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COMPORTAMIENTO DE CUATRO HETEROINJERTOS (HIB) DE TOMATE (Lycopersicon esculentum Mill) FRENTE A LA ENFERMEDAD DE LA GOTA PRODUCIDA POR Phytophthora infestans De Bary
Alexander López Lara
TRABAJO DE GRADO PRESENTADO COMO REQUISITO PARCIAL PARA OPTAR AL TITULO DE
MICROBIOLOGO AGRICOLA Y VETERINARIO
PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA FACULTAD DE CIENCIAS CARRERA DE MICROBIOLOGIA AGRICOLA Y VETERINARIA Bogotá, D. C. Febrero de 2009
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 por que no se publique nada contrario al dogma y a la moral católica y por que las tesis no contengan ataques personales contra persona alguna, antes bien se vea en ellas el anhelo de buscar la verdad y la justicia”.
COMPORTAMIENTO DE CUATRO HETEROINJERTOS (HIB) DE TOMATE (Lycopersicon esculentum Mill) A LA ENFERMEDAD TIZON TARDIO PRODUCIDA POR Phytophthora infestans De Bary
Alexander López Lara
APROBADO
________________________ Ma. Clemecia F. de La-Rotta Ing. Agr. M. Sc. Fitopatología Director
________________________ Gerardo Moreno Ing. Agr M. Sc Asesor
________________________ Jose Salvador Montaña Biólogo M.Sc. Jurado
________________________ Ximena Sánchez Microbióloga. M.Sc. Jurado
COMPORTAMIENTO DE CUATRO HETEROINJERTOS (HIB) DE TOMATE (Lycopersicon esculentum Mill) A LA ENFERMEDAD TIZON TARDIO PRODUCIDA POR Phytophthora infestans De Bary
Alexander López Lara
APROBADO
________________________ Ingrid Schuler Bióloga, Phd Decano Académico
________________________ Janeth Arias Bacterióloga, M.Sc., M.Ed. Director de Carrera
Este trabajo es dedicado en primer lugar a Dios, estandarte y soporte.
A aquellas personas que de una u otra forma me acompañaron durante el transcurso de mi vida universitaria y me dieron su amor, comprensión, perdón y apoyo incondicional, especialmente a la familia Enríquez Bernal, Marcela, Maya y a los amigos con los cuales compartí tantas cosas.
Quiero dedicar este trabajo a mi madre ya que sin su apoyo constante y sus oraciones habría sido imposible alcanzar esta meta, a mi abuela quien siempre me acompaño y ayudo con sus oraciones, a mi hermana,
sobrina, tías y primas, que siempre
estuvieron a mi lado impulsándome, apoyándome y poniendo su confianza en mí.
Y a ti Karen (Mi niña preciosa) por estar a mi lado, apoyándome sin dejarme desvanecer en los momentos difíciles y por alegrarme la vida desde el primer momento en que te conocí.
TABLA DE CONTENIDO
1.INTRODUCCIÓN…………………………………..........................................1 2.MARCOTEORICO……………………………………………………………..3 2.1.Tomate(Lycopersicunesculentum)……………………………………………….3 2.1.1Variedades…………………………………………….....................................4 2.1.2Taxonomiayclasificacion……………………………………………………….7 2.1.3. Morfologia del tomate ………………………………………………………..8 2.1.4. Enfermeddaes del tomate……………………………………………………..11 2.2. Heteroinjerto Bernal (HIB)………………………………………....................12 2.3. Fitopatógeno Phytophthora infestans………………………………………….14 2.3.1 Origen y distribución de Phytophthora infestans Mont de Bary………………15 2.3.2. Clasificación taxonómica……….................................................................17 2.3.3. Morfología de Phytophthora infestans………………………………………..18 2.3.4. Biología de Phytophthora infestans…………………………………………..19 2.3.4.5. Ciclo de vida ……………………………………………………………….20 2.3.5.1. Reproducción Asexual………………………………………………………21 2.3.5.2. Reproducción Sexual………………………………………..........................22 2.3.6. Sintomatología y desarrollo de la enfermedad………………………………..23 2.4. Control de la gota (Tizón Tardío)……………………………………………….26 2.5. RESISTENCIA GENETICA……………………………………………………31 3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA……………………..………………..35 3.1. JUSTIFICACIÓN……………………………………………………………...35 4. OBJETIVOS…………………………………………………………………..…37 5. MATERIALES Y METODOS………………………………………………….38 5.1. Localización…………………………………………………………………….38 5.2. Preparación de semilleros y trasplante…………………………………………38 5.3. Obtención de la cepa e incremento de inóculo…………………………………38 5.4. Preparación de la suspensión e inoculación en plántulas sanas………………………………………………………………..38
