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1 ALGUNOS ASPECTOS EPIDEMIOLOGICOS DEL MOHO BLANCO DE LA LECHUGA (Lactuca sativa) EN DOS MUNICIPIOS PRODUCTORES DE CUNDINAMARCA ZEIDY ALEJANDRA MARTÍNEZ PÉREZ TRABAJO DE GRADO Presentado como requisito parcial para optar al título de MICROBIÓLOGA INDUSTRIAL PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA FACULTAD DE CIENCIAS CARRERA DE MICROBIOLOGÍA INDUSTRIAL Bogotá D.C. ENERO DEL 2008 2 ALGUNOS ASPECTOS EPIDEMIOLOGICOS DEL MOHO BLANCO DE LA LECHUGA (Lactuca sativa) EN DOS MUNICIPIOS PRODUCTORES DE CUNDINAMARCA ZEIDY ALEJANDRA MARTÍNEZ PÉREZ APROBADO Carlos Andrés Moreno Velandia M.Sc Camilo Rubén Beltrán Acosta B.Sc Director Codirector María Clemencia Forero La Rota M.Sc Juan Clímaco Hio Adm Agropecuario Jurado Jurado 3 ALGUNOS ASPECTOS EPIDEMIOLOGICOS DEL MOHO BLANCO DE LA LECHUGA (Lactuca sativa) EN DOS MUNICIPIOS PRODUCTORES DE CUNDINAMARCA ZEIDY ALEJANDRA MARTÍNEZ PÉREZ APROBADO Angela Umaña Muñoz M.Phil. Janeth del Carmen Arias Palacios Decana Académica Director de Carrera 4 NOTA DE ADVERTENCIA Artículo 23 de la Resolución N° 13 de Julio de 1946 �La Universidad no se hace responsable por los conceptos emitidos por sus alumnos en sus trabajos de tesis. Solo velará porque no se publique nada contrario al dogma y a la moral católica y porque las tesis no contengan ataques personales contra persona alguna, antes bien se vea en ellas el anhelo de buscar la verdad y la justicia�. 5 A mi familia, su confianza y respaldo hizo posible culminar con éxito este trabajo 6 AGRADECIMIENTOS A los financiadores de éste trabajo La Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria (Corpoica), La Asociación Colombiana de Productores de Hortalizas y Frutas (Asohofrucol) y El Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural (MADR). A la doctora Alba Marina Cotes por brindarme la oportunidad de trabajar junto a su excelente grupo de investigadores durante todo este tiempo. A Carlos Andrés Moreno Velandia por su dirección, apoyo y paciencia durante la ejecución de este trabajo. A Camilo Beltrán Acosta por sus valiosos aportes y sugerencias durante el desarrollo de este trabajo. A Jorge Argüelles por su oportuna asesoría en el análisis estadístico de este trabajo. A todos los investigadores, estudiantes y auxiliares de laboratorio de control biológico por su amistad, colaboración y momentos agradables que me brindaron durante el desarrollo del trabajo. 7 TABLA DE CONTENIDO RESUMEN....................................................................................................................... 12 ABSTRACT...................................................................................................................... 14 1. INTRODUCCIÓN......................................................................................................... 15 2. MARCO TEÓRICO Y REVISIÓN DE LITERATURA .................................................... 19 2.1. Cultivo de la lechuga................................................................................................. 19 2.1.1. Origen ................................................................................................................ 19 2.1.2. Clasificación taxonómica.................................................................................... 19 2.1.3. Morfología. ......................................................................................................... 20 2.1.4. Condiciones agroecológicas............................................................................... 20 2.1.4.1. Temperatura y humedad relativa................................................................. 20 2.1.4.2. Suelo........................................................................................................... 20 2.1.5. Siembra.............................................................................................................. 21 2.1.5.1. Transplante ................................................................................................. 21 2.1.5.2. Desarrollo de la planta................................................................................. 22 2.1.5.3. Riegos......................................................................................................... 23 2.1.6. Situación actual del cultivo de la lechuga en Colombia. ..................................... 24 2.2. Plagas y enfermedades ............................................................................................ 25 2. 3. Moho blanco de la lechuga ...................................................................................... 27 2.3.1. Sclerotinia minor Jagger..................................................................................... 27 2.3.1.1. Taxonomía .................................................................................................. 27 2.3.1.2. Características generales............................................................................ 27 2.3.1.3. Rango de huéspedes .................................................................................. 28 2.3.1.4. Etiología y epidemiología ............................................................................ 28 2.3.2. Sclerotinia sclerotiorum De Bary ........................................................................ 29 2.3.2.1. Taxonomía .................................................................................................. 29 8 2.3.2.1. Características Generales ........................................................................... 29 2.3.2.2. Rango de huéspedes .................................................................................. 30 2.3.2.3. Etiología y epidemiología ............................................................................ 30 2.3.2.4. Fisiología..................................................................................................... 31 2.3.3. Biología del esclerocio ....................................................................................... 31 2.3.4. Mecanismos de patogénesis de Sclerotinia spp. ................................................ 32 2.3.4.1. Enzimas de la patogénesis.......................................................................... 32 2.3.4.2. Acido oxálico ............................................................................................... 33 2.4. Métodos de Control................................................................................................... 35 2.4.1. Métodos físicos y culturales ............................................................................... 35 2.4.2. Métodos Químicos ............................................................................................. 38 2.4.3. Control biológico. ............................................................................................... 40 2.5. Técnicas de análisis del desarrollo de epidemias...................................................... 42 2.5.1. Incidencia de plantas enfermas.......................................................................... 45 2.5.2. Geoestadística ................................................................................................... 47 2.5.2.1. Semivariograma. ......................................................................................... 47 2.5.2.2. Kriging.........................................................................................................48 3. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA Y JUSTIFICACIÓN............................................... 49 4. OBJETIVOS................................................................................................................. 51 4.1. Objetivo General. ...................................................................................................... 51 4.2. Objetivos Específicos................................................................................................ 51 5. MATERIALES Y MÉTODOS........................................................................................ 52 5.2. Métodos.................................................................................................................... 53 5.2.1. Determinación del agente causal del moho blanco de la lechuga....................... 53 5.2.2. Determinación de la población de esclerocios en el suelo.................................. 54 5.2.3. Seguimiento de la enfermedad del moho blanco de la lechuga en el tiempo.... 55 5.2.4. Análisis de Datos. .............................................................................................. 57 9 5.2.5. Prueba de patogenicidad in planta ..................................................................... 57 6. RESULTADOS Y DISCUSIÓN..................................................................................... 59 6.1. Determinación del agente causal del moho blanco de la lechuga. ............................ 59 6.2. Prueba de patogenicidad in planta ............................................................................ 63 6.3. Población de esclerocios. ......................................................................................... 67 6.4. Seguimiento a la enfermedad moho blanco de la lechuga ........................................ 71 6.5. Dinámica espacial de la incidencia del moho blanco................................................. 74 6.5.1. Semivariogramas. .............................................................................................. 74 6.5.2. Mapas en contorno ............................................................................................ 