofilms. Hay un tipo de fimbrias que son los pilis sexuales, formados por subunidades de pilina, que actúan como canales de transferencia del material genético en el proceso de conjugación bacteriana. Fig. 6: Pili (azul) en la superficie de la célula de Escherichia coli. La envoltura rígida de las células bacteriana constituye la Pared que está compuesta por diferentes tipos de macromoléculas exclusivas de los procariotas. El peptidoglicano o capa de mureína está formado por largas cadenas de polisacáridos. En las bacterias fitopatógenas existen dos tipos principales de pared que pueden distinguirse por la tinción diferencial de Gram. Las Gram positivas tienen una capa de mureína gruesa situada por encima de la membrana citoplasmática. Las Gram negativas (mayoría de las fitopatógenas) presentan una capa de mureína fina, que a su vez está envuelta por una membrana externa en donde en algunos casos se sitúan lipopolisacáridos. Dicha membrana externa posee una estructura muy parecida a la de la membrana citoplasmática pero con una composición y funcionalidad muy diferentes. El espacio entre la membrana citoplasmática y la externa en las Gram negativas se denomina periplasma y es muy abundante en enzimas. Pili UNSa – FCN – Escuela de Agronomía Ciclo Lectivo 2021 Fitopatología Bruno Gustavo Murillo Luis Alejandro Riva Fig. 7: Comparación de bacterias Gram + y Gram - El citoplasma está envuelto por una membrana citoplasmática que está formada por una bicapa de fosfolípidos que actúan como una barrera de permeabilidad selectiva que condiciona los procesos osmóticos y de intercambio entre la célula y el medio extracelular. La zona central del citoplasma se encuentra ocupada por la región denominada nucleoide, de aspecto fibroso que constituye el genóforo o cromosoma bacteriano. El mismo está compuesto por ADN bicatenario circular superenrrollado. Es frecuente que posean además, en el citoplasma, fragmentos de ADN extracromosómicos cerrados denominados plásmidos. Estos no son esenciales. Pueden ser transferidos de una célula a otra, por recombinación. Todos contienen genes que codifican para su autorreplicación y autotransferencia. Pueden codificar para la resistencia a agentesmicrobianos, producción de toxinas, degradación de ciertos compuestos, producción de antibióticos y bacteriosinas. Ejemplo: Agrobacterium tumefaciens (agalla de corona) tiene el plásmido Ti que codifican para la tumorogénesis. También se pueden encontrar en el citoplasma las inclusiones, las cuales contienen material de reserva que la célula acumula cuando son escasos ciertos nutrientes. Ej. gránulos de poli β- hidroxi butirato, son de importancia taxonómica para el género Pseudomonas. Multiplicación bacteriana Las bacterias fitopatógenas se multiplican por medio de un proceso vegetativo (asexual) conocido como fisión binaria o división simple. Es un proceso en el cual de la división de una célula resultan dos (2) células, llamadas células hijas y que tienen el mismo tamaño y forma. Este es el proceso más común y sin duda el más importante en el ciclo de crecimiento de las poblaciones bacterianas. En un cultivo en crecimiento la célula bacteriana aumenta de tamaño, replica su ADN y la pared celular y la membrana citoplasmática comienzan a crecer hacia adentro a partir de direcciones opuestas formando una partición conocida como septo. A cada lado del septo se ubica una copia del cromosoma bacteriano y los otros constituyentes celulares que le permitan a cada célula hija vivir como célula independiente. Luego se separan como dos células hijas resultantes de la división de la célula madre original. El tiempo que una bacteria necesita para originar dos células hijas se denomina periodo de generación (PG), que es característica de cada especie. UNSa – FCN – Escuela de Agronomía Ciclo Lectivo 2021 Fitopatología Bruno Gustavo Murillo Luis Alejandro Riva Fig. 8: Fisión binaria Clasificación de las bacteriosis Las bacteriosis son las