5.5. Toma de datos…………………………………………………………………...39 5.6. Evaluación de la incidencia y severidad………………………………………...39 5.7. Reaislamiento…………………………………………………………………..42 5.8. Variables de estudio……………………………………………………………42 5.9. Análisis estadístico……………………………………………………………..42 6. RESULTADOS Y DISCUSIONES…………………………………………….43 6.1. Obtención de plantas…………………………………………..………………..43 6.2. Obtención de inóculo…………………………………………………….……..43 6.3. Toma de datos…………………………………………………………………..44 6.4. Incidencia…………………………………………………………………….....45 6.5. Severidad…………………………………………………..….. ……………….47 6.6. Análisis estadístico………………………………………………..…………….50 7. CONCLUSIONES……………………………………………...………………..52 8. RECOMENDACIONES…………………………………...……………………53 9. BIBLIOGRAFIA………………………………………………………………54 10. ANEXOS………………………………………………………………………62
RESUMEN
El tizón tardío (Phytophthora infestans) es un problema serio en casi todas las zonas donde se cultiva el tomate en Colombia. Esta enfermedad es causante de severas pérdidas en el cultivo de tomate, llegando hasta un 100% si no se aplica ninguna medida de control, por tal razón en 1994 la Pontificia Universidad Javeriana, dentro de la línea de investigación en alimentos, del departamento de Bioquímica y Nutrición, obtuvo algunos materiales experimentales de tomate, mediante la metodología del HETEROINJERTO BERNAL (HIB); la cual permite obtener variedades mejoradas de plantas sin importar las características taxonómicas de las plantas involucradas; como resultado de este trabajo de mejoramiento vegetal con la metodología HIB se seleccionaron 4 materiales de tomate que en sus etapas iniciales de investigación y multiplicación mostraron buen comportamiento en el campo y altos rendimientos.
Este material se llevo a condiciones de invernadero para el desarrollo en etapa de semillero y un posterior trasplante, los heteroinjertos HIB
se inocularon con
Phytophthora infestans, con la intención de comparar entre los cuatro heteroinjertos cuál de ellos presentaban mayor de grado de incidencia y severidad. La incidencia de la enfermedad en los cuatro heteroinjertos se midió luego de la infectación. durante cuatro semanas, determinando sobre el número total de hojas la cantidad que se encontraron afectadas, expresando el resultado en porcentaje; el grado de severidad se midió en toda la planta, dividiéndola en tres estratos, inferior, medio y superior, mediante la escala propuesta por Henfling, (1989) y adaptada a las condiciones de este trabajo.
De los cuatro heteroinjertos, dos el HIB-1 y el HIB-4, presentaron los mayores niveles de incidencia y severidad, mientras los HIB 2 y 3, mostraron menores grados de incidencia y severidad, que los hace como potenciales cultivares con algún grado de resistencia a la gota, sin embargo el uso de los HIB 1 y 4 no se deberían pasar por
alto en programas de mejoramiento, especialmente en aquellas regiones donde el Oomicete, no es tan variable y agresivo, es posible que el traspaso de genes mediante la metodología del (HIB) de una especie vegetal a otra, puede inducir la aparición de barreras que permitan a las plantas defenderse de los patógenos potenciales, disminuyendo el grado de severidad e incidencia en la planta.
Agradezco a la Pontificia Universidad Javeriana, por permitirme vivir parte de mis mejores momentos en su campus, a la profesora Ma. Clemencia de la Rotta Ingeniera Agrónoma y al profesor Gerardo Moreno Ingeniero Agronomo, por su valiosa colaboración en este trabajo, a la Doctora Janeth Arias Directora de las carreras de Microbiología por su compresión, a mi familia y amigos por su apoyo y compañía.