77 7. CONCLUSIONES ........................................................................................................ 86 8. RECOMENDACIONES................................................................................................ 87 9. REFERENCIAS BIBLIOGRAFÍAS................................................................................ 88 10. ANEXO...................................................................................................................... 98 10.1. Anexo 1. Valores promedio de la temperatura y de la humedad relativa registrados por la estación meteorológica Tibaitatá............................................................................ 98 10.2. Anexo 2. Análisis geoestadístico de la incidencia para el municipio de Mosquera. Parámetros del semivariograma ...................................................................................... 99 10.3. Anexo 3. Análisis geoestadístico de la incidencia para el municipio de Funza Parámetros del semivariograma ...................................................................................... 99 10 LISTA DE FIGURAS Figura 1. Diseño del toma muestra de suelo.................................................................... 54 Figura 2. Diagrama de cuadrantes para determinar incidencia de la enfermedad............ 56 Figura 3. Aislamiento de Sclerotinia minor proveniente del cultivo de lechuga del municipio de Mosquera ............................................................................................................ 59 Figura 4. Hifas de Sclerotinia minor vista a 40X. A. Granulaciones.................................. 60 Figura 5. Aislamiento de Sclerotinia sclerotiorum proveniente del cultivo de lechuga del municipio de Funza.. ................................................................................................ 60 Figura 6. Hifas de Sclerotinia sclerotiorum. Vista a 40X................................................... 61 Figura 7. Esclerocios de Sclerotinia minor provenientes de aislamientos del cultivo del municipio de Mosquera ............................................................................................ 61 Figura 8. Esclerocio de Sclerotinia sclerotiorum proveniente de aislamientos del cultivo del municipio de Funza .................................................................................................. 61 Figura 9. Prueba de patogenicidad de Sclerotinia minor en hojas de lechuga tipo batavia ........................................................................................................................................ 63 Figura 10. Prueba de patogenicidad de Sclerotinia sclerotiorum en hojas de lechuga tipo batavia.. ................................................................................................................... 65 Figura 11. Tejido foliar infectado 15 días después de la inoculación................................ 66 Figura 12. Cultivo de lechuga en la finca de Mosquera a los 88 días después del transplante. .............................................................................................................. 68 Figura 13. Incidencia de la enfermedad moho blanco de la lechuga en el cultivo de Mosquera................................................................................................................. 71 Figura 14. Incidencia de la enfermedad moho blanco de la lechuga en el cultivo de Funza....................................................................................................................... 72 Figura 15. Semivariogramas de isotropía y a 0º, 45º,90º y 135º de la incidencia de la enfermedad causada por Sclerotinia minor los 42 días después del transplante en el cultivo de lechuga Mosquera.................................................................................... 75 Figura 16. Semivariogramas de isotropía y a 0º, 45º, 90º y 135º de la incidencia de la enfermedad a los Sclerotinia minor a los 72 días después del transplante en el cultivo de lechuga en Mosquera.......................................................................................... 75 Figura 17. Semivariogramas de isotropía y a 0º, 45º,90º y 135º de la incidencia de la enfermedad causada por Sclerotinia sclerotiorum a los 36 días después del transplante en el cultivo de lechuga en Funza.......................................................... 76 Figura 18. Semivariogramas de isotropía y a 0º, 45º,90º y 135º de la incidencia de la enfermedad causada por Sclerotinia sclerotiorum a los 74 días después del transplante en el cultivo de lechuga Funza............................................................... 76 Figura 19. Mapa de contorno de la incidencia de la enfermedad causada por Sclerotinia minor para el cultivo de Mosquera............................................................................ 78 Figura 20. Mapa de contorno de la mortalidad causada por Sclerotinia minor para el cultivo de Mosquera. ................................................................................................ 79 Figura 21. Mapa de contorno de la incidencia de la enfermedad causada por Sclerotinia sclerotiorum para el cultivo de Funza. ...................................................................... 80 Figura 22. Mapa de contorno para la mortalidad causada por Sclerotinia sclerotiorum en el cultivo de Funza. .................................................................................................. 81 11 LISTA DE TABLAS Tabla 1. Clasificación taxonómica de la lechuga.............................................................. 19 Tabla 2. Fases de crecimiento de la lechuga ...................................................................22 Tabla 3. Enfermedades en el cultivo de la lechuga causada por hongos. ........................ 26 Tabla 4. Clasificación taxonómica de Sclerotinia spp....................................................... 27 Tabla 5. Fungicidas recomendados para el control de Sclerotinia spp............................. 38 Tabla 6. Producción de esclerocios de Sclerotinia minor. ................................................ 64 Tabla 7. Producción de esclerocios de Sclerotinia sclerotiorum. ...................................... 65 Tabla 8. Densidad de esclerocios de Sclerotinia minor en las muestras de suelo tomadas a los 42 días después del transplante en Mosquera................................................. 67 12 RESUMEN La enfermedad moho blanco de la lechuga, es causada por dos especies estrechamente relacionadas Sclerotinia sclerotiorum y S. minor, las cuales causan pérdidas hasta del 70% en el cultivo. Las dos especies presentan dinámicas de infección diferentes, mientras S. sclerotiorum infecta principalmente por ascosporas, S. minor lo hace por esclerocios. El objetivo de este trabajo fue determinar algunos aspectos epidemiológicos de la enfermedad moho blanco de la lechuga. En los municipios de Funza y Mosquera (Cund.) se seleccionaron dos fincas hortícolas y en lotes cultivados con lechuga tipo batavia variedad coolguard, con antecedentes previos de la enfermedad, se estableció una red de muestreo en un área de 1000m2. Se determinó la densidad de esclerocios del patógeno en el suelo y el patrón de distribución espacial de la enfermedad en el cultivo. En los dos campos comerciales se tomaron muestras de plantas de lechuga con los síntomas y signos característicos de la enfermedad, a partir de éste material se realizaron aislamientos de Sclerotinia spp. Mediante el estudio de rasgos macro y microscópicos se determinó la especie predominante en cada lote, también se efectuaron pruebas de patogenicidad in planta para determinar la correspondencia de los síntomas y signos de la enfermedad observados en campo con los reproducidos en laboratorio. Se determinó que la especie predominante en el lote comercial en el municipio de Mosquera fue S. minor, mientras que en el municipio de Funza fue S. sclerotiorum; en el primer caso la enfermedad presentó una incidencia del 52%, mientras que en el segundo el patógeno afectó el 32% de la población de plantas en el área demarcada. La densidad de esclerocios en las muestras de suelo fue baja. En las pruebas de patogenicidad las dos especies de Sclerotinia causaron infección en las hojas de lechuga en condiciones 13 controladas y sobre éste material vegetal se produjeron esclerocios con igual morfología a los esclerocios utilizados para la inoculación. El análisis geoestadístico determinó que el modelo espacial de la enfermedad moho blanco en los dos campos comerciales presentó alta dependencia espacial y permitió localizar los focos de infección. La información generada en el presente estudio constituye una herramienta útil para aumentar la eficiencia de las estrategias de control de la enfermedad moho blanco. 