enfermedades de las plantas producidas por bacterias. Estas pueden clasificarse de la siguiente manera: Parenquimáticas: la bacteria invade los tejidos parenquimatosos o suculentos y avanza hacia los tejidos vasculares adyacentes. Las enfermedades de este tipo presentan como síntomas: necrosis, manchas, atizonamientos, podredumbre del órgano atacado. Ej. Pectobacterium carotovorum subesp carotovorum. Vasculares: se caracterizan por la invasión primaria de las bacterias en los vasos de conducción de agua (xilema). Estos pueden llenarse tanto de microorganismos como por la mucosidad producida, de manera tal que hay una disfunción en el transporte de agua y la planta se marchita con rapidez. El síntoma típico es el marchitamiento con oscurecimiento de los vasos invadidos. Ej. Clavibacter michiganensis subesp michiganensis. Hiperplásicas: se caracterizan por la presencia de tumores o agallas, o por la formación de órganos adicionales a partir de yemas adventicias o dormidas. Ej. raíces en cabellera (Agrobacterium rhizogenes). Ciclo de las enfermedades bacterianas 1. Sobrevivencia y fuentes de inóculo En órganos vegetales infectados: son los lugares donde las bacterias fitopatógenas son más eficientes para sobrevivir y a la vez ser la principal fuente de inóculo. Esto es un fenómeno complejo y dependiente de las condiciones climáticas. En el suelo: dado que el suelo es una comunidad biológica compleja donde cohabitan diferentes microorganismos, eucariotas y procariotas, todos ellos compitiendo entre sí por nichos ecológicos, nutrientes , agua, etc., las bacterias fitopatógenas son capaces de sobrevivir en el suelo de un ciclo de cultivo a otro, pero aún resulta difícil explicar exactamente cuáles son los mecanismos usados por ellas. En semillas: sobreviven asociadas a las semillas como infección, cuando se encuentra en el interior de sus tejidos y la bacteria está protegida de los factores ambientales externos; o infestación cuando simplemente la bacteria está adherida a ella y menos protegida. Como poblaciones residentes: las bacterias son capaces de tener una fase de crecimiento residente o epifítica sobre un hospedante sano. Es decir puede multiplicarse en la superficie de las plantas sanas sin infectarlas, constituyendo una potencial fuente de inóculo en ausencia de infección y de enfermedad. También pueden sobrevivir de esta manera en malezas y en otros hospedantes. 2. Dispersión: existe una estrecha relación entre la forma de como sobrevive la bacteria y su dispersión. UNSa – FCN – Escuela de Agronomía Ciclo Lectivo 2021 Fitopatología Bruno Gustavo Murillo Luis Alejandro Riva Por semillas: por el tipo de asociación que existe entre semillas y bacterias, son realmente un importante vehículo para su diseminación a corta y larga distancia. Por insectos: estos pueden actuar tanto como agentes de inoculación (provocando heridas en las plantas cuando se alimentan) o como agentes de diseminación (transportando células bacterianas vivas e infectivas). Los insectos son los típicos diseminadores de fitobacterias a corta distancia. Por lluvia y viento: La lluvia durante la dispersión es responsable de la redistribución de inóculo en la planta. La salpicadura y el escurrimiento son importantes ya que colocan en suspensión las bacterias, que son abundantes en la superficie de las lesiones, desplazando ese inóculo hacia órganos sanos. La acción conjunta de lluvia y viento es extremadamente eficiente en la dispersión de las bacterias fitopatógenas, pudiendo ser a corta distancia, de una planta infectada a plantas vecinas y redistribuyendo el inóculo dentro del cultivo. En la superficie de las lesiones existen millones de células bacterianas, adheridas una a otras gracias a la cápsula y exudados bacterianos. Cuando la gota de lluvia incide sobre esas lesiones rompe esos aglomerados bacterianos y forman pequeñas gotitas con bacterias permaneciendo en suspensión en el aire, formando un aerosol, siendo el viento el