Febrero de 2009
1. INTRODUCCIÓN El cultivo de tomate (Lycopersicon esculentum de Mill) reviste gran importancia tanto en el ámbito económico como nutricional, ya que es empleado como materia prima para un gran número de industrias de enlatados y conservas alimenticias, además de ser un producto utilizado en la dieta como fruta fresca, sin embrago, el área cultivada muchas veces no es suficiente para cubrir la demanda de este producto, y más si tenemos en cuenta la disminución en la producción debido a plagas y principalmente a enfermedades (Abad, et al, 2001).
El principal factor limitante en la producción de tomate es la enfermedad conocida como gota (tizón tardío), la cual ataca a varias especies de solanáceas, dos de ellas de gran importancia económica para el país (papa y tomate);
la enfermedad es
producida por el oomycete Phytophthora infestans, que se encuentra ampliamente distribuido en las zonas productoras, y puede llegar a ocasionar perdidas hasta del 100%. La Gota
también es conocida como Tizón Tardío, Gotera, Mancha,
Quemazón, Chamusquin, Candelilla o hilo fungoso, es una de las principales enfermedades del tomate y sin duda la más llamativa por los síntomas que ocasiona cuando no se le controla en forma oportuna (Botero, 1997).
El tizón tardío tuvo su primer epidemia en 1840 cuando produjo la hambruna en Europa, donde el clima de la región fue ideal para el desarrollo del Oomycete, devastando la totalidad de los cultivos de papa y ocasionando gran cantidad de muertes, esto fue solo con la primera migración del tipo de apareamiento A1 de Phytophthora infestans, posteriormente se disemino por todas la regiones donde se cultiva la papa, mediante una nueva migración, esta vez de patotipos más agresivos (Arneson, 1998)..
En 1842 el hongo fue llamado Gangraena tuberum solani, que destruía el follaje y tubérculos de papa en casi toda Europa, posteriormente Montagne describió el género
como Botrytis infestans y luego Anthony de Bary lo describió como Phytophthora infestans (Erwin,. 1996).
Debido a que las plantas no presentan un sistema inmunológico como el de los animales nos vemos en la necesidad de emplear métodos de control para evitar que enfermedades devastadoras como la gota ataquen los cultivos, una de las técnicas utilizadas es la aplicación de fungicidas en el suelo o el follaje de las plantas, pero que se vienen usando de modo exagerado, generando que el oomicete adquiera alta resistencia a los diferentes funguicidas (Chen y Chen, 1998).
La resistencia que viene presentando el fitopatógeno a los fungicidas, la gran carga de residuos químicos que son depositados en suelos, aguas y plantas, ocasionando daños al medio ambiente y al ser humano, han llevado al desarrollo de nuevas variedades de tomate y papa, que sean más resistentes a la gota (tizón tardío), y necesiten de menores concentraciones de agroquímicos (Álvarez, 1996).
A nivel mundial se viene trabajando desde hace ya algún tiempo, en la traspaso de genes de una especie a otra por medio de la biotecnología, lo cual permitirá a las plantas desarrollar mayor resistencia a las enfermedades, y disminuir la carga química en estas. En todas las partes del mundo el estudio de la gota, ha generado un gran campo investigativo el cual integra diferentes factores como son el estudio de la biología y desarrollo tanto del patógeno como de la enfermedad, la variabilidad genética del patógeno, la búsqueda de materiales con resistencia, el mejoramiento en las prácticas culturales y modelos predictivos (Moya, et al, 2000). De acuerdo con estos intereses la Pontificia Universidad Javeriana viene trabajando desde hace varios años con una metodología de mejoramiento de plantas denominado Heteroinjerto Bernal (HIB), la cual se aplico a plantas de tomate, obteniéndose cuatro heteroinjertos que serán empleados para este trabajo, con el objeto de evaluar su comportamiento a la enfermedad ocasionada por el oomycete P. Infestans, los cuales se compararon con el fin de observar el comportamiento entre sí, para obtener los
heteroinjertos más resistentes y en un estudio posterior hacer una evaluación comparativa con especies de tomate comercial (Bernal, J. Y G. Moreno, 1981; Moreno, G. 2001).
