Post on 31-Jan-2016
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UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA
FACULTAD DE AGRONOMÍA
DEPARTAMENTO E INSTITUTO DE BOTÁNICA AGRÍCOLA
POSTGRADO EN AGRONOMÍA
INSTITUTO NACIONAL DE INVESTIGACIONES AGRÍCOLAS
ESCUELA SOCIALISTA DE AGRICULTURA TROPICAL
Prof.a HELEN YNGEBORG PÉREZ PIVAT
GENERALIDADES SOBRE PATOLOGÍA DE SEMILLAS
(CASO HONGOS) E IMPORTANCIA DE ALGUNOS
PATÓGENOS FÚNGICOS CON ÉNFASIS EN CEREALES
Y OLEAGINOSAS
NOVIEMBRE, 2015
Definiciones básicas: Semilla, Epidemiología, Epidemia, Enfermedad,
Patología de Semillas, Inóculo, Fuente de Inóculo, Infección, Infestación,
Transporte y Trasmisión.
CONTENIDO
Importancia agronómica de la semilla.
Breve reseña de aspectos históricos de enfermedades fúngicas
asociadas a las semillas.
Tipos de asociación de las semillas con los patógenos fúngicos.
Ejemplos.
Trasmisión de patógenos fúngicos a partir de la semilla. Ejemplos.
Algunas implicaciones epidemiológicas de la asociación de
patógenos fúngicos con las semillas.
Medidas generales de control. Certificación de semillas.
Métodos de análisis fitopatológico para la detección de patógenos
fúngicos en semillas.
Algunos ejemplos importantes de patógenos fúngicos asociados a
las semillas en cereales y oleaginosas.
DEFINICIONES BÁSICAS
SEMILLA
Unidad reproductiva de las espermatofitas,
normalmente de origen sexual.
Dicotiledónea Monocotiledónea
Endosperma o
albumen
Embrión
Pericarpo y
episperma
fusionados
Fruto-semilla
(Gramineae)
Episperma (testa+tegmen)
Endosperma o albumen
Embrión
Epidemiología (Epifitiología o epifitología)
Epidemia
Ciencia que se ocupa del estudio
de las enfermedades en
poblaciones. (Van Der Plank, 1963)
Estudio de poblaciones de patógenos
en poblaciones de plantas, bajo la
influencia de factores ambientales y la
interferencia del hombre. (Kranz, 1974)
Fenómeno mediante el cual un patógeno
se disemina y afecta extensas áreas de
poblaciones individuales de plantas en un
corto tiempo.(Agrios, 2005)
Cualquier incremento o
disminución temporal o espacial de
una enfermedad. (Ulacio, 2013)
Enfermedad
Alteración fisiológica o morfológica negativa de la planta causada por
acción de un patógeno o algún factor ambiental, lo que puede ocasionarle
deterioro e incluso la muerte. (Arauz, 1998; Agrios, 2005)
PATOLOGÍA DE SEMILLAS
Ciencia que estudia las implicaciones relativas a la asociación
de patógenos con las semillas, considerando todas las etapas
del sistema de producción y uso de las mismas.
Tiene como objetivo principal el control de los patógenos de
los vegetales transmisibles por la semilla. (Pacheco, 1988)
Características de la Patología de Semillas
(Pacheco, 1988)
2
56
Diagnóstico y
estudio de los
patógenos
asociados a
la semilla
1 3
7 4
CARACTERÍSTICAS
Caracterización
y evaluación de
pérdidas causadas
por patógenos a
partir de la
semilla
Estudio sobre
la dinámica y
los mecanismos
de trasmisión
de
patógenos
Desarrollo de
métodos de
detección y
control de
patógenos en
semilla
Establecimiento
de límites
de tolerancia
Desarrollo de
métodos de
control de
enfermedades en
campos de
producción
de semillas
Estudio de
causas y
control de
deterioro en
semillas
almacenadas
C
A
L
I
D
A
D
S
A
N
I
T
A
R
I
A
Inóculo
Patógeno(s) que llegan a la planta. Cualquier parte del
patógeno que puede producir infección.