14 ABSTRACT Lettuce white mold is a disease caused by S. minor and S. sclerotiorum two species slightly related and they are one of limitants on this hortalize production. Two species have diferents sources of infection, while S. sclerotiorum infects lettuce primarily by ascospores from the carpogenic germination of sclerotia, S. minor infects exclusively by mycelium from eruptively germinating sclerotia. Specific objective of this work were to determine some epidemiologic aspects of lettuce white mold disease in two comertial field of two municipalities of Cundinamarca. Initially localized two lettuce batavia var coolguard producers fields with previous antecedents of the disease for the municipalities of Mosquera and Funza for each one used a grid system for density inoculum and disease incidence determination for geostatistic analysis. In addition for each field samples of plants with sings and simptoms characteristics of the disease were taken and several isolates were made until obtain pure isolates to determine predominat specie for macro and microscopic details and after that patogenicity in planta test was made to comprobe sings and simpthoms of the disease observed in field were similar as the laboratory reproduced. The predominant specie was S. minor for Mosquera field with an incidence 52% and S. sclerotiorum for Funza field with 32%, also the inoculum density was poor for each field. In planta pathogenicity tests reflected accurancy with sings and simptoms that observed in field. Geostatistic analysis determined indidence model presented high spatial dependence for S. Sclerotiorum and S. minor and the foci localization. 15 1. INTRODUCCIÓN La horticultura en Colombia ha venido adquiriendo gran importancia en los últimos años por presentarse como uno de los sectores que ha contribuido en la generación de cerca de 500 mil empleos directos en áreas rurales (Ministerio de Medio Ambiente, 2002) y quizás porque se ha venido consolidando como una de las áreas más promisorias en materia de exportaciones. Debido al incremento del consumo de hortalizas y a la demanda de alimentos libres de sustancias que representan un riesgo para la salud del hombre y para el ambiente, surge la necesidad de implementar herramientas tecnológicas que permitan a los agricultores adquirir competitividad y cumplir con las exigencias de inocuidad en el mercado. Actualmente la lechuga es una de las hortalizas con mayor área sembrada en el departamento de Cundinamarca ocupando el 72% de ésta, es uno de los productos de mayor importancia en materia de oferta hortícola, pero su rendimiento promedio de 14,75 Ton/Ha es muy bajo, debido a la alta incidencia de enfermedades e insectos plaga (Ministerio de agricultura, 2003 citado por Arias, 2006). Las enfermedades se constituyen como parte importante de la problemática fitosanitaria en la producción de lechuga. Sclerotinia spp. produce la enfermedad moho blanco causada por el hongo y es responsable de pérdidas por encima del 70% (Ministerio de agricultura, 2003 citado por Arias, 2006). 16 Para el control del moho blanco se han utilizado principalmente fungicidas de síntesis química, lo cual representa cerca del 20% de los costos directos de producción. Sumado a esto, su uso inadecuado conduce al detrimento en la calidad y la competitividad del producto de consumo provocando el rechazo en los mercados (Ministerio de agricultura, 2006). Los agentes causales del moho blanco de la lechuga son dos especies estrechamente relacionadas, Sclerotinia minor Jagger y Sclerotinia sclerotiorum (Lib) de Bary (Abawi y Grogan, 1979; Subbarao, 1998). Aunque los síntomas generales de la enfermedad causados por las dos especies en la lechuga son similares, varios estudios han demostrado diferencias inherentes a la infección de cada especie. Estas diferencias son el resultado de diferentes modos de acción empleados por las dos especies para la infección, así se ha reportado que S. minor infecta exclusivamente por micelio proveniente de la germinación eruptiva de los esclerocios que están localizados cerca a las raíces o a la corona de la planta (Imolehim et al. 1980; Dillard y Grogan, 1985; Melzer y Boland, 1994; Subbarao et al. 1995; Subbarao et al. 1996), por lo cual se afirma que éste es un patógeno típicamente de suelo. Las infecciones primarias causadas por S. sclerotiorum en lechuga son ocasionadas por ascosporas (Newton y Sequeira. 1972; Ritterson y Grogan, 1985; Ben-Yephet et al. 1993) mientras que las infecciones por micelio germinado de esclerocios se presenta en baja frecuencia (Abawiy Grogan ,1979). Las infecciones por ascosporas generan áreas acuosas sobre la cabeza de la planta, la formación de una capa de micelio y con el tiempo desarrollo de esclerocios (Ben-Yephet et al. 1993). La infección por la germinación directa de esclerocios de S. sclerotiorum es similar a la causada por S. minor pero diferenciándose fácilmente por el tamaño de los esclerocios formados sobre las plantas. 17 Debido a que S. sclerotiorum y S. minor poseen ciertas diferencias en los modos de infección, se esperaría que la enfermedad causada por estas dos especies presente un patrón de distribución espacial diferente en el tiempo (Marois y Adams, 1985; Nelson y Campbell, 1993; Subbarao et al. 1996). Sin embargo, Hao y Subbarao (2005) encontraron el mismo patrón de distribución de la incidencia de la enfermedad para los dos tipos de infección antes descritos. Del mismo modo, dado que S. minor es considerado típicamente un patógeno de suelo, se esperaría que la incidencia de la enfermedad refleje la distribución de esclerocios en el suelo, debido a la alta correlación que existe entre la densidad de inóculo y la incidencia de la enfermedad (Campbell y Noe, 1985; Dillard y Grogan, 1985; Hao et al. 2003). El patrón de distribución de la enfermedad causado por S. sclerotiorum no sólo depende de las distribución de los esclerocios, sino también de la temperatura y de la humedad del suelo, que afectan la producción de apotecios y de la velocidad y dirección del viento que afectan la descarga y dispersión de las ascosporas (Schwartz y Steadman, 1978; Abawi y Grogan, 1979). Aunque estos aspectos epidemiológicos han sido ampliamente estudiados en diferentes países, en Colombia son pocas las investigaciones que se han realizado al respecto, al igual que no se conoce con certeza cuales son las especies de Sclerotinia predominantes en los campos productores de lechuga ni de la fuente de inóculo primario. El trabajo de Smith (2007) fue uno de los primeros que abordó el tema de distribución espacial de esclerocios en el suelo. Dilucidar estos aspectos en las condiciones de producción del país, contribuiría al desarrollo de estrategias de muestreo y de control más eficientes a las que existen actualmente. Por tal motivo, el presente estudio pretendió determinar el agente causal del moho blanco de la lechuga predominante en dos campos comerciales de lechuga en dos municipios productores de Cundinamarca, determinar el patrón de 18 distribución espacial de la enfermedad y describir la relación entre la densidad de inóculo y la incidencia de la enfermedad del moho blanco de la lechuga. 19 2. MARCO TEÓRICO Y REVISIÓN DE LITERATURA 2.1. Cultivo de la lechuga 2.1.1. Origen La lechuga como cultivo se originó probablemente en la cuenca mediterránea, una prueba evidente es la existencia de una forma primitiva de lechuga, casi silvestre a partir de la lechuga silvestre Lactuca serviola L., comúnmente llamada lechuga espinosa (Davis et al, 2002). Los primeros informes escritos referentes al cultivo de la lechuga se atribuyen a Herodoto, en el que menciona que la lechuga aparecía en las mesas reales de Persia en el año 550 (a. C.) Posteriormente fue descrita por autores griegos como Hipócrates, quien en el año 430 (a. C.) le atribuyó propiedades medicinales; Aristóteles en el año 356 (a.C.) y Galeno, quien en el año164 después de J.C. la describió como una hortaliza popular. La lechuga fue popular en la antigua Roma y se cultivaron varias formas (Davis et al, 2002). 2.1.2. Clasificación taxonómica. La lechuga es una planta anual, autógama, perteneciente a la familia Asteraceae y cuyo nombre botánico es Lactuca sativa L. (Tabla 1). Diploide con 2n=18 cromosomas Tabla 1. Clasificación taxonómica de la lechuga. Reino Plantae � Plantas Subreino Tracheobionta � Plantas Vasculares Superdivisión Spermatophyta � Plantas con semilla División Magnoliophyta � Plantas con flores Clase Magnoliopsida � Dicotiledóneas Subclase Asteridae Orden Asterales Familia Asteraceae Genero Lactuca L. Especie Lactuca sativa L. Tomado de USDA, NRCS. 2006 20 2.1.3. Morfología. La plante de lechuga se caracteriza porque la raíz no sobrepasa los 25cm de profundidad, es pivotante y con ramificaciones. Las hojas están dispuestas en roseta, desplegadas al principio en unos casos siguen así durante todo su desarrollo (variedades romanas) y en algunos casos acogollan mas tarde. El borde de los limbos puede ser liso, ondulado o aserrado. Su tallo es cilíndrico. La inflorescencia presenta capítulos florales amarillos dispuestos en racimos o corimbos. Las semillas están provistas de un vilano plumoso (Chávez y Medina, 2003). 2.1.4. Condiciones agroecológicas 2.1.4.1. Temperatura y humedad relativa La temperatura media óptima para el desarrollo normal de la planta de lechuga es de 15 a 18ºC con máximas de 21ºC y mínimas de 7ºC. Las temperaturas extremas inducen la emisión prematura de los tallos florales y afectan la calidad del producto de consumo, debido a la acumulación de látex en las venas (Osorio y Lobo, 1983). La humedad relativa conveniente para el cultivo de la lechuga es de 60 a 80%. La humedad ambiental excesiva favorece el desarrollo de enfermedades (Chávez y Medina, 2003). 2.1.4.2. Suelo En general todos los suelos son buenos para el cultivo de la lechuga, sin embargo se desarrolla muy bien en suelos con alto contenido de materia orgánica (Osorio y Lobo, 1983). Teniendo en cuenta que el sistema radicular de la lechuga no es muy extenso los 21 suelos que retienen la humedad y que a la vez presentan buen drenaje son los mejores; las mejores texturas son las franco-arcillosas y franco-arenosas. El pH más apropiado es de 5.2 a 5.8 en suelos orgánicos y de 5.5 a 6.7 en suelos minerales. En general, si el suelo mineral tiene un pH menor de 6.0, es recomendable aplicar cal (Osorio y Lobo, 1983). 