2. MARCO TEORICO El cultivo de tomate constituye el 16.3% de la producción hortícola mundial, con alrededor de 4.6 millones de hectáreas sembradas; estas cifras lo ubican como la hortaliza más importante en el mundo (Corporación Colombiana Internacional, 2005). En el año 2005 la producción de Tomate en Colombia fue de 411.994 toneladas, ocupando un área de 17.264 hectáreas; los departamentos con mayor producción son Norte de Santander, Antioquia, Cundinamarca, Santander, Huila Valle del Cauca, Boyacá y Tolima (Ministerio de Agricultura y desarrollo Rural, 2005), de ahí la importancia de prevenir y controlar enfermedades tan limitantes como la Gota, para mantener y aumentar la producción de tomate en nuestro país.
2.1. Tomate (Lycopersicon esculentum De Bary) El tomate (L. esculentum) es una planta originaria de América, de una franja de terreno que se extiende desde el sur de Ecuador hasta el norte de Chile y las islas Galápagos (Abad et al, 2001).
El tomate es una planta perenne de porte arbustivo que se cultiva como anual, que puede desarrollarse de forma rastrera, semierecta o erecta, crece en climas desde cálidos hasta frío moderado y en alturas que van desde los cero hasta los 2600 m.s.n.m. El tiempo necesario para que un ovario fecundado se desarrolle en un fruto maduro es de 7 a 9 semanas, el crecimiento de las plántulas se detiene a 11°C y una prolongada exposición a temperaturas inferiores a 10°C puede conducir a la muerte de la planta. La temperatura óptima para el desarrollo de la planta se encuentra entre 21 y 24°C, siendo importante una temperatura fresca durante la noche para un buen cuajamiento de frutos (15-22°C) (Jaramillo y Arias, 1997).
La mejor coloración de los frutos se obtiene a temperaturas entre 18 y 24 °C, a temperaturas mayores los frutos tienden a volverse amarillos. El tomate se desarrolla en suelos, con alta porosidad, buen drenaje y con capacidad de retener humedad, crece en suelos que van desde arcillosos a franco arenosos y el pH óptimo es de 5,56,5 (Jaramillo y Arias, 1997).
Jaramillo y Arias (1997), anotan que esta especie inicialmente se considero como una planta venenosa e incluso se le atribuyeron propiedades afrodisíacas, por tal razón se le dio el nombre de “manzana del amor”, las primeras formas cultivadas presentaban frutos de color amarillento y se sembraron con fines ornamentales.
2.1.1. Variedades Uno de los mayores atractivos de cualquier producto frente al consumidor es su diversidad. El tomate es una hortaliza que ha alcanzado una variedad de tipos muy extensa, existen variedades con distinto aspecto exterior (forma, tamaño y color) e interior (sabor, textura y dureza), variedades destinadas para consumo fresco o procesado industrial y dentro de estos usos principales, muchas especializaciones del producto (Cultivo de tomate, infoagro, 2008).
Existen diferentes variedades de tomate según su uso, entre las cuales encontramos:
Tipo Beef. Plantas vigorosas hasta el 6º-7º ramillete, a partir del cual pierde bastante vigor coincidiendo con el engorde de los primeros ramilletes. Frutos de gran tamaño y poca consistencia. Producción precoz y agrupada. Cierre pistilar irregular. Mercados más importantes (Estados Unidos) (Infoagro, 2008).
Tipo Marmande. Plantas poco vigorosas que emiten de 4 a 6 ramilletes aprovechables. El fruto se caracteriza por su buen sabor y su forma
acostillada, achatada y multilocular, que puede variar en función de la época de cultivo (Infoagro, 2008).
Tipo Vemone. Plantas finas y de hoja estrecha, de porte indeterminado y marco de plantación muy denso. Frutos que presentan un elevado grado de acidez y azúcar, inducido por el agricultor al someterlo a estrés hídrico. Su recolección se realiza en verde pintón marcando bien los hombros. Son variedades con pocas resistencias a enfermedades que se cultivan con gran éxito en Cerdeña (Italia) (Infoagro, 2008).
Tipo Moneymaker. Plantas de porte generalmente indeterminado. Frutos lisos, redondos y con buena formación en ramillete (Infoagro, 2008).