Fuente de Inóculo
Reservorio del patógeno
Suelo, semillas, restos de cosecha, malezas, órganos de
propagación, material de trasplante, cultivos de campos vecinos
infectados, hospedantes alternos.
Infección
Establecimiento del patógeno en forma activa (dentro del
hospedante).
Secciones transversales de semillas de soja
(Glycine max L. Merr.)
BA
A. Embrión sano.
B. Embrión infectado por Colletotrichum truncatum. Co: conidios; St: Setas
(Begum et al., 2007)
Infestación
Contaminación externa por un patógeno, en forma pasiva.
Semillas de soja (Glycine max
L. Merr.) infestadas por
Peronospora manshurica
Transporte y Trasmisión
El transporte de un patógeno por la semilla no asegura,
necesariamente, su trasmisión a la progenie. La trasmisión tiene
altas probabilidades de ser efectiva a partir del momento en que
el patógeno se localice en el embrión.
IMPORTANCIA AGRONÓMICA DE LA SEMILLA
Semilla
Importancia para el ser humano
Principal medio de reproducción
de las plantas.
Importante fuente de alimento.
Fuente de materia prima para la
agroindustria e industrias
farmacéutica y textil.
Elaboración de combustibles
ecólogicos.
Alto potencial genético, esencial
para la supervivencia de la
humanidad.
Elemento vital en la agricultura.(Perissé, 2002)
Conceptos que convergen para definir una semilla con
sentido agronómico.(Perissé, 2002)
SEMILLA CON
SENTIDO
AGRONÓMICO
SEMILLAS APOMÍCTICAS
-Partogénesis
- Apogamia
-Embrionía adventicia
SEMILLAS
ARTIFICIALES
-Cultivo de Tejidos
SEMILLA
BOTÁNICA
-Óvulo desarrollado
luego de la
-fecundación
PROPÁGULOS
-Tubérculos
- Estolones
- Rizomas
- Bulbos
-Cormos
FRUTO SEMILLA
-Cariópsis
-Cipsela
-Aquenios
-Sámaras
Aproximadamente
70% de los alimentos
consumidos
mundialmente
(Perissé, 2002)
Provistos
directamente
por semillasGranos
Trigo
(Triticum aestivum L.)
Maíz
(Zea mays L.)
Arroz
(Oryza sativa L.)
Fuente esencial de
hidratos de carbono
Soja
(Glycine max L. Merril)
Arveja
(Pisum sativum L.)
Caraotas
(Phaseolus spp.)
Fuentes de proteínas
Grano
Semilla cuyo uso abarca tanto el consumo humano y animal
como la generación de nuevas plantas mediante la siembra.
BREVE RESEÑA DE ASPECTOS HISTÓRICOS DE
ENFERMEDADES FÚNGICAS ASOCIADAS A LAS SEMILLAS
RENNANT (1637)Sospechaba que el carbón del
trigo era llevado con la semilla
de alguna forma. La semilla se
tornaba negra y no permitía
realizar el proceso de trilla
normalmente.
HELLWIG (1699)Realizó el reporte del primer
caso de transporte de un hongo
patógeno con la semilla
(esclerocios de Claviceps
purpurea junto a semillas de
centeno), recomendando la
flotación en agua para su
separación.
(Pacheco, 1988)
(Pacheco, 1988)
TULL (1733)Estableció dos
formas de
resolver el
problema del
carbón:
tratamiento con
salmuera para
inhibir las
esporas o el
cambio de
semillas para la
nuevas siembras.
TILLET (1755)Control del carbón
mediante siembra
de semillas nuevas
y no las
cosechadas en
cultivos anteriores.
Demostró por
primera vez el
transporte externo
de un patógeno
(Tilletia sp.) por la
semilla.
FRANK (1883)Demostró que Colletotrichum
lindemuthianum fue transmitido a través
de la semilla. El micelio a menudo
penetra dentro de los cotiledones
infectándolos. Este reporte constituye el
primer caso de transmisión orgánica
conocida de un patógeno desde la
planta a su progenie a través del
embrión.