encargado de direccionar esas gotitas en órganos de la misma planta o a plantas vecinas, produciendo la inoculación artificial. Fig. 9: Accionar de la lluvia y el viento en la dispersión bacteriana. Adaptado de Romeiro (1995) El hombre: puede actuar en la diseminación bacteriana a larga distancia durante el transporte, comercialización, donaciones, etc., de semillas, órganos vegetales o plantas infectadas a regiones distintas a la de origen. A corta distancia las tareas culturales son unas de las más importantes, por ejemplo al realizar las podas de plantas afectadas y luego utilizar las mismas herramientas sin desinfectarlas; riego por aspersión, etc. 3. Ingreso a los tejidos o Penetración: las bacterias pueden ingresar a la planta de manera pasiva por medio de las heridas o por aberturas naturales. A. Heridas: son utilizadas por las bacterias como puertas de entrada para la penetración, entrando en contacto directo con las células y espacio intercelular del hospedante. Además de eso, las heridas siempre provocan exudados de fluido intercelular que por sí es un excelente medio de cultivo como para poder ejercer quimiotaxis positiva para la bacteria que llega a la superficie de la planta. Las causas de heridas pueden ser múltiples y variadas, de naturaleza biótica o abiótica. a b UNSa – FCN – Escuela de Agronomía Ciclo Lectivo 2021 Fitopatología Bruno Gustavo Murillo Luis Alejandro Riva Fig. 10: a) Laceración por las espinas b) herida causada por Phyllocnistis citrella B. Aberturas naturales Estomas: estos poseen las células guardas que en función del potencial hídrico y de la humedad relativa del ambiente, presentan diferentes grados de turgidez, dejando abierto o cerrado la abertura estomática (ostíolo). Cuando queda abierta las dimensiones de este es lo suficientemente grande como para permitir el pasaje de las células bacterianas. Luego de la penetración, el contenido de agua en los tejidos adyacentes es importante para que se produzca el proceso de infección. Fig. 11: Esquema de un estoma Fig. 12: Penetración estomática Hidátodos: es generalmente durante las noches que pequeñas gotitas de agua se condensan en los bordes de las hojas, manifestando posteriormente lesiones en forma de cuña descendentes desde los bordes de las hojas, indicando que las bacterias ingresaron por los hidátodos causando la infección. Flores: como puerta de entrada pueden tener dos vías. La primera, a través de los nectarios que producen y exudan sustancias atractivas para insectos polinizadores y que pueden también ejercer quimiotaxis positiva para el direccionamiento del movimiento flagelar de la bacteria. La segunda vía es la abertura del tubo polínico, siendo más que suficientemente grande como para permitir el pasaje de las bacterias. Es un factor muy importante relacionado a la patología de semillas ya que por esta vía las bacterias pueden infectar las semillas. Lenticelas: son pequeños poros o aberturas en la superficie de la planta que permiten el intercambio gaseoso entre las células de las capas interiores de la planta y la atmósfera. UNSa – FCN – Escuela de Agronomía Ciclo Lectivo 2021 Fitopatología Bruno Gustavo Murillo Luis Alejandro Riva Fig. 13: Vías de penetración por las bacterias (Agrios, 2005) Se debe tener en cuenta que previo a la penetración del tejido del hospedante se debe establecer la formación del biofilm, el cual es un agregado de bacterias, algas y hongos en una matriz de polímeros: EPS (50-90 %), proteínas, ácidos nucleicos, lípidos y sustancias húmicas. Los polímeros determinan la estructura y arquitectura de la matriz del biofilm. Ventajas: Adherencia a la superficie de la planta Formación de microcolonias Resistencia a estrés ambiental (ej. desecación, radiación) Tolerancia a sustancias antimicrobianas Su formación está regulada por quorum sensing Confinamiento para actividades comunitarias. Posibilidad de establecer densidades poblacionales que permiten la interacción con la