Tipo Cocktail. Plantas muy finas de crecimiento indeterminado. Frutos de peso comprendido entre 30 y 50 gramos, redondos, generalmente con 2 lóculos, sensibles al rajado y usados principalmente como adorno de platos. También existen frutos aperados que presentan las características de un tomate de industria debido a su consistencia, contenido en sólidos solubles y acidez, aunque su consumo se realiza principalmente en fresco. Debe suprimirse la aplicación de fungicidas que manchen el fruto para impedir su depreciación comercial (Infoagro, 2008).
Tipo Cereza (Cherry). Plantas vigorosas de crecimiento indeterminado. Frutos de pequeño tamaño y de piel fina con tendencia al rajado, que se agrupan en ramilletes de 15 a más de 50 frutos. Sabor dulce y agradable. Existen cultivares que presentan frutos rojos y amarillos. El objetivo de este producto es tener una producción que complete el ciclo anual con cantidades homogéneas. En cualquier caso se persigue un tomate resistente a virosis y al rajado, ya que es muy sensible a los cambios bruscos de temperatura (Infoagro, 2008).
Tipo Larga Vida. La introducción de los genes Nor y Rin son los responsable de su larga vida, confiriéndole mayor consistencia y gran conservación de los frutos de cara a su comercialización, en detrimento del sabor. Generalmente se
buscan frutos de superficie lisa y coloración uniforme anaranjada o roja (Infoagro, 2008).
Tipo Liso. Variedades cultivadas para mercado, comercializadas en pintón y de menor vigor que las de tipo Larga vida (Infoagro, 2008).
Tipo Ramillete. Cada vez más presente en los mercados, resulta difícil definir que tipo de tomate es ideal para ramillete, aunque generalmente se buscan las siguientes características: frutos de color rojo vivo, insertos en ramilletes en forma de raspa de pescado, etc (Infoagro, 2008).
Para elegir el tipo de tomate a cultivar se deben tener en cuenta algunos criterios de elección como las características de la variedad comercial: vigor de la planta, características del fruto, resistencias a enfermedades,
el mercado de destino, la
estructura de invernadero, el suelo, el clima y la calidad del agua de riego(Infoagro, 2008). Con el desarrollo y mejoramiento de la biotecnología (transgénica), se hace factible el desarrollo de nuevas variedades de tomate, que presenten una menor severidad e incidencia a las enfermedades así como aumento en la producción y mejoramiento en la calidad, y es en el lugar de “origen” del tomate silvestre donde la diversidad dentro y entre las nueve especies del género es fuerte y representa la mejor fuente para la obtención de nuevas variedades, que abarca, por ejemplo, especies resistentes a la salinidad, que pueden crecer a sólo cinco metros del mar, por lo cual el valor del aporte de semejante diversidad genética al cultivo del tomate es inestimable. Al tomate de horticultura se le han introducido por lo menos veinte características de resistencia del tomate silvestre, de hecho, esta diversidad de los tomates silvestres es la que ha hecho literalmente posible el cultivo del tomate (Álvarez, 1996).
Esta incorporación se ha debido en gran parte al trabajo de uno de los pioneros indiscutidos de la mejora del tomate industrial, el Dr. C. M. Rick, de la Universidad de California, Davis. Desde 1948, Rick es uno de los principales recolectores de tomate silvestre en su lugar de “origen” (México). La creación del C. M. Rick
Tomato Genetic Resource Centre (TGRC) ha sido fruto de sus esfuerzos. En la actualidad, el TGRC posee
alrededor de 1.010 muestras de especies silvestres
registradas (Alvares, 1996).
La firma francesa Vilmorin, que hoy forma parte del grupo Limagrain, en 1947 obtuvo los primeros tomates híbridos. En 1962- 63, el Institut National of the Recherche Agricole (INRA) obtuvo sus primeros híbridos y en 1989-90, dicho instituto y los principales grupos franceses productores de semillas, ClauseLimagrain, recibieron una colaboración pública para constituir una red de bancos de genes para la creación de nuevas variedades de tomate, lo cual fue de gran importancia en el empeño de producir un fruto que tomara sabor en la planta pero fuera lo suficientemente resistente para llegar al consumidor final, lo que dio como resultado el híbrido Daniela. Obtenido en 1990 por seleccionadores israelíes y estadounidenses, que se convirtió en el primer tomate “larga vida” y madura en el doble de tiempo. Desde entonces, se han obtenido híbridos larga vida con más atractivo para los sentidos humanos (Gonzales, 1997).