TIPOS DE ASOCIACIÓN DE LAS SEMILLAS CON LOS
PATÓGENOS FÚNGICOS
El transporte de patógenos en cualquiera de estas asociaciones no
implica una eventual transmisión de los patógenos a la progenie.
Como acompañante o mezclado con las semillas
El patógeno acompaña de manera independiente a la semilla del
hospedante, pero no está adherida a ella. Van mezcladas. Se
pueden presentar micelio o esclerocios.
Esclerocios de Claviceps purpurea
con semillas de trigo
Esclerocios de Sclerotinia
sclerotiorum junto a semillas
de soja
Ejemplos:
Externo o adherido a la semilla
El patógeno es llevado pasivamente en la superficie de la
semilla. El patógeno no penetra en las partes internas de
frutos o semillas.
Peronospora manshurica en soja
Ejemplos:
Pyricularia oryzae en arroz
Ubicado internamente
El patógeno es llevado internamente en la semilla del
hospedante, en el tejido (embrión, endosperma, cotiledones o
entre éste y la testa). Una semilla en esta condición se
considera infectada.
Colletotrichum lindemuthianum en caraota
Ejemplo:
Factores que inciden en el proceso de infección de las
semillas
Condiciones Ambientales
Favorables Hospedante
Susceptible
Patógeno Virulento
El proceso será
exitoso en la
medida en que
estos factores
sean
coincidentes
INFECCIÓN DE LAS SEMILLAS
Sistémica
Infestación
El patógeno puede establecerse
en cualquier sector de la semilla
penetrando a través de:
Flores, frutos, pedúnculo, estigma.
Pared del ovario.
Aberturas naturales (hilo y
micrópilo).
Patógenos adheridos a la
superficie de la semilla(cosecha, extracción, trilla,
selección o embalaje).
Concomitantes
Constituye la mezcla física de
semillas con propágulos de
patógenos como los esclerocios
en el caso de algunos hongos.
TRASMISIÓN DE PATÓGENOS FÚNGICOS A
PARTIR DE LA SEMILLA
El transporte es parte preponderante de la transmisión.
La semilla
es el
sistema
más
eficiente de
transporte
por las
siguientes
razones:
1. Puede transportar patógenos a grandes distancias.
2. Es un sustrato nutritivo óptimo para el patógeno (contenido
de proteínas, lípidos, carbohidratos, sales minerales).
3. El inóculo mantiene su patogenicidad constante por más
tiempo.
4. La posibilidad de que ocurra infección son mayores, por íntima
asociación con el hospedante, favoreciendo la penetración y
colonización del patógeno.
5. Permite una distribución homogénea del inóculo en las áreas
sembradas.
En Patología de Semillas, el término transmisión significa además de la transferencia y
establecimiento del patógeno en la semilla, la transferencia de la planta-madre a la semilla.
(Menten y Bueno, 1987)
Transmisión planta a semilla
Acceso a
los ovarios
Ustilago nuda en cebada
* No siempre el ingreso de patógenos al ovario implica la infección del embrión
Infección intra-embrionaria
seguida por infección
sistémica.
Colletotrichum lindemuthianum en frijol
Infección intra-embrionaria
seguida por infecciones
locales.
(Pacheco,1988)
Fusarium verticillioides en maíz
Semilla infectada con micelio del
hongo.
Transmisión semilla a semilla
Transferencia
de inóculo
superficial
* Las operaciones de tratamiento y manejo de semillas durante la cosecha es
una forma de transferir inóculo de semilla a semilla.
Géneros
Colletotrichum
Fusarium
Septoria
Fusarium oxysporum
Contaminación seguida
por saprofitismo y
posterior infección
sistémica
(Pacheco,1988)
Transmisión semilla a planta
1. A partir de patógenos presentes en la mezcla
con las semillas
Infección inmediata
de la plántula por actuación
activa y directa del patógeno
Sclerotinia sclerotiorum
(forma micelial)
Puede ocurrir de diferentes maneras en función de la posición
de los patógenos en las semillas y de la naturaleza de acción
de los mismos en los hospedantes.