2.1.5. Siembra. La lechuga es una hortaliza típicamente de transplante, aunque también puede sembrarse en forma directa (Valades, 1994; Lucero, 2000). Tradicionalmente la siembra se hace en semilleros, en épocas frías en las que son ligeramente protegidos. Como el tamaño de la semilla es muy pequeño, suele cubrirse con una capa delgada de suelo (Corpoica, 1992; Ortiz, 2001). Toda la semilla que se consume para siembra en Colombia es importada, especialmente la producida por las casas de Norte América, tales como Morse y Asgrow (CCI, 2007). La semilla de la lechuga germina mejor en suelos con temperatura entre 20 y 26ºC con óptimas de 24ºC. En estas condiciones las plántulas emergen a los dos o tres días después de sembradas. La semilla de un año de edad germina mejor que la nueva a una temperatura del suelo de 30ºC (Osorio y Lobo, 1983). 2.1.5.1. Transplante El transplante se realiza cuando las plántulas han alcanzado una altura de 8 a 12cm. También se puede transplantar cuando las plántulas hayan desarrollado de 4 a 6 hojas verdaderas (Sarli, 1980 citado por Jiménez y Rodas, 1996;). El trasplante se puede 22 realizar en hileras separadas de 40 a 50cm y entre plantas 25cm, en camas de 1 a 1.2m de ancho. 2.1.5.2. Desarrollo de la planta Las plantas de lechuga pasan por tres fases de desarrollo; plántula, un periodo de roseta y formación de cogollo (Tabla 2). Tabla 2. Fases de crecimiento de la lechuga Fase Observaciones Germinación La radícula emerge de la semilla Cotiledón Los cotiledones emergen y se expanden Aumento de las hojas verdaderas Las hojas emergen y se expanden Roseta Hojas con estructura aplanada a erguida (todavía no curvada) Formación del Cogollo Comienza cuando emerge una hoja curvada y se expande. Hojas sucesivas más curvadas hasta que son completamente envueltas por las hojasexteriores Madurez Se han desarrollado un gran número de hojas en el interior de modo que se forma un cogollo esférico cada vez más firme. Requiere de 60-120 días dependiendo de la estación Sobremadurez Las hojas del cogollo continúan expandiéndose hasta que se forman grietas por la presión Formación del tallo floral El punto de crecimiento se alarga y emerge a través de la parte superior del cogollo Floración Se inicia con la formación de la yema terminal y la apertura de la flor. Continúan formándose nuevas flores diariamente durante 50-70 días Producción de Semillas Empieza con la flor terminal, el involucro se seca y se abre en unos 12-14 días Traducido de Davis et al. 2002 Durante el desarrollo de la plántula, desde la germinación hasta el momento de transplante, las condiciones de germinación son críticas para una producción adecuada de lechugas. Para la germinación de las semillas se requiere unas condiciones adecuadas de humedad y oxígeno y unas temperaturas favorables. Una vez que la semilla de lechuga embebe agua, germina rápido; la emergencia depende de las temperaturas. Las 23 raíces jóvenes se alargan típicamente hasta unos 25cm en la primera etapa de desarrollo. Las primeras hojas verdaderas emergen inmediatamente después de los cotiledones y se inicia la fotosíntesis, aunque la lechuga desarrolla una raíz principal, existe un considerable crecimiento de las raíces laterales. La mayor parte de las raíces tiene menos de 0,5mm de diámetro. La profundidad real de enraizamiento está en función del tipo de suelo, del suministro de oxígeno y del drenaje. El transplante se realiza generalmente en la fase de tres a cuatro hojas, que aproximadamente tiene lugar 3 a 4 semanas después de realizado el semillero (Davis et al. 2002). Durante la fase de roseta, se forman continuamente hojas en el punto de crecimiento del tallo relativamente corto, que raramente excede los 10cm en la lechuga acogollada. Las hojas de esta lechuga tienen pecíolos cortos y se expanden normalmente durante el primer crecimiento. El acogollamiento comienza cuando las hojas de la roseta comienzan a curvarse hacia dentro. Las hojas nuevas se forman continuamente y llenan el interior hasta que se forma un cogollo sólido y maduro. Las lechugas se recolectan cuando alcanzan la madurez, formando un cogollo sólido después de 120 a 160 días. La lechuga se cosecha manualmente (Davis et al. 2002). 2.1.5.3. Riegos La frecuencia y cantidad de riegos depende del tipo de suelo, del tamaño de la planta y del clima. Se debe tener cuidado de no aplicar agua en exceso. La lechuga requiere de 300 a 600mm de agua durante todo su ciclo, para su normal desarrollo (Osorio y Lobo, 1983). 24 El momento oportuno para el riego es en las primeras horas de la mañana o en las últimas de la tarde; si se riega cuando el suelo y la planta tienen una temperatura elevada, pueden originarse desequilibrios que den lugar al amarillamiento de las hojas y al cese de la vegetación (Cervantes y Alvarado, 1996). 2.1.6. Situación actual del cultivo de la lechuga en Colombia. En Colombia se siembran más de 65 especies hortícolas, las cuales en el año 2004 se cultivaron en 119 mil hectáreas y produjeron 1�348 811 toneladas (Corpoica, 2005). Las especies más cultivadas son la arveja (28,8% del área sembrada), las aliáceas (cebollas y ajo, 23,9%) y el tomate (15,9%). Otras especies importantes son la zanahoria (7%), las hortalizas de hoja (2,1%), las crucíferas (repollo, brócoli, coliflor, etc., 3,8%) y el pimentón. Tanto el área sembrada como la producción aumentaron en 3% como promedio anual entre el año 2001 y el 2004 (Corpoica, 2005). La lechuga es una de las hortalizas de hoja de mayor consumo en Colombia. Es producida en los departamentos de Antioquia, Boyacá, Norte de Santander, Valle del Cauca y Cundinamarca, este último posee el 72% del área total sembrada a nivel nacional debido a las condiciones agroecológicas óptimas (Ministerio de Agricultura, 2003). Los resultados del censo hortícola realizado por el Departamento Administrativo Nacional de Estadística (2002) efectuado en el departamento de Cundinamarca, muestran que en la sabana de Bogotá se consideran 11 cultivos por su importancia dentro de la canasta hortícola, en el que se destaca la lechuga como el cultivo con mayor área sembrada, 383 Ha aproximadamente, con un área cosechada bastante reducida de 189 Ha y ocupa el quinto lugar en rendimiento con 21,59 Ton/Ha. 25 2.2. Plagas y enfermedades La resistencia de un cultivo o susceptibilidad en los cultivares de la lechuga y la virulencia o avirulencia de un patógeno, son consideradas fundamentales en el desarrollo de las enfermedades de la lechuga. Las enfermedades infecciosas pueden ser causadas por agentes como lo son bacterias, virus, fitoplasmas, hongos y nematodos (Davis et al. 2002). Dentro de las enfermedades causadas por bacterias la más común es la pudrición bacteriana que se caracteriza por la aparición de un color verde oscuro en las hojas que se torna a negro, los haces vasculares se encuentran ennegrecidos. En la sabana de Bogotá se ha presentado esta enfermedad con una incidencia del 20% donde el agente causal presenta algunas características de Erwinia carotovora (Ávila et al. 1996). Algunos insectos plaga que atacan el cultivo son Copitarsia sp. (Muque de la papa) considerado como el principal insecto plaga del cultivo. Actúa como trozador de plántulas sin consumirlas, como raspador en los primeros instares y comedor de follaje en los dos últimos instares. Un áfido de importancia económica es Myzus persicae o más conocido como pulgón verde de la papa, es un insecto chupador (Sanchez y Moreno, 2004). Los virus de alto impacto que se presentan en el cultivo son el Virus de la clorosis de la lechuga que causa el amarillamiento, enrollamiento, raquitismo, subsecuente aclareo nerval y fragilidad de las hojas; también se encuentra el Potyvirus del mosaico de la lechuga que se caracteriza por el desarrollo de moteado o mosaico verde pálido, aclareo nerval, motas necróticas y el rizado hacia abajo de las hojas exteriores (Davis et al. 2002). 26 A continuación se presenta una tabla que resume las enfermedades causadas por los diferentes hongos patógenos del cultivo de lechuga (Tabla 3). Tabla 3. Enfermedades en el cultivo de la lechuga causada por hongos. Tomado de Plagas y enfermedades de la lechuga, Davis et al (2002) Enfermedad Organismo causal Síntomas Antracnosis Microdochium panattonianum Pequeñas manchas marrones y acuosas en el follaje exterior. Pobre desarrollo del cogollo. Pudrición de las plántulas Rhizoctonia solana La planta puede ser destruida antes de la germinación. Cuando las plántulas se hacen mayores destruyen la capa adyacente del tallo. Mildeo Velloso Bremia lactucae Lesiones de color verde pálido o ligeramente cloróticas en las hojas, volviéndose amarillas o necróticas Moho blanco de la lechuga Sclerotinia minor S. sclerotiorum Marchitamiento en la capa exterior de las hojas, pudrición blanda acuosa. Formación de esclerocios. Fusariosis Fusarium oxysporum F. lactucum Las plantas presentan una raya de color pardo rojizo que se extiende desde la raíz principal hasta el cortex de la corona Moho gris Botrytis cinerea Pudrición blanda, acuosa y de color gris parduzco en las hojas y tallo dañados o senescentes Mancha foliar por Septoria Septoria lactucae Pequeñas manchas irregulares y cloróticas, que están algo delimitadas por los nervios. Necrosis extensivas. Marchitez southern Sclerotium rolfsii Áreas acuosas alrededor del tallo, cierre de la copa y pudrición de los pecíolos. Toda la planta colapsa. Desarrollo de esclerocios. Mancha foliar por Stemphyllium Stemphyllium botryosum f. sp.lactucum Aparecen como pequeñasmanchas redondas, pardas, hundidas en el centro debido a la necrosis del tejido Verticiliosis Verticillum dahliae Formación de estrías verticales de color verde o negro en la corona y raíz principal. Decoloración verde pardusca del tejido vascular. Forma microesclerocios en las nervaduras. 