El tomate que es a la vez el producto final de un mercado de miles de millones y la materia prima de otro mercado valorado en una cifra similar fue, desde el principio mismo, objeto de deseo de las firmas pioneras en biotecnología y de las trasnacionales agroquímicas, listas para apoderarse de los mercados potenciales que ofrece la nueva tecnología y sus derechos de propiedad correspondientes, así que no sorprende que el primer cultivo modificado genéticamente en llegar al mercado fuera el tomate transgénico Flavr Savr de Calgene. Ni que una de las primeras batallas importantes por cuestión de patentes se librara con respecto a un gen de tomate (Gonzales, 1997).
Actualmente las compañías que controlan todas las líneas de investigación alrededor del tomate son las transnacionales de la agroquímica que dominan la ingeniería fitogenética, Monsanto y Pioneer se dividen el control de las propiedades
agronómicas del tomate y en materia de calidad del producto, parecen dominar Zeneca y Monsanto (Moya, et al, 2000).
La investigación biotecnológica sobre el tomate tiene en líneas generales los mismos objetivos que la mejora clásica: resistencia y calidad, los métodos para la obtención de variabilidad genética en tomate y otros cultivos, se han incrementado en los últimos años, lográndose aumentar la variabilidad genética disponible para la selección de nuevos genotipos (Moya, et al, 2000)
2.1.2. Taxonomía y clasificación El tomate pertenece a la familia de las solanáceas, de la que forman parte algunas especies hortícolas importantes en la dieta alimenticia como lulo, tabaco, papa, pimentón y tomate de árbol. Los tomates cultivados se agrupan dentro del subgénero Eulycopersicon, y son aquellos en el cual los frutos cambian de color verde a rojo cuando maduran, las otras especies relacionadas, están incluidas dentro del subgénero Eriopersicon, en el cual los frutos permanecen verdes cuando maduros, las especies de este subgénero tienen valor en la obtención de nuevas variedades, ya que se han empleado como fuente de resistencia
a muchas enfermedades causadas por
patógenos y agentes fisiológicos. Los nombres científicos de las especies cultivas son: L. esculentum y son los tomates de mesa e industria, y L. pimpinellifollium que corresponden al llamado tomate de aliño (Arias y Jaramillo, 1997).
Reino: Vegetal Clase: Dicotiledóneas Orden: Solanales Familia: Solanaceae Subfamilia: Solanoideae Género: Lycopersicon Subgenero: Eulycopersicon Especie: sculentum
2.1.3. Morfología del tomate Raíz El tipo de raíz depende del sistema de cultivo, los tomates sembrados en forma directa presentan un sistema radicular pivotante, profundo y poco ramificado, mientras que los sembrados por trasplante poseen raíces más superficiales y más ramificadas (Figura 1) (Jaramillo y Arias, 1997).
Figura 1. Tipos de raíz de tomate Tallos Los tallos y ramas son de consistencia herbácea, por lo cual la planta no se sostiene por sí sola, teniendo que emplearse tutores (Figura 2) para su cultivo. El tallo principal presenta protuberancias en la zona proximal al cuello de la raíz, que pueden originar raíces adventicias cuando se rodea de suelo hasta la primera hoja (Jaramillo y Arias, 1997).
Figura 2. Tallo de tomate con tutores.
Hojas Las hojas son compuestas, imparipinadas y están recubiertas de una fina vellosidad, los bordes de las hojas son lobulados Figura 2: A (Jaramillo y Arias, 1997).
Figura 2: A Hoja de tomate
Flores Las flores son pentámeras o hexámeras (Figura 3), los estambres se encuentran soldadas entre sí, formando un cono estaminal alrededor del pistilo, cuyo estigma se encuentra por debajo de la superficie del cono estaminal, con lo cual se asegura la autopolinización. Las flores se encuentran agrupadas en inflorescencias o tipo de racimo; en la planta el cuajamiento de los frutos ocurre de abajo hacia arriba, esto quiere decir, de las inflorescencias inferiores a las superiores (Jaramillo y Arias, 1997).