planta. Diferenciación arquitectónica Dispersión de células individuales Fig. 14: Formación del biofilm Quorum sensing: mecanismo de comunicación común usado por las bacterias que les permiten detectar la densidad de población y regularla a través de la expresión de los genes de regulación. Un requisito clave para quorum sensing es el crecimiento de células cercanas, como en un biofilm o cuando están confinadas en un ambiente cerrado o de limitada difusión Sistemas de secreción bacteriana: Los sistemas de secreción son herramientas esenciales de patogenicidad para las bacterias porque ellos hacen posible la traslocación de proteínas bacterianas y otras moléculas en las células del hospedante. Sistema de secreción Tipo I: está presente en la mayoría de las bacterias fitopatógenas y saca al exterior las toxinas secretadas tales como hemolisinas, ciclolisinas y rizobiocinas. La exportación e importación de los compuestos se produce usando energía proporcionada de la hidrólisis del ATP. Sistema de secreción Tipo II: es común en las bacterias Gram – y está involucrado en la exportación de varias proteínas, enzimas, toxinas y factores de virulencia. Ralstonia y UNSa – FCN – Escuela de Agronomía Ciclo Lectivo 2021 Fitopatología Bruno Gustavo Murillo Luis Alejandro Riva Xanthomonas tienen este tipo de secreción y los emplean para llevar fuera de la bacteria factores de virulencia tales como enzimas pectinolíticas y celulolíticas. Sistema de secreción Tipo III: es importante en Pseudomonas, Xanthomonas y Ralstonia. Este sistema transporta proteínas efectoras a través de la membrana bacteriana hacia el interior de la célula vegetal. Los genes que codifican los componentes de la proteína del tipo III son llamados genes de respuesta hipersensible conservada (Hrc o hipersensitive response conserved). Entre las proteínas efectoras se encuentran los genes de respuesta de avirulencia (avr). Sistema de secreción Tipo IV: transporta macromoleculas desde la bacteria hacia la célula vegetal. Las proteínas transferidas son muy similares a las responsables de la movilización de los plásmidos entre las bacterias. Sistema de secreción Tipo V: es de autotransporte y se encuentra en Xilella y Xanthomonas y contiene genes que codifican las adhesinas asociadas con la superficie. Fig. 15: Esquema de los sistemas de secreción bacterianos (Vidaver et Lambrecht, 2004) UNSa – FCN – Escuela de Agronomía Ciclo Lectivo 2021 Fitopatología Bruno Gustavo Murillo Luis Alejandro Riva Enfermedades y Síntomas producidos por las bacterias Tipo de enfermedad Síntomas Tejidos afectados Patógenos Manchas foliares y en frutos Necrosis. Manchas angulares y alargadas. Manchas necróticas con halo. Autotomía. Clorosis en hojas nuevas. Desecamiento foliar. Manchas en frutos. Exudados. Espacios intercelulares y necrosis del parénquima. Pseudomonas y Xanthomonas Cancros y marchitamiento en plantas leñosas Necrosis de la corteza. Marchitamiento o desecamiento de brotes jóvenes y corimbos florales. Necrosis de yemas. Gomosis. Invasión del floema y xilema, a través de heridas, yemas, cicatrices foliares, hojas jóvenes y flores. Pseudomonas syringae pv syringae Erwinia amylovora Xanthomonas axonopodis Marchitamientos en plantas herbáceas Marchitamiento Enanismo Manchas en ojo de pájaro Invasión del xilema y floema Clavivacter Pseudomonas solanacearum Algunas Erwinias y Xanthomonas Podredumbres blandas Pudrición blanda de tubérculos, rizomas y bulbos. Pie negro. Maceración de la laminilla media y pared celular primaria. Erwinias pectinolíticas. Algunas Pseudomonas. Pectobacteruim carotovorum Hiperplasia y proliferación Tumores en cuello y raíz. Tumores en ramas. Hipreproliferación radicular (escoba de bruja) Estimulación anormal de la división celular y del crecimiento de tejidos meristemáticos. Agrobacterium. Rhodococcus fascians P. syringae pv savastanoi Sarnas Necrosis eruptivas rugosas con costras suberificadas Tejidos más externos epidérmicos, subepidérmicos