27 2. 3. Moho blanco de la lechuga La enfermedad del moho blanco ocurre a nivel mundial y causa pérdidas significativas en los cultivos de lechuga, cuyo agente causal son dos especies estrechamente relacionadas, S. minor Jagger y S. sclerotiorum de Bary (Hao y Subbarao, 2005). 2.3.1. Sclerotinia minor Jagger 2.3.1.1. Taxonomía Es un patógeno cuya clasificación taxonómica aparece en la tabla 4 Tabla 4. Clasificación taxonómica de Sclerotinia spp. Reino Fungi Filum Ascomycota Clase Ascomycetes Orden Helioteliales Familia Scleriotiniaceae Genero Sclerotinia Especie S.minor. S. sclerotiorum. Tomado de Globalbiodiversity information, 2006 2.3.1.2. Características generales Se caracteriza por producir esclerocios esféricos con un diámetro entre 0.5mm a 2mm aproximadamente (Melzer et al. 1994). Infecta primariamente la lechuga por la germinación de esclerocios, los cuales producen masas de hifas que entran en contacto con las raíces, corona y hojas senescentes de la planta. Las condiciones óptimas para la germinación de los esclerocios es a una temperatura de 15ºC y una humedad del suelo correspondiente a -0.03MPa a -1,5MPa (Hao et al. 2003). Los esclerocios presentan germinación carpogénica, aunque rara vez ha sido observada en la naturaleza, 28 presentando ascosporas que se caracterizan por contener cada una 4 núcleos (USDA, 2006). 2.3.1.3. Rango de huéspedes Este índice contiene 21 familias, 66 géneros y 94 especies de plantas. Todos los huéspedes de S. minor se encuentran dentro de la clase Angiospermae de la division de plantas Espermatófita. Dos de las plantas huéspedes, cada una de las familias Liliaceae como el espárrago y Musaceae como el banano pertenecientes a la subclase Monocotiledoneae. Todos los otros huéspedes se encuentran en 19 familias de la subclase Dicotiledoneae. Las familias Asteraceae, plantas como la lechuga y el girasol; en Fabaceae alfalfa, fríjol, soya y arveja; en Brassicaceae como el coliflor, la col y el rábano; en Apiaceae como apio, zanahoria y perejil y en Cariofiliaceae flores como la calabacilla y el clavel (Melzer et al. 1997). 2.3.1.4. Etiología y epidemiología La infección ocurre principalmente por la emergencia de micelio cerca a la planta infectada. Las plantas pueden ser atacadas desde la etapa de semillero hasta la madurez (Willets y Wong, 1980). Bajo condiciones de frío y alta humedad, el patógeno invade rápidamente los tejidos del hospedero, en los cuales se desarrolla una pudrición acuosa de color café claro y crece micelio blanco de aspecto algodonoso sobre el tejido infectado. Después de varios días de crecimiento miceliar, se desarrollan agregados de micelio sobre la superficie y en las cavidades del huésped, siendo estructuras vegetativas jóvenes resistentes denominados esclerocios. Al inicio se presentan de color blanco pero cuando maduran su color es negro. Un gran número de esclerocios se acumulan en los restos de plantas y en el suelo, donde permanecerán dormanes por largos períodos de tiempo, 29 hasta 11 años (Willets y Wong, 1980). Bajo condiciones óptimas los esclerocios germinan produciendo masas de hifas que entran en contacto con raíces, tallos y hojas senescentes de las plantas iniciando un nuevo ciclo de infección (Wu y Subbarao, 2003). La incidencia de la enfermedad esta correlacionada con el número de esclerocios en el suelo, aunque un sólo esclerocio viable dentro de una zona de competencia puede causar infección (Subbarao et al. 1996). La zona de competencia está definida como la máxima distancia y profundidad a las cuales el esclerocio puede causar infección. La mayoría de infecciones de la pudrición de la lechuga, causadas por la germinación eruptiva de los esclerocios de S. minor, ocurren cuando éstos están ubicados a 8 cm de la superficie del suelo y localizados a 2 cm de la corona de las plantas (Subbarao et al. 1996). 2.3.2. Sclerotinia sclerotiorum De Bary 2.3.2.1. Taxonomía La taxonomía se puede observar en la tabla 4. 2.3.2.1. Características Generales Se caracteriza por producir esclerocios de textura suave, de forma alargada y con un tamaño que oscila entre 2mm a 10mm aproximadamente. Infecta primariamente la lechuga por ascosporas provenientes del aire, las cuales se caracterizan por ser binucleadas (Young et al. 2004). La infección por esclerocios aunque rara vez es observada se presenta en condiciones de temperatura de 10ºC y una humedad del suelo en un rango de 0 a -0,6MPa (Hao et al. 2003), lo que equivale a una mayor tolerancia a la saturación del suelo 0MPa, como condiciones de baja de humedad -0,6MPa el cual es un 30 rango de tolerancia mucho más amplio que el presentado por S. minor el cual es de -0,3MPa (Subbarao et al. 1996). 2.3.2.2. Rango de huéspedes Incluye 408 especies, 278 géneros y 75 familias de plantas. La mayoría de las especies reportadas están en las plantas herbáceas de la subclase Angiospermae de las Dicotiledóneas. Familias que contienen un gran número de huéspedes que incluyen Asteraceae, Fabaceae, Brassicaceae, Solanaceae, Apiaceae y Ranunculaceae, en orden decreciente. Dentro de las monocotiledóneas hay por lo menos 25 huéspedes clasificados dentro de las familias Dipsacaceae, Iridaceae, Liliaceae, Musaceae y Poaceae (Boland y Hall, 1994). 2.3.2.3. Etiología y epidemiología La infección puede ocurrir por la germinación carpogénica o miceliogénica, dependiendo de las condiciones del ambiente. Los esclerocios que germinan carpogenicamente producen ascosporas que infectan la superficie de los tejidos de la planta. Las ascosporas requieren de alta humedad y tejido senescente que sirve como fuente de nutrientes para que se produzca la germinación e infección de los tejidos de la superficie (Bardin y Huang, 2000). La infección se caracteriza por formar lesiones acuosas, en las cuales se desarrolla tejido necrótico con subsecuente aparición de micelio blanco que forma esclerocios. Estos últimos pueden germinar carpogénica o miceliogenicamente y así iniciar un nuevo ciclo de infección (Bolton et al. 2006). La incidencia de la enfermedad depende no sólo de los esclerocios, sino también de las condiciones tales como la temperatura del suelo y la humedad, que afectan la producción 31 de apotecios, y de la dirección y velocidad de viento que afecta la descarga y dispersión de ascosporas. 2.3.2.4. Fisiología El crecimiento de éste hongo presenta un rango óptimo de temperatura de 20 a 30ºC y pH entre 3,4 a 4. En cuanto a los requerimientos nutricionales de S. sclerotiorum, presenta un mayor crecimiento en fuentes de nitrógeno dentro de las que se encuentra y 12 aminoácidos, sales de amonio, nitrato, urea, peptona y caseína hidrolizada; como fuentes de carbono se encuentran la sacarosa, manitol, almidón y celobiosa. En concentraciones de 2,7% de oxígeno se ve fuertemente inhibido el crecimiento del hongo (Willets y Wong, 1980). 2.3.3. Biología del esclerocio Son estructuras duras y resistentes, formadas por agregación de hifas, usualmente consisten en continuas capas de células pseudoparenquimatosas melanizadas conocidas como corteza, las cuales se forman en la superficie externa y encapsulan la hifa. El desarrollo del esclerocio comprende tres etapas: iniciación, en la que la hifa comienza a agregarse; desarrollo o crecimiento a un tamaño determinado y maduración la cuál involucra la delimitación de la superficie y pigmentación de la hifa periférica (Willetts yBullock et al. 1992). Durante el desarrollo del esclerocio se acumulan reservas endógenas de trehalosa, manitol y arabinol, además de pequeñas cantidades de glucosa, fructosa y manosa que le sirven de sostén durante el período de latencia y eventualmente durante la germinación. Entre las mayores reservas citoplasmáticas que han sido detectadas están el glicógeno y los polifosfatos, los cuales son depositados como gránulos en el 32 citoplasma. La composición de la pared de las hifas del esclerocio contiene quitina como el mayor componente junto con ß-glucanos de uniones 1-3 y 1-6 (Willetts y Bullock et al. 1992). La longevidad de los esclerocios en el suelo por lo general es de 2 años, algunos estudios sugieren que el amplio rango de las condiciones del suelo exhiben rangos de viabilidad esclerotial menores de dos años hasta once años (Vannacci et al. 1988). 2.3.4. Mecanismos de patogénesis de Sclerotinia spp. 2.3.4.1. Enzimas de la patogénesis La patogénesis puede ser facilitada en sus huéspedes por la producción de un amplio rango de enzimas degradadoras de la pared celular, en las que se incluyen pectinasas, β- 1,3-glucanasas, glicosidasas, celulasas, xilanasas y cutinasas, dando una gran flexibilidad al patógeno para la penetración y colonización del huésped (Bolton et al. 2006) Las proteínas extracelulares secretadas por el hongo son capaces de degradar el tejido vegetal, al igual que los componentes de la pared celular especialmente los polisacáridos (Riou et al. 1991). La pectina es el mayor constituyente de la pared celular, cuenta con un esqueleto conformado por residuos del acido D-galacturonico con enlaces α-1,4 con varios grados de metil-esterificación, por lo que su degradación requiere la combinación de varias pectinasas (Juge, 2006). S. sclerotiorum posee un complejo de enzimas exocelulares pécticas, dentro de las que se encuentran las exopoligalacturonas y las exopolimetilgalacturonasas (Riou et al. 1992), las cuales se encargan de fragmentar los grupos de dímeros o monómeros glicosilados de 33 los polisacáridos de la pared celular péctica, resultando en la fragmentación del sustrato y obtención potencial de nutrientes (Kars y van Kan, 2004 citados por Bolton et al. 2006). Las endopoligalacturonasas han sido ampliamente estudiadas, debido a que su acción aleatoria en el ataque del sustrato que esta estrechamente relacionado con la degradación del tejido (Riou et al. 1991), en un estudio realizado por Kasza et al. (2004) citado por Bolton et al. (2006), mediante el análisis de PCR-TR se identificó el gen pg5, que codifica para la expresión de endopoligalacturonasas las 48 y 72 horas después de la inoculación del tejido de plantas sanas, el cuál se relaciona con la fase de degradación del tejido. Otro grupo de enzimas líticas que juegan un papel importante en la patogénesis son las proteasas, no sólo en la degradación de proteinas de la planta hospedera que son la principal fuente de nitrógeno para el hongo, sino también porque degradada enzimas antifúngicas producidas como defensa por la planta infectada (Billon-Grand et al. 2002). 