Figura 3. Flor pentámera de tomate.
Fruto
El fruto (Figura 3: A) es una baya de forma y tamaño variable, está dividido en cinco partes, pared externa e interna, tejido locular, pulpa gelatinosa, piel y semillas. El color del fruto depende de la presencia de pigmentos carotenoides y es un aspecto fundamental de la calidad (Jaramillo y Arias, 1997).
Figura 3: A
Semillas Son ligeramente pubescentes y aplanadas (Figura 4), el embrión está colocado en espiral, envuelto por el endospermo; la viabilidad de la semilla es de tres a cuatro años, aun cuando en algunos casos se conserva hasta los 12 años (Jaramillo y Arias, 1997).
Figura 4. Semillas de tomate
2.1.4. Enfermedades del tomate El tomate es una de las especies hortícolas más susceptibles a enfermedades, por lo que su control se convierte en una de las principales actividades en la plantación. Las
enfermedades de esta hortaliza se pueden clasificar en dos clases: parasitarias y no parasitarias (Abad y Aldanondo, 2001).
Las enfermedades parasitarias son las producidas por los organismos vivos, como son bacterias, hongos, nematodos, incluyendo los virus, cabe resaltar que en este grupo se encuentran las enfermedades de mayor importancia; los hongos y bacterias que más afectan el cultivo de tomate son: Alternaria solani, que produce la pudrición negra, Phytophthora infestans, que produce “la gota”, Botrytis cinérea, que produce la pudrición por moho gris, Rhizopus sp. que produce la Pudrición blanda, Geotrichum sp. que produce la Pudrición ácida, varias especies de Colletutrichum, responsables de la llamada antracnosis, Phoma licopersici, que produce manchas negras en frutos, Xantomonas campestris, que produce puntos negros contorneados por un halo de aspecto grisiento que al envejecer se agrandan los puntos hasta formar pústulas de aspecto corchosa y tonos marrones en los frutos, Xantomonas vesicstoria, que produce manchas negras grandes y regulares en el fruto, Pseudomonas syrigae, que produce la Mancha negra del tomate. Las enfermedades no parasitarias se producen por condiciones desfavorables, como humedad o sequía excesiva, temperaturas extremas, deficiencia o toxicidad por nutrientes (Abad y Aldanondo, 2001).
Las enfermedades pueden clasificarse también por el orden de aparición en el cultivo: semilleros, trasplante, desarrollo y fructificación, sin embargo casi todas aparecen al mismo tiempo, siendo la etapa de fructificación la más afectada, cabe anotar que la enfermedad de “la gota”, puede aparecer en cualquier etapa de desarrollo de la planta.
Las plantas no poseen un sistema inmunológico comparable con el de los animales superiores (Chen y Chen, 1998), sin embargo son capaces de defenderse de la mayoría de los patógenos potenciales, mediante una serie de barreras de defensa que pueden ser clasificadas en constitutivas o preexistentes e inducibles. Toda planta tiene la capacidad de reaccionar frente al ataque ya sea de un patógeno, un insecto o simplemente al daño mecánico; en el caso de los patógenos uno de los mecanismos
que ha desarrollado, es una reacción que se inicia desde el sitio de ataque, la cual desencadena una serie de acciones que llevan a la expresión de la Resistencia Sistémica Adquirida (RSA), entre estas se encuentra la disminución de las lesiones causadas por el patógeno, generada por muerte celular programada denominada Respuesta Hipersensitiva (RH), que se caracteriza por presentarse en el sitio de la infección y trae como beneficios el limitar la proliferación del patógeno y el acceso a los nutrientes del hospedero
( Guzmán, 1964).
También se presentan otras reacciones fisiológicas y bioquímicas dentro de las que se destacan el cambio de pH intracelular, el fortalecimiento de la pared celular cerca del sitio de infección, la liberación de moléculas como señales secundarias tales como fitoalexinas y las proteínas relacionadas con la patogenicidad, a pesar de ello no se provee resistencia contra todas las enfermedades en una misma planta (Chen y Chen 1998).