y parenquimáticos Streptomyces Ejemplos de agentes bacterianos y las enfermedades que causan. Acidovorax avenae subsp. avenae (syn. P. avenae subsp. Avenae, P. rubrilineans): estría roja de la caña de azúcar Agrobacterium tumefaciens: agalla de la corona A. vitis: agalla o verrugosis de la vid A. rhizogenes: raiz en cabellera del manzano “Candidatus” Liberibacter asiaticum y “Candidatus” L. africanum: Huanglonbing de los citrus (HLB) (ex Greening) Clavibacter michiganensis subsp michiganensis (syn. Corynebacterium michiganensis subsp. michiganensis): marchitamiento o cancro bacteriano del tomate Leifsonia xyli subsp. xyli (syn. Clavibacter xyli subsp. xyli): raquitismo de la caña de azúcar Pectobacteriun carotovorum subsp. carotovorum (syn. Erwinia carotovora subsp. carotovora): podredumbre blanda, blanca o húmeda de las hortalizas P. carotovorum subsp. atroseptica (syn. E. carotovora subsp. atroseptica): pie negro de la papa Erwinia amylovora: Tizón del manzano y el peral Pseudomonas corrugata: necrosis de la médula del tomate P. savastanoi pv phaseolicola (syn. P. syringae pv. phaseolicola): tizón con halo del poroto P. savastanoi pv. glycinea (syn. P. syringae pv. glycinea): tizón bacteriano de la soja P. savastanoi pv. savastanoi (syn. P. syringae pv. savastanoi): tuberculosis del olivo Ralstonia solanacearum (syn. Burholderia solanacearum; P. solanacearum): marchitamiento de las solanaceas Spiroplasma citri: “stubborn” de los cítricos Spiroplasma kunkelii: achaparramiento del maíz Streptomyces scabiei (syn. S. scabies): sarna común de la papa Xanthomonas albilineans: escaldadura de la caña de azúcar X. citri subesp. citri (syn. X. campestris pv. citri): cancrosis de los cítricos UNSa –FCN – Escuela de Agronomía Ciclo Lectivo 2021 Fitopatología Bruno Gustavo Murillo Luis Alejandro Riva X. axonopodis pv phaseoli (syn X. campestris pv. phaseoli): bacteriosis común del poroto X. axonopodis pv vesicatoria (syn. X. campestris pv. vesicatoria): mancha bacteriana del tomate X. campestris pv. malvacearum: mancha angular del algodón X. campestris pv. campestris: podredumbre negra de las cruciferas X. arborícola pv. juglandis (syn. X. campestres pv. juglandis): bacteriosis del nogal Xylella fastidiosa: enfermedad de Pierce de la vid, clorosis variegada de los citrus (CVC) o pecosita, enanismo del duraznero Significado de pv. (Patovar): es utilizado como un complemento del Código Internacional de Nomenclatura de Bacterias. Este término se emplea para referirse a una cepa o conjunto de cepas con características iguales o similares, pero diferenciadas a nivel infrasubespecífico de otras cepas de la misma especie o subespecies, en base al rango de patogenicidad para una o más especies de plantas hospedantes. Clase Mollicutes: Espiroplasmas y Fitoplasmas Espiroplasmas Son bacterias carentes de pared celular. Son parásitos de metabolismo simple y genoma pequeño. Su célula se caracteriza por ser pleomórfica adoptando formas alargadas y helicoidales. En cultivo in vitro se ha demostrado que la morfología del espiroplasma cambia con la edad del cultivo y que está influenciado por factores nutricionales. La forma típica de la colonia se asemeja a la de “huevo frito”. Los filamentos helicoidales son móviles, lo que les permite desplazarse mediante una lenta ondulación del filamento o movimientos rotatorios, los cuales pueden observarse mediante microscopía por contraste de fases o de campo oscuro. La mayoría de las especies de este género se encuentran en las glándulas salivales o la hemolinfa de los insectos o en el floema de las plantas; se encuentran frecuentemente asociados con plantas e insectos incluso en aquellos no vectores, encontrándose al estado saprofítico sobre la superficie de las flores por lo que su patogenicidad no fue puesta en evidencia más que en un número limitado de ocasiones. Ejemplos de enfermedades causadas por Espiroplasmas y su sintomatología: Stubborn de los citrus causado por