2.3.4.2. Acido oxálico El ácido oxálico es un compuesto que se puede encontrar como ácido libre, en forma soluble como oxalato de sodio o potasio e insoluble como oxalato de calcio, el cual es frecuentemente asociado a desordenes metabólicos como enfermedades infecciosas (Guimarães y Stotz, 2004). Una amplio número de hongos fitopátogenos secreta ácido oxálico incluyendo a S. sclerotiorum y S minor (Malcom et al. 2005). La capacidad de sintetizar ácido oxálico se ha considerado un factor determinante para la patogénesis, estudios previos realizados por Noyes y Haoncock (1981); Marciano et al. 34 (1983) citados por Dias et al. (2005) en el que se trataron plantas de fríjol común y girasol con ácido oxálico sintético y el filtrado de un cultivo fúngico de S. sclerotiorum, obteniendo como resultado los mismos síntomas exhibidos por las plantas naturalmente infectadas en campo. Otro estudio realizado por Godoy et al. (1990) en el que se trataron pétalos de girasol con micelio de S. sclerotiorum tipo silvestre (OA+) y mutantes deficientes en la biosíntesis de ácido oxálico (OA-), los cuales resultaron ser menos patogénicos, presentar un crecimiento de un 19 a 28% más bajo (OA+) y la incapacidad de formar esclerocios. Aunque el mecanismo específico del ácido oxálico durante la infección no es muy claro, todavía se valida la propuesta de su papel se centra en tres modos de acción: Primero, la secreción del ácido oxálico causa un descenso apoplástico del pH, que favorece la actividad de varias enzimas fúngicas secretadas durante la invasión de tejidos de la planta como las poligalacturonasas que cuya máxima expresión es posible a pH bajo (Bateman y Beer, 1965 citados Cessna et al. 2000), del mismo modo las condiciones de bajo pH favorecen la formación de esclerocios (Rollins y Dickman; Chen et al. 2003). Segundo, el ácido oxálico puede ser directamente tóxico a las plantas hospederas debido a la acidez debilitando la planta y haciéndola más susceptible al subsecuente crecimiento fúngico (Bolton et al. 2006). Tercero, la quelación del calcio (Ca2+) de la pared celular por parte del anión oxalato, comprometiendo las respuestas de defensa de la planta dependientes de Ca2+ (Dias et al. 2005), al igual que debilita la pared celular ya que las poligalacturonasas son incapaces de hidrolizar péctato de calcio (Bolton et al. 2006). 35 2.4. Métodos de Control La incidencia de la enfermedad se puede reducir si se previene la formación de los esclerocios en el suelo y en los residuos de plantas. Muchos estudios de la biología de Sclerotinia spp. han brindado información para la implementación de métodos de control (Willetts y Wong, 1980). 2.4.1. Métodos físicos y culturales Dentro de estos métodos se encuentran prácticas culturales como el arado y el riego que afectan enormemente la distribución de los esclerocios (Wu y Subbarao, 2003). El riego puede ser uno de los factores de mayor impacto en la pudrición de la lechuga, ya que condiciona la temperatura y humedad del suelo, los cuales son factores críticos para la germinación de los esclerocios y subsecuente infección de la lechuga; varios sistemas de riego han sido empleados, como el riego por goteo subsuperficial el cual sólo requiere la mitad del volumen del agua necesitada en el riego por aspersión y donde la humedad bajo el suelo es significativamente baja (Wu y Subbarao, 2003). El arado profundo ha sido empleado como una estrategia para el manejo de la enfermedad, éste busca enterrar los esclerocios a profundidades de 25 a 30cm de la superficie del suelo, de ésta forma se reduce la viabilidad de los esclerocios (Subbarao et al. 1996). En un estudio realizado por Wu y Subbarao (2003), en lotes comerciales de lechuga del estado de California en los años de 1993 a 1995 en las épocas de primavera y otoño, se probó el efecto combinado del arado y el sistema de riego sobre la incidencia y la producción de esclerocios de S. minor. Estos autores encontraron que al emplear un 36 arado mínimo, combinado con riego subsuperficial, la incidencia registro valores menores al 20% durante los tres años para la época de primavera y menor a 30% para otoño de 1993 llegando a reducirse a un 10% para el año 1995. En contraste el tratamiento que incluía arado convencional y riego por aspersión presentó los porcentajes de la incidencia del 40% para la época de primavera y para otoño del 50%. Con respecto a la producción de esclerocios, la cual se determinó tomando 100cm3 de suelo, en un sistema de 24 cuadrantes de 1m2 cada uno y posterior cernimiento húmedo de las muestras, en los lotes donde se combinó riego subsuperficial y arado mínimo, no superó una densidadsuperior a los 9 esclerocios por 100cm3 de suelo para los tres años, en las diferentes épocas del estudio, mientras que el tratamiento de riego por aspersión y arado convencional se encontró densidades de 24 hasta superiores a 74 esclerocios por 100cm3 de suelo. De este modo se puede corroborar que el empleo del riego subsuperficial es un método apropiado no sólo en la reducción de la incidencia de la enfermedad, sino que reduce la formación de esclerocios. La rotación de cultivos con plantas supresivas del patógeno, ha venido adquiriendo atención en años recientes como una importante herramienta de manejo sostenible de la enfermedad. Estudios internacionales han reportado que un gran número de especies del género Brassica como el brócoli y el coliflor son candidatos para la rotación de cultivos, debido a las propiedades supresivas de sus componentes químicos especialmente glucosinolatos, los cuales mediante el rompimiento enzimático se transforman en isotiocianatos, tiocianatos, nitrilos e isonitrilos en el suelo, que resultan ser tóxicos para los hongos, además de su consecuente habilidad para reducir la viabilidad de los propágulos y la incidencia de la enfermedad causada por S. minor (Hao y Subbarao, 37 2006). Una limitación al usar este método es el número de candidatos para la rotación, debido al amplio rango de huéspedes del patógeno (Hao y Subbarao, 2003). Un estudio realizado por Hao y Subbarao (2006) en el que se evaluó el brócoli como un candidato para la rotación en cultivos de lechuga con el fin de disminuir la incidencia de la pudrición de la planta causada por S. minor, donde emplearon 4 tratamientos con la siguiente secuencia de cultivos: lechuga-lechuga-lechuga-lechuga (LLLL), brócoli- lechuga-brócoli-lechuga (BLBL), brócoli-brócoli-lechuga-lechuga (BBLL) y lechuga-sin cultivo-lechuga-sin cultivo (LFLF), se determinó que al emplear las secuencias de rotación de cultivo que incluían al brócoli, se disminuyó la incidencia de la enfermedad, con respecto a los otros tratamientos, encontrándose valores de 30% a 48% para BBLL y BLBL, mientras que para LLLL fue del 60% y para LFLF fue del 50%. Otro método disponible es la solarización del suelo éste es un método físico para la desinfección del suelo que resulta por el calentamiento de las capas superficiales del mismo, por lo tanto mata o inhibe el desarrollo de microorganismos fitopatógenos, además de controlar las malezas (Patricio et al. 2005). Es bien conocido que la solarización reduce el inóculo de hongos formadores de esclerocios (Vannacci et al. 1988). En un estudio realizado por Swaminathan et al. (1999) se determinó que la solarización reduce la viabilidad de los esclerocios de S. sclerotiorum en un 52% con respecto a lotes de suelo sin solarizar en el cual la viabilidad fue del 90%. Otro estudio realizado por Patricio et al. (2005) éste autor demostró una reducción de la incidencia de la pudrición de la lechuga por S. minor en un suelo sin solarizar del 50%, a una incidencia del 5 % en los 38 suelos solarizados. En contraste un estudio realizado por Arias (2006), para determinar el efecto de tres tratamientos en los que incluía la solarización sobre la incidencia de Sclerotinia sclerotiorum en lechuga, en el cual el tratamiento de solarización no redujo la incidencia del hongo con respecto al tratamiento químico empleado. 