Infección por propágulos
infectivos
derivados de estructuras del
patógeno transportadas
inicialmente junto a las semillas.
Claviceps purpurea
(esclerocios, ascas con
ascosporas)(Pacheco,1988)
2. Patógeno ubicado o localizado pasivamente en
la superficie de las semillas.
Puede ocurrir al inicio del proceso, existiendo más
probabilidad de infección inmediata.
Género Ustilago
3. Patógeno ubicado o localizado en el interior de
las semillas.
Colletotrichum truncatum
(Pacheco,1988)
Tipo de asociación
del patógeno con
la semilla.
Tipo de germinación
de la semilla
(hipógea, epígea).
Edad de la semilla
Daños causados por
hongos, insectos o
daños mecánicos
Densidad de inóculo
en la semilla
Vitalidad de la semilla
Microflora antagónica
Tipo de suelo y sus
características: humedad,
temperatura, acidez, nutrientes
minerales y orgánicos, potencial
de inóculo, microflora.
Profundidad de
siembra
Susceptibilidad del
hospedante
Factores
que afectan la
transmisión
(Pacheco,1988)
ALGUNAS IMPLICACIONES EPIDEMIOLÓGICAS DE
LA ASOCIACIÓN DE PATÓGENOS FÚNGICOS CON
LAS SEMILLAS
LA SEMILLA
MEDIO DE
SOBREVIVENCIA DE
PATÓGENOS
MEDIO DE
INTRODUCCIÓN Y
FUENTE DE
INÓCULO EN
ÁREAS CULTIVADAS
MEDIO DE
DISEMINACIÓN
DE PATÓGENOS A
LARGA DISTANCIA
PAPEL EN LA
SELECCIÓN Y
DISEMINACIÓN
DE RAZAS
PATOGÉNICAS
(Machado, 1987)
MEDIO DE
SOBREVIVENCIA DE
PATÓGENOS
MEDIO DE
INTRODUCCIÓN Y
FUENTE DE
INÓCULO EN
ÁREAS CULTIVADAS
MEDIO DE
DISEMINACIÓN
DE PATÓGENOS A
LARGA DISTANCIA
PAPEL EN LA
SELECCIÓN Y
DISEMINACIÓN
DE RAZAS
PATOGÉNICAS
Mayor potencial de viabilidad en el tiempo.
Mayor protección y concentración de
reservas nutritivas.
Selección preferencial de razas patogénicas de
un fitopatógeno en relación a un hospedante o
variedad (campos de producción de semillas,
mayor homogeneidad de genotipos).
Patógenos en el interior de la semilla.
Medio ideal de sobrevivencia y
diseminación.
Semillas contaminadas o infestadas.
Existencia de plantas jóvenes enfermas
distribuidas en nuevas áreas sembradas.
MÉTODOS DE ANÁLISIS FITOPATOLÓGICO PARA LA
DETECCIÓN DE PATÓGENOS FÚNGICOS EN SEMILLAS
Para todos los métodos se suelen emplear 400 semillas de un lote
tomadas al azar (4 repeticiones de 100 semillas).
MÉTODOS CONVENCIONALES
1. Análisis en SecoColocación de semillas en hileras en placas Petri con papel filtro
en el fondo.
Se puede calcular el porcentaje de semilla
infestada en el lote.
1 2
3 4
Ej. N° Placa N° Semillas con hongo en sup.
1 5
2 15
3 10
4 12
42/ 400 (N° total semillas)
= 0,105 x 100
= 10,50%
1. Análisis en Seco
Ventajas: Económico y sencillo.
Desventajas: Sólo detecta hongos superficiales, no detecta hongos en
endosperma ni en el embrión.