Spiroplasmas citri que produce síntomas como achaparramiento de árboles, frutos pequeños, escobas de brujas. Inversión del proceso de coloración y disminución drástica de los rendimientos. Enanismo del maíz causado por S. kunkelli; la enfermedad se manifiesta a través de bandas amarillas en las hojas del maíz, las que viran luego a color rojo púrpura, achaparramiento, esterilidad de espiguillas, producción de mayor número de mazorcas que las plantas sanas, pero pequeñas y sin granos. UNSa – FCN – Escuela de Agronomía Ciclo Lectivo 2021 Fitopatología Bruno Gustavo Murillo Luis Alejandro Riva Fitoplasmas El descubrimiento por microscopía electrónica, en plantas e insectos, de organismos con una estructura similar a los micoplasmas, pero que no han podido ser cultivados, a pesar del conocimiento casi exacto de la composición de la savia de plantas afectadas, llevó a introducir el término “organismos similares a los micoplasmas” o MLOs (mycoplasma like organisms), actualmente denominado Fitoplasmas. Dado que no han podido ser caracterizados, los fitoplasmas no están incluidos dentro de ningún género de la Clase Mollicutes. Aunque el tamaño del genoma de algunos fitoplasmas es similar a algunos organismos del género Mycoplasma, el estudio de las propiedades fisiológicas y bioquímicas, estudios del gen 16S rRNA, la composición de nucleótidos del ADN de los fitoplasmas, el análisis de las propiedades de membrana y el estudio de las secuencias de aminoácidos codificados por genes ribosómicos, colocan a los fitoplasmas próximos al Género Acholeplasma y pueden considerarse como verdaderos mollicutes, que son los organismos de vida libre autorreplicativos más pequeños y simple que se conocen. Los fitoplasmas son bacterias, parásitos obligados de los tejidos floemáticos de algunas plantas y algunos insectos. Estos organismos no pueden ser cultivados “in vitro”, lo que dificulta el conocimiento de su biología. Son patógenos de importantes cultivos, causando amplia variedad de síntomas que van desde un leve amarillamiento hasta la muerte de la planta afectada. Requieren de un vector para ser trasmitidos. Fig. 16: Fitoplasma en el floema Taxonomía Para clasificarlos se analiza el gen perteneciente a la subunidad 16S del ARN ribosomal; a través de PCR-RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism) Polimorfismo en el largo de los fragmentos de restricción. Se establece el status provisional de Candidatus para aquellos procariotas incompletamente descriptos, sobre los cuales se tiene información de algunos marcadores fenotípicos y datos de secuencias, pero no suficientes de acuerdo a lo que establece el Codex bacteriológico. Candidatus Phytoplasma, no han sido cultivados in vitro, pero el análisis de diferentes genes ha demostrado que representan un grupo monofilético dentro de la clase mollicutes, diversos grupos y subgrupos son necesarios para ubicar a estos organismos, que poseen secuencias únicas en el gen 16S rRNA, unidad de membrana simple, son pleomórficos, miden entre 60-1100nm de diámetro, habitan en floema y diversos órganos de insectos, son sensibles a las tetraciclinas, tienen 23-29% de G+C, un cromosoma de 530-1350kbp y ADN extracromosómico. UNSa – FCN – Escuela de Agronomía Ciclo Lectivo 2021 Fitopatología Bruno Gustavo Murillo Luis Alejandro Riva La tabla siguiente resume la mayoría de los grupos taxonómicos y la especie candidatus que pertenece a él. Groupo 16Sr Nombre del grupo Especies 16SrI Aster yellows Ca. Phytoplasma asteris; Ca. Phytoplasma japonicum 16SrII Peanut witches broom Ca. Phytoplasma aurantifolia 16SrIII X-disease Ca. Phytoplasma pruni 16SrIV Coconut lethal yellowing Ca. Phytoplasma palmae ; Ca. Phytoplasma castaneae Ca. Phytoplasma cocosnigeriae 16SrV Elm yellows Ca. Phytoplasma ziziphi ; Ca. Phytoplasma vitis Ca. Phytoplasma ulmi 16SrVI Clover proliferation Ca. Phytoplasma trifolii 16SrVII Ash yellows Ca. Phytoplasma fraxini 16SrVIII Luffa witches'-broom Ca. Phytoplasma