2.4.2. Métodos Químicos Es el principal método aplicado para el control de Sclerotinia spp. Existe gran variedad de sustancias químicas que han sido desarrollados. Entre ellos, el dicloran, la ipridona y el vinclozolin han sido reportados eficaces en la reducción de la incidencia de la enfermedad cuando se aplican inmediatamente después del arado y el transplante en otros países (Matheron y Porchas, 2004). Los fungicidas recomendados para control de Sclerotinia spp se presentan en la tabla 5. Tabla 5. Fungicidas recomendados para el control de Sclerotinia spp. Ingrediente Activo GRUPO QUÍMICO MECANISMOS DE ACCIÓN Benomil Benzimidazoles Mitosis: ensamble de la b-tubulina Ipridona Vinclozolin Procimidona Dicarboximidas NADH citocromo C reductasa en la peroxidación de lípidos Tebuconazole Triazoles Demetilación del C14 en la biosíntesis del esterol Boscalid Carboximidas Complejo II en la respiración del hongo (succinato-deshidrogenasa) Fluazinam 2,6-dinitroanilinas Desacoplador de la fosforilación oxidativa Fenhexamida Hidroxianilidas 3-keto reductasa durante la demetilación del C4 en la biosíntesis del esterol Tomado de FRAC, 2006. Debido al uso continuo de éstas sustancias, se ha reportado el desarrollado de resistencia por parte del hongo a fungicidas específicos. Ésta resistencia aparece como 39 consecuencia de los largos períodos y frecuencias de la exposición del patógeno como lo mencionan reportes tempranos como el realizado por Porter y Phipps, (1985) quienes proveen evidencia de la resistencia de S.minor a los fungicidas cuyo ingrediente activo era benomil, dicloran y procimidona. Otros estudios como el de Walter et al. (2005) probaron la inhibición del crecimiento miceliar para S. sclerotiorum y S. minor adicionando al medio PDA ingredientes activos empleados en varios fungicidas en partes por millón (ppm), obteniendo valores de inhibición miceliar mayores del 90% en S. minor para los ingredientes activos ipridona, procimidona a una concentración de 0.5ppm, seguido de tebuconazol, carbendazim y dicloran a 5ppm, mientras que para S. sclerotiorum fueron procimidona al 0.5 ppm, tebuconazol, carbendazim e ipridona al 1ppm y dicloran a 5ppm. Para ambas especies el trifloxitrobin presentó baja actividad en la inhibición del crecimiento miceliar. Matheron y Porchas, (2004) en un estudio de campo en lotes de lechuga infestados artificialmente con esclerocios de S. sclerotiorum y S. minor tratados con diferentes ingredientes activos de fungicidas, con el fin de comprobar su eficiencia en el control de la enfermedad en donde los lotes infestados con esclerocios de S. minor, ingredientes activos como el boscalid y el fluazinam presentaron los porcentajes más altos de control de la enfermedad del 60,5% y 55,5% respectivamente en contraste los porcentajes más bajos de control fueron para el fludioxonil, vinclozolin y fenhexamida con porcentajes del 37.4%, 34.9% y 27.3% respectivamente. En los lotes infestados con esclerocios de S. sclerotiorum, ingredientes activos como vinclozolin, fludioxonil y fluazinam presentaron los porcentajes más altos de control de la enfermedad con valores del 52.4, 47.2, y 43.8 % respectivamente, mientras que el valor más bajo de control de la enfermedad fue del 13.8% para fenhexamida. 40 2.4.3. Control biológico. Muchos programas de manejo de Sclerotinia spp., se han enfocado en la aplicación de agentes biocontroladores en la lechuga, fríjol y canola (Bardin y Huang, 2000). Los agentes ampliamente estudiados han sido hongos micopárasitos, cepas hipovirulentas de Sclerotinia spp, bacterias e insectos micófagos (Bardin y Huang, 2000). El control y/o supresión de la enfermedad ejercida por agentes biocontroladores se ha basado en competición por fuentes de nutrientes y espacio, antibiosis, inducción de resistencia en las plantas huésped, reducción de la habilidad saprofítica, reducción de la diseminación de esporas, restricción de los factores de patogenicidad del patógeno y micoparasitismo (Bardin y Huang, 2000). Además enzimas degradadoras de la pared tales como quitinasas y B-1,3 glucanasas han sido implicadas en el control de Sclerotinia spp. (El-Tara Bari et al. 2000). Giczey et al. (2001) mediante la expresión del gen CMG1 que codifica para la expresión de la enzima eso-β-1,3-lucanaza de Coniothyrium minitans en cultivos miceliares de S. sclerotiorum, encontró que al aplicar concentraciones de 300 y 600ugde cmg1 causaban la inhibición del crecimiento en un 35% y 85% respectivamente. Dentro de los hongos micopárasitos de Sclerotinia spp., se encuentran Coniothyrium minitans Campbell, Clonostachys rosea (sin. Glicocadium roseum) y Trichoderma spp., los cuales son capaces de parasitar y degradar esclerocios de Sclerotinia spp. (Rabeedran et al. 2006; Bolton et al. 2006). 41 Se ha reportado que Coniothyrium minitans crecido en el sustrato sólido de crecimiento y aplicado al suelo controla el moho blanco de la lechuga causado por S. sclerotiorum en experimentos bajo invernadero (Bardin y Huang, 2000). También ha sido probado en ensayos con aplicaciones en suelos durante múltiples años en cultivos comerciales de maní para reducir la infección causada por S. minor al reducir la viabilidad de los esclerocios en un rango del 23 al 67% pero contrastando con lotes en los que la reducción de la viabilidad llegó tan solo al 5% (Partridge et al. 2006). Clonostachys rosea ha sido reportado como parásito de esclerocios de S. sclerotiorum. Igualmente el género Trichoderma spp. ha sido evaluado en tratamientos aplicados en semillas para reducir la enfermedad causada por S. minor y S. sclerotiorum en el girasol (Rabeedran et al. 2006). Burgess y Hepworth (1995), lograron disminuir la incidencia de la enfermedad causada por S. minor en girasol del 58,8% al 17.7% mediante el tratamiento de las semillas las cuales fueron sumergidas en una suspensión de conidios de T. virens a una concentración de 2x108 conidios/mL por 2 horas. Especies como T. koningii y T. harzianum han demostrado ser eficientes degradadoras de esclerocios de S. sclerotiorum en tratamientos en los que se inocularon 110 esclerocios a 2 cm de profundidad en bandejas con suelo previamente esterilizado y posterior inoculación de 20 gramos de medio a base de salvado donde crecieron las especies de Trichoderma, al cabo de 90 días la cantidad de esclerocios degradados por T. koningii fue de 68, mientras que T. harzianum logro degradar 80 por lo que la población de esclerocios presentó un descenso del 63 y 82% respectivamente (Mónaco et al. 1998). A nivel comercial, para el control de Sclerotinia spp. en campo se encuentran varios productos a base de hongos antagonistas registrados por la EPA (Agencia de protección Ambiental de los Estados Unidos) como Primastop ® y Prestop ® biofungicidas que tienen 42 como principio activo G. catenulatum cepa J1446; Contans WG® cuyo principio activo es Coniothyrium minitans cepa CON/M/91-08; WRC-AP-1® cuyo principio activo es T. virens cepa G-21; T-22 PLANTER BOX® cuyo ingrediente activo es T. harzianum Rifai cepa T- 22 (EPA, 2006). 2.5. Técnicas de análisis del desarrollo de epidemias Desde los trabajos de Vaderplank (1963), el análisis epidemiológico principalmente ha hecho referencia a la fluctuación de la enfermedad en el tiempo. Sin embargo, la naturaleza espacial de las enfermedades cada vez gana más relevancia y obliga a definir y describir el concepto de foco (Castaño, 2002). Considerando que una epidemia es el desarrollo extenso y destructivo de la enfermedad sobre una o varias poblaciones de plantas obteniendo como consecuencia en la mayoría de los casos la pérdida de los cultivos por lo que conocer el potencial epidemiológico de los patógenos, permite diseñar y optimizar las estrategias para lo protección integrada del cultivo (Llácer, 2000). El estudio de modelos espaciales incluye para un fitopatógeno las características específicas del mismo (agresividad, fecundidad, motilidad); asociaciones interespecíficas y factores biológicos; influencia ambiental, y numerosas interacciones complejas de todos estos factores (Campbell y Noe, 1985), determinaron que por ejemplo al tratar de modelar a Blumeria graminalis en cereales, se debe tener en cuenta que tres componentes en lo que a inóculo se refiere que son esporas, micelio y cleistotecio, (Mannen y Xu, 2003); en la modelación de enfermedad en frambuesa causado por Monillia vaccinii-comborosi el aumento de la enfermedad está estrechamente ligado a de forma linear al aumento de la temperatura y este factor es determinante en la germinación de los pseudoesclerocios (Lovell et al. 2004) . 43 Los cambios en el modelo espacial deben ser considerados con los cambios en el tamaño de la población (densidad de propágulo o incidencia de la enfermedad/severidad) cuando se interpreta el comportamiento de la población (dinámica), del mismo modo que provee información cuantitativa de la influencia de labores culturales, biología y factores ambientales sobre la conducta de la población del patógeno (Goodell y Ferris, 1980 citados por Campell y Noe, 1985). En S. sclerotiorum el patrón de distribución espacial no sólo depende de los esclerocios sino de la temperatura y humedad del sustrato que influyen sobre la viabilidad de apotecios, al igual que la velocidad y dirección del viento la afectan la descarga y deposición de ascosporas (Hao y Subbarao, 2005). Las técnicas para describir los modelos espaciales pueden ser clasificadas en dos grandes categorías de acuerdo al tipo de dato adquirido; la primera basada en cuadrantes o recuento de terreno y el otro basado en la medición de la distancia (Campell y Noe, 1985). El análisis del modelo espacial basado en el conteo de datos por cuadrante pueden ser divididos en cuatro métodos básicos de acuerdo a su base estadística y contenido de información en: • Mapeo: Consiste en el mapeo de la población en dos o tres dimensiones para la evaluación e interpretación visual. Es un método manual en el que se emplea un número variado de puntos de muestreo, este proceso también puede ser asistido por computador, en el que las plantas enfermas y la densidad de la población del 44 patógeno son representadas por un patrón de matices de color en una cuadrícula, por picos tridimensionales. Ha sido empleado para demostrar mediante mapas de incidencia de la enfermedad