Macrophomina phaseolina
(microesclerocios)
Ajonjolí
Phoma (picnidios)
Sorgo
2. Lavado de las Semillas
Alcohol absoluto 95%
Agua destilada estéril
(ADE)
Agitación vigorosa para desprender estructuras
fúngicas (micelio y conidios principalmente)
Centrifugación. Se decanta
sobrenadante.Se resuspende
pellet con agua.
Estructuras quedan suspendidas
en el agua. El agua de lavado se
vierte en un nuevo tubo.
Se coloca gota en
portaobjeto, se coloca
cubreobjeto y se
observa en
microscopio.
Menos preciso. Permite indicar
géneros o especies presentes
en la superficie de la semilla.
Pseudocercospora
sesami
3. Método del papel secante estándar (método húmedo)
Proporcionar a las semillas condiciones muy favorables (humedad y
temperatura) para la manifestación de microorganismos presentes en las
mismas (internos y externos).
Papel absorbente humedecido en el fondo de cada
placa. Es necesario mantener la humedad.
Se colocan las semillas en hileras y distanciadas
para facilitar la observación y evitar problemas de
contaminación de una semilla a otra.
Incubación por máximo 7 días (observaciones y evaluaciones seriadas
para evitar encubrimiento por hongos de rápido crecimiento),
temperatura 26°C, luz fluorescente 12 h y oscuridad 12 h.
Ventajas: Económico y sencillo.
Desventajas: Sólo detecta hongos. No detecta hongos de difícil
esporulación. Detecta más hongos superficiales que internos
(endosperma y embrión), los cuales tardan más en proyectarse al exterior.
3. Método del papel secante estándar (método húmedo)
Para detección de hongos internos, se sigue el mismo
método pero modificado:
Desinfección con hipoclorito de sodio 3% por
1 minuto.
Lavado con agua destilada estéril.
Como en caso anterior, se incuban por máximo 7 días (observaciones y
evaluaciones seriadas para evitar encubrimiento por hongos de rápido
crecimiento), temperatura 26°C, luz fluorescente 12 h y oscuridad 12 h.
Se dejan secar a temperatura ambiente.
4. Método del papel secante con congelación
Papel absorbente humedecido en el fondo de cada
placa. Es necesario mantener la humedad.
Se colocan las semillas en hileras y distanciadas
para facilitar la observación y evitar problemas de
contaminación de una semilla a otra.
Incubación por 24 horas en condiciones de luz fluorescente y 26°C.
Al congelarse el embrión la semilla no germina y no se desordenan en las placas.
Luego de 24 horas, las cápsulas se llevan a freezer (-15 o -20°C) por 24
horas más.
Luego se colocan en condiciones iniciales por 7 días más.
5. Otros métodos
Extracción de ADN. Secuenciación de ADN y análisis de
secuencias.
Reacción en cadena de la polimerasa (PCR).
Anticuerpos monoclonales.
(Rodríguez, 2013; Husted, 1994; Burns et al., 1994 )
ALGUNOS EJEMPLOS IMPORTANTES DE PATÓGENOS
FÚNGICOS ASOCIADOS A LAS SEMILLAS EN CEREALES Y
OLEAGINOSAS
Asociado a un complejo de géneros
fúngicos (Bipolaris, Sarocladium,
Alternaria, Epicoccum, Fusarium,
Rhynchosporium) y especies
bacterianas del género Pseudomonas,
(P. glumae, P. fuscovaginae, P. syringae
pv. oryzae).
Complejo fúngico
(Rodríguez y Nass, 1991)
Actividad de tales
microorganismos reducen la
viabilidad y rendimiento de la
semilla certificada.
En condiciones tropicales,
Bipolaris oryzae se
encuentra con mayor
frecuencia, observándose
grandes lesiones causadas
por el hongo.
Síntomas en las glumas
varían dependiendo de la
clase de microorganismos
asociados y el avance de
la infección.
Manchado del grano en arroz
Aspergillus sp., Fusarium verticillioides
MICOTOXINASToxinas producidas por hongos
AFLATOXINAS Y FUMONISINAS
(Mazzani, 2005)
Bajo peso molecular.
Poco solubles en agua.
Solubles en compuestos orgánicos.