luffae 16SrIX Pidgeon pea withche's broom Ca. Phytoplasma phoenicium 16SrX Apple proliferation Ca. Phytopalsma Mali ; Ca. Phytoplasma pyri ; Ca. Phytoplasma prunorum ; Ca. Phytoplasma spartii Ca. Phytoplasma rhamnii ; Ca. Phytoplasma allocasuarinae 16SrXI Rice Yellow Dwarf Ca. Phytopalsma oryzae 16SrXII Stolbur Ca. Phytoplasma solani ; Ca. Phytoplasma australiense 16SrXIII Mexican periwinkle virescence No definidos 16SrXIV Bermuda white lead Ca. Phytoplasma cynodontis 16SrXV Hibiscus witches'-broom Ca. Phytoplasma brasiliense Morfología Los fitoplasmas están compuestos básicamente por una membrana celular, ribosomas y una molécula circular de ADN doble cadena como es típico en el genoma de los procariotas. Una de las principales características morfológicas de los fitoplasmas es la falta de pared celular, encontrándose revestidos solamente por una delgada membrana lipídica trilaminar. Esta característica los convierte en organismos difíciles de aislar debido a que las variaciones en la presión osmótica o en el pH del medio ocasionan en la mayoría de los casos su lisis. A diferencia de los micoplasmas animales, los fitoplasmas son "no cultivables in vitro" lo que determina que todos los estudios se deban realizar en plantas enfermas o vectores infectados. Al microscopio electrónico de transmisión, los fitoplasmas se pueden observar en el tejido floemático como estructuras similares a las descriptas en los micoplasmas. En cortes aislados, los fitoplasmas aparecen como cuerpos pleomórficos, y el diámetro promedio varía entre 0,2 y 0,8 μm. TransmisiónLos fitoplasmas se transmiten en la naturaleza por insectos vectores que poseen aparato bucal picador-suctor y se alimentan de la savia floemática. La mayoría de vectores de fitoplasmas pertenecen a la familia Cicadellidae (Orden Hemiptera, suborden Homoptera, serie Auchenorrhyncha), comúnmente llamados chicharritas. Para que la picadura del insecto sea eficaz, debe llegar a los tubos cribosos del floema. En el insecto ingresan a través del estilete, pasan al intestino y se difunden en la hemolinfa por donde circulan sin multiplicarse y desde allí al cabo de aproximadamente tres a cinco semanas infectan totalmente las glándulas salivales. Luego infectan otros órganos, cuerpos grasos y micetono, pero los tubos de Malpighi y los órganos genitales no son afectados, por lo tanto no se trasmiten de una generación a otra por intermedio de huevos. Se conocen más de 50 especies de cicadélidos transmisores de fitoplasmas. La propagación vegetativa de plantas enfermas, a través de estacas, tubérculos, bulbos o rizomas representa también un medio de dispersión. En especies frutales y ornamentales, la utilización para los injertos de plantas madres infectadas puede propagar la enfermedad en el cultivo sin que http://en.wikipedia.org/wiki/Aster_yellows http://en.wikipedia.org/wiki/Witches_broom http://en.wikipedia.org/wiki/Coconut http://en.wikipedia.org/wiki/Lethal_yellowing http://en.wikipedia.org/wiki/Elm http://en.wikipedia.org/wiki/Clover http://en.wikipedia.org/wiki/Ash_tree http://en.wikipedia.org/wiki/Luffa http://en.wikipedia.org/wiki/Apple http://en.wikipedia.org/wiki/Periwinkle_%28plant%29 http://en.wikipedia.org/wiki/Hibiscus UNSa – FCN – Escuela de Agronomía Ciclo Lectivo 2021 Fitopatología Bruno Gustavo Murillo Luis Alejandro Riva sea necesaria la presencia de insectos vectores. Además, estos patógenos pueden transmitirse por Cuscuta sp. Si bien en años recientes se ha detectado la presencia de fitoplasmas en embriones de coco, hasta el presente no se ha demostrado que la transmisión por semilla sea una vía de propagación de estos patógenos. Fig. 17: Mecanismo de transmisión Sintomatología Los fitoplasmas causan una serie de síntomas similares, en muchos casos, a los producidos por las virosis, en los que predominan los síntomas amarillamiento y/o enrojecimiento de hojas; virescencias, que se observan principalmente en órganos reproductivos (desarrollo de flores verdes y pérdida del color normal de las flores), filodias (desarrollo de partes foliares en estructuras florales), y esterilidad de flores. Otros síntomas característicos, son las escobas de bruja, originadas por la proliferación anormal de yemas axilares, el arrosetamiento, debido al acortamiento de entrenudos, decoloración y deformación de hojas y tallos; disminución del tamaño de los órganos y el crecimiento general. En especies leñosas es frecuente el síntoma de declinamiento, con acortamiento de entrenudos y muerte descendente de ramas pequeñas (die back). Internamente, los fitoplasmas pueden causar en el floema deposición de calosa en las placas cribosas, decoloración y colapso de los elementos cribosos, y células acompañantes. Acumulación de almidón en órganos fuente con posterior inhibición de la fotosíntesis. Ejemplos de enfermedades causadas por Fitoplasmas detectadas en Argentina y su sintomatología: - Declinamiento del peral (Debilitamiento progresivo, lento hasta la muerte de los árboles) - Declinamiento del paraíso (amarillamiento y escobas de brujas), - Enfermedad X del duraznero, (enrojecimiento y enrollamiento de hojas, defoliación, marchitamiento y madurez prematura de frutos que toman un sabor desagradable). - Amarillamientos del tomate, cebolla, papaya, gladiolo, olmo. (clorosis general y enanismo, esterilidad de flores, malformación de órganos) UNSa – FCN – Escuela de Agronomía Ciclo Lectivo 2021 Fitopatología Bruno Gustavo Murillo Luis Alejandro Riva Anexo Enfermedades y sintomatología de algunas bacterias. Agalla de corona “ Agrobacterium tumefaciens” Podredumbre negra o mancha en V de las cucíferas “Xanthomonas campestri pv. campestri” Mancha bacteriana en pimiento “Xanthomonas vesicatoria” UNSa – FCN – Escuela de Agronomía Ciclo Lectivo 2021 Fitopatología Bruno Gustavo Murillo Luis Alejandro Riva Mancha angular del algodonero “Xanthomonas citri subsp. malvacearum” Cancrosis de los cítricos “Xanthomonas citri pv. citri” Podredumbre húmeda de las hortalizas “Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum” UNSa – FCN – Escuela de Agronomía Ciclo Lectivo 2021 Fitopatología Bruno Gustavo Murillo Luis Alejandro Riva Cancro o marchitamiento del tomate “Calvibacter michiganensis subsp. michiganensis” Sarna de la papa “Streptomyces scabie” Cancro del duraznero y ciruelo “Xanthomonas arboricola pv. pruni” UNSa – FCN – Escuela de Agronomía Ciclo Lectivo 2021 Fitopatología Bruno Gustavo Murillo Luis Alejandro Riva Enfermedades y sintomatología de algunos Fitoplasmas Grupo 16 Sr III (X- diseases) - B: Declinamiento del paraíso Grupo 16 Sr III (X- disease) - J : Filodia en girasol UNSa – FCN – Escuela de Agronomía Ciclo Lectivo 2021 Fitopatología Bruno Gustavo Murillo Luis Alejandro Riva Grupo 16 Sr IV: Amarillamiento letal del cocotero Grupo 16 Sr VII – C: Argentina Strawberry Phyllody Grupo 16 Sr IX: Escoba de bruja del almendro. UNSa – FCN – Escuela de Agronomía Ciclo Lectivo 2021 Fitopatología Bruno Gustavo Murillo Luis Alejandro Riva Grupo 16 Sr XIII: Enrojecimiento letal de la frutilla Grupo 16 Sr XIII – C: Amarillamiento del paraíso Huanglongbing o greening de los cítricos (HLB) “Candidatus Liberibacter” Albedo engrosado UNSa – FCN – Escuela de Agronomía Ciclo Lectivo 2021 Fitopatología Bruno Gustavo Murillo Luis Alejandro Riva Moteado UNSa – FCN – Escuela de Agronomía Ciclo Lectivo 2021 Fitopatología Bruno Gustavo Murillo Luis Alejandro Riva Bibliografía Agrios G.N. (2005) Fitopatología - Edit Limusa - México Bergamin Filho, A. y otros. 1995. Manual de Fitopatología. Ed. Agronómica Ceres Ltda. Sao Paolo. Brasil Bertaccini, A; Duduk, B. 2009. Phytoplasma and phytoplasma diseases: a review of recent research. Phytopathologia Mediterranea. Vol. 48 N°3, 355-378. Christensen, N.M. et al. 2005. Phytoplasmas and their interactions with host. Plant Science. Vol 10 N° 11: 526 – 535. Cousin, M.T. 1995. 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