causada por S. rolfsii presenta un modelo de distribución agrupado de la población (Hau et al. 1982 citados por Campell y Noe, 1985). • Distribución de frecuencias: Los datos por analizar a través de este método frecuentemente consisten en una colección de altos provenientes de un sistema de cuadrantes contiguos como en el mapeo. La más empleada es la distribución binomial negativa, la cual ha sido empleada para comprobar el modelo espacial de la densidad de inóculo de Cylindrocladium crotalariae, Pythium aphanidertmatum en el que se encontró estabilidad de la población a través del tiempo (Campell y Noe, 1985). • Cálculo de índices de dispersión: Proveen una medida del grado de agregación o agrupación en una población. Estos índices pueden ser comparados con los efectos evaluados con las prácticas de manejo cultural y variables ecológicas. Entre estos índices encontramos el índice de Lloyd y Morisita. El índice de Lloyd ha sido usado para describir el modelo espacial de la densidad de inóculo agregada para Cylindrocladium spp (Campell y Noe, 1985). • Autocorrelación espacial: Incluye técnicas como el análisis espectral y correlación lag. Este método ha sido empleado para determinar los modelos espaciales directamente, suministrando información en el tamaño físico y orientación en los grupos de poblaciones. El análisis espectral es usado en la medición de escalas de periodicidad 45 de los datos proveniente de una secuencia de observaciones espaciales o temporales (Campell y Noe, 1985). 2.5.1. Incidencia de plantas enfermas La evaluación de la intensidad de la enfermedad es requerida en todo estudio epidemiológico, sin la cuantificación de la enfermedad, no sería posible la evaluación de las pérdidas en los cultivos y el desarrollo de los estudios epidemiológicos (Madden y Hughes, 1995). La incidencia es elnúmero o proporción de plantas enfermas y que generalmente ha sido basada por la expresión visual de la enfermedad (Madden y Hughes, 1999). El conocimiento de su distribución es necesario al evaluar los efectos de los tratamientos apropiados para el control de la enfermedad, para describir los modelos espaciales y determinar la eficiencia del plan de muestreo (Madden y Hughes, 1995). A continuación se mencionan algunos métodos estadísticos de distribución en la incidencia de la enfermedad: • Distribución Binomial: Cuando hay un modelo de dispersión de individuos enfermos (plantas u hojas), la distribución binomial es generalmente apropiada para representar la frecuencia de individuos por unidad de muestra. En este contexto la aleatoriedad significa que todos los individuos tienen igual y constante probabilidad de presentar la enfermedad (Madden y Hughes, 1999). 46 • Distribución Beta-Binomial: La probabilidad de que una planta pueda estar enferma no es constante en un modelo de distribución aleatorio de individuos enfermos (Madden y Hughes, 1999). • Distribución de Poisson: Apropiada para un modelo de distribución aleatorio de individuos enfermos, incluye una simple fórmula matemática y se requiere que la media y la varianza sean iguales (Madden y Hughes, 1995). • Frecuencias: Cuando no se puede determinar la distribución de la incidencia por distribución binomial es apropiado el uso de frecuencias, sí los datos son recolectados con una aleatoriedad ilimitada en la muestra de plantas individuales, debido a que la información es insuficiente para la distribución observada (Madden y Hughes, 1995). La caracterización de la incidencia de la enfermedad a través del tiempo es de fundamental importancia para entender y describir el curso de la enfermedad. Los datos de la incidencia generalmente se recolectan a través del tiempo y donde se espera el aumento de la enfermedad durante una época de cultivo o de una estación a otra. El análisis de ésta cuantificación se hace frecuentemente a través de las curvas del progreso de la enfermedad que son una secuencia ordenada de los valores de la enfermedad en el tiempo (Madden y Hughes, 1995). 47 2.5.2. Geoestadística En general los estudios epidemiológicos que describen patrones espaciales han hecho uso de diferentes metodologías estadísticas, las cuales se limita a determinar si la característica de distribución de la enfermedad es aleatoria, agregada o uniforme, ignorando la localización espacial. Es así como la geoestadística considera la localización y el grado de dependencia espacial a través de variables regionalizadas (densidad de la enfermedad en un tiempo y espacio determinado), en diferentes direcciones (Willem, 2002). 2.5.2.1. Semivariograma. Se encarga de la descripción del proceso espacial en términos de grado de dependencia (correlación espacial; capacidad de diseminación de la epidemia) y de la dependencia de la distancia en los puntos muestreados (rango de correlación; distancia de la diseminación de la epidemia). Matemáticamente hablando se calcula a partir de la ecuación y(h)=∑(Z(x+h)-Z(x)2/ 2n(h) donde y(h) se denomina la función de semivarianza (mitad del variograma) o de la correlación espacial; Z es el valor de la variable medida en el espacio, ya sea en la posición de origen Z(x) o en la posición Z(x+h), es decir h unidades más allá del punto de origen; n corresponde al número de parejas de puntos tomados. Los parámetros del semivariogramas caracterizan tres elementos importantes en la variabilidad del atributo que son: la discontinuidad del origen (efecto pepita), el valor máximo de la variabilidad (meseta), y el área de la influencia de la correlación (alcance o rango) (Willem, 2002). 48 2.5.2.2. Kriging Opera a partir de la información que provee el semivariograma para las realizar las predicciones del modelo espacial en lugares no muestreados y dentro de las aplicaciones se destacan la simulación y el diseño de redes optimas de muestreo (Willem, 2002). Algunos trabajos destacados en geoestadística están el de Orum et al. (1997) quien empleó el uso del kriging en el estado de Arizona para obtener mapas que predijeran la ubicación de Aspergillus flavus, un hongo altamente toxigénico por la producción de aflatoxinas, lo que permitió mejorar las estrategias de control de la enfermedad en campo. En los trabajos de Nelson et al. (1994 y 1999), citados por Willem, (2002) en un programa para el manejo del virus del tomate en el Valle de Sinaloa, México en el que relacionaron la estructura espacial del paisaje, con el progreso de la epidemia, generando de este modo mapas de valoración de riesgo que orientan al agricultor sobre las estrategias de manejo que debe aplicar de acuerdo a las características de riesgo que presenta el lote antes de iniciar el transplante del cultivo. Esto demuestra que a través de las metodologías empleadas en la geoestadística no sólo se pude caracterizar el modelo de la epidemia de un patógeno, sino proveer una herramienta útil de predicción que constituye un recurso sólido en la elaboración de planes adecuados para el manejo de las enfermedades. 49 3. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA Y JUSTIFICACIÓN La enfermedad moho blanco es una de las problemáticas más persistentes no solo para el cultivo de lechuga, sino en general para muchos productos vegetales actualmente cultivables, debido a su alta permanencia en el suelo mediante la producción de esclerocios como estructuras de resistencia del patógeno y a que los sistemas de control implementados han presentado resultados poco eficientes. Se conoce que la enfermedad moho blanco puede ser causada por las especies S. minor y S. sclerotiorum. Una vez se han desarrollado un gran número de esclerocios sobre el tejido colonizado de la lechuga, son liberados al suelo y sirven como inóculo para el siguiente ciclo de cultivo (Patterson y Grogan, 1985). La incidencia de la enfermedad al finalizar el cultivo se ha correlacionado con la densidad de esclerocios en el suelo al momento del transplante y durante el desarrollo del cultivo se puede presentar la dispersión de la enfermedad por contacto planta a planta (Subbarao, 1998). La incidencia de la enfermedad puede estar afectada por la distribución espacial de los esclerocios en el suelo, ya que se ha demostrado que aquellos esclerocios ubicados en los primeros 8cm de profundidad y a una distancia horizontal de 2cm de la corona de la planta puede causar infección (Imolehin et al. 1980). En la sabana de Bogotá la enfermedad ha causado pérdidas del 20% en los rendimientos de la Lechuga llegando a incrementarse en ocasiones hasta el 50% y 70% (Pérez, 2003). Gran parte del incremento de estas pérdidas surge como consecuencia del uso inadecuado de productos químicos para su control, la aplicación de ingredientes áctivos que no están recomendados para el cultivo, ni para el control del patógeno blanco; altas 50 dosis de aplicación; mezclas de productos incompatibles; y el uso de productos para el control de plagas con categoría toxicológica I y II en un cultivo, cuyo producto esta destinado para el consumo fresco, son frecuentes en los sistemas de producción de lechuga del país (Sánchez y Moreno, 2004). Otros métodos de control reportados para el moho blanco de la lechuga son: la solarización del suelo cuyo fin es la inactivación de plagas y patógenos por el incremento de la temperatura en el suelo, a causa de la captura de energía de la radiación solar cuando se coloca una lámina de polietileno sobre éste suelo (Braicovich, 2004 citado por Arias, 2006); la remoción de residuos vegetales infectados y de residuos de cosecha con el fin de reducir la producción de inóculo secundario y de estructuras de resistencia y el control biológico
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