Altamente termoresistentes.
Características comunes:
AFLATOXINAS
(Mazzani, 2005)
Descubiertas en tortas de maní (1960), algodón (1963).
Cultivos susceptibles: maní, maíz, algodón, arroz y sorgo.
Presentes en las especies fúngicas: Aspergillus flavus (algunos
aislamientos, siendo la cepa tipo NRRL 2999), A. parasiticus, A.
nomius y A. tamarii.
Aflatoxinas conocidas: AFB1, AFB2, AFG1, AFG2, AFM1
AFB1: Cancerígena. AFM1: Recuperada de leche.
Efectos negativos: intoxicaciones, carcinogénesis, inmunosupresión.
Niveles máximos permitidos:
Consumo humano: 20 ppb
Alimentos concentrados diversos: 20 ppb
Alimentos concentrados para pollos de engorde: 10 ppb
Leche (M1): 0,5 ppb (niños).
FUMONISINAS
(Mazzani, 2005)
Presente en maíz, sorgo y arroz. Descubiertas a finales de la década
de los años 80 e inicios de los años 90.
En el trópico se encuentran asociadas al hongo Fusarium
verticillioides y en clima templado al hongo Fusarium proliferatum.
Fumonisinas conocidas: B1, B2, B3. B1: Más importante.
Efectos negativos: mutagénesis, carcinogénesis.
Niveles máximos permitidos: Consumo humano: < 1 ppm (maíz), 10 ppb (maní).
Equinos: < 3 ppm
Cerdos: 10 ppm
Bovinos: 50 ppm
MEDIDAS GENERALES DE CONTROL
EXCLUSIÓNCuarentena.
ERRADICACIÓN
PROTECCIÓN
BIOLÓGICO
Principio de Control Medidas
Eliminación de plantas enfermas,
destrucción de restos de cosecha.
Desinfección de suelos, aplicación de
fungicidas, épocas de siembra.
Aplicación de controladores biológicos,
uso de extractos vegetales,
mejoramiento de plantas.
(Pacheco, 1988; adaptado por Pérez-Pivat, 2015)
Objetivo Central:
Actuar como medida de control
de calidad para mantener las
enfermedades de los cultivos a
niveles tan bajos como sea
posible.
Es el proceso de verificación de la identidad, la producción,
el acondicionamiento y la calidad de las semillas, con el
propósito de asegurar semillas con:
Pureza e identidad genética
Calidad fisiológica
Calidad sanitaria
Calidad física
(Pacheco, 1988; INIA Perú, 2015)
CERTIFICACIÓN DE SEMILLAS
(Márquez, 2003)
Semilla Genética: Obtenida de la primera generación resultante del proceso de
mejoramiento genético capaz de reproducir la identidad de un cultivar, manejada y
conducida por un fitomejorador.
Semilla Fiscalizada: Proveniente de semilla de fundación, o semilla registrada,
sometida al proceso de certificación y que cumple con los requisitos establecidos para
esta categoría de semilla.
Semilla Certificada: Obtenida a partir de la semilla de fundación sometida al
proceso de identificación y que cumple con los requisitos establecidos para esta
categoría de semilla.
Semilla Registrada: Proveniente de cultivares genéticamente mejorados, cuyo
producto final es debidamente aprobado y que cumple con todos los requisitos
establecidos en el reglamento de la categoría de semilla certificada, excepto con el
registro de la genealogía.
Semilla Fundación: Obtenida de la semilla genética, producida bajo la supervisión
de un fitomejorador o entidad creadora del cultivar, sometida al proceso de certificación
y que cumpla con los requisitos establecidos.
Flujograma de procedimientos de laboratorio para la certificación y/o análisis de
semillas (INIA-CENIAP)(Márquez, 2003)
Tarjeta de
identificación
de la muestra
Planilla de análisis de calidad
•Color blanco: clase Genética o Fundación.
•Color rojo púrpura: clase Registrada.
•Color azul claro: clase Certificada.
•Color verde claro: clase Fiscalizada.
GRACIAS