2.2. Heteroinjerto Bernal (HIB) En nuestro país
son pocas las investigaciones que se realizan acerca del
mejoramiento del tomate, por lo cual, es necesario llenar el gran vacío que existe y tratar de resolver el problema del campo; por tal razón, en la Pontificia Universidad Javeriana, consientes de esta situación y pensando en ayudar a resolver el problema de contaminación de los alimentos y del medio ambiente, se decidió en 1994, dentro de la línea de investigación en alimentos, del
departamento de Bioquímica y
Nutrición, producir algunos materiales experimentales de tomate, mediante la metodología del HETEROINJERTO BERNAL (HIB); que permite obtener variedades mejoradas de plantas sin importar las características taxonómicas de las plantas involucradas (Moreno, 2001).
El Heteroinjerto consiste en transferir mediante cirugía vegetal y en un medio químico apropiado yemas de raíces de una planta a otra, con la cual no es necesario que las plantas tengan afinidad taxonómica, de tal modo que se establece entre
ambos tejidos una unión definitiva, que favorece a su buen crecimiento y desarrollo orgánico funcional, las plantas así obtenidas se pueden clasificar como nuevas cultivariedades
que requieren para su mejor conocimiento estudios de tipo
morfológico, agronómico, bromatológico, bioquímico, nutricional, genético y todos aquellos que permitan diferenciarlos de las plantas originales. (Bernal, J; Moreno, G, 1981; Moreno, G. 2001).
A partir del año 1994 en la Pontificia Universidad Javeriana, luego de estudiar las características del HIB decidió que cuando la metodología se utiliza entre plantas del mismo género taxonómico se denomina injerto Bernal (IB). Cuando se utiliza entre plantas de diferente género taxonómico se denomina heteroinjerto Bernal (HIB). Las semillas resultantes del uso de esta metodología son fértiles y dan origen a plantas que crecen más rápido y se reproducen como variedades (no como híbridos vegetales), presentan alto vigor, mayor adaptación al medio ambiente, alta resistencia al ataque de plagas y/o enfermedades e incremento en la producción (Castro, 2001).
Como resultado de este trabajo de mejoramiento vegetal con la metodología HIB, en 1997 se obtuvieron para diferentes ambientes y climas, los materiales HIB de tomate, para climas frescos T1 Tomate chonto-altamisa (Planta medicinal, originaria de America posiblemente de Mexico) (8381) y T2 Tomate chonto-Maciega (Planta forrajera, originaria de America del sur) (2857), para climas templados a cálidos T3 Tomate chonto-Lupinus albus (Leguminosa, conocida como altamusa, originaria de Europa) (2847) y para climas templados T4 Tomate chonto-Soya (Leguminosa, originaria de asia) (2827),los cuales se seleccionaron ya que en sus etapas iniciales de investigación y multiplicación mostraron buen comportamiento en el campo y altos rendimientos Tablas. 1-9, estas denominaciones corresponden a la nomenclatura experimental que luego de numerosos estudios y avances generacionales recibirán un nombre definitivo para ser sacados el mercado (Moreno, G. 2001).
Según Moreno, 2001, las plantas obtenidas con la metodología del HIB presentan ciertas características que se han reunido en las siguientes hipótesis:
Las plantas presentan mayor adaptación a los diferentes ambientes, clases de suelos, rangos más amplios para temperatura y humedad.
Hay cariación notable en los valores dados por los análisis bromatológicos muestran incremento en el valor de la materia seca, porcentaje de proteina y en los minerales.
Presentan mayor resistencia en campo al ataque de plagas y enfermedades.
Hay incremento notable en la producción y productividad del cultivo, con plantas que presentan mayor producción y cosechas por unidad de superficie.
ANALISIS BROMATOLOGICO DE TOMATES HIB
Tabla 1. Resumen datos de humedad Estado
T1
Desv.
T2
Desv.
T3
Desv.
Verde
93,74
0,52
93,66
0,34
92,28
0,59
91,78 0,45
Pintón
93,9
0,67
92,62
0,30
91,86
0,25
90,21 0,96
Maduro
94,01
0,53
92,99
0,63
93,88
0,86
92,33 0,47
(Desv: Desviación estándar.)
Tabla 2. Porcentaje de materia seca Estado
T1
T2
T3
T4
Verde
6,26
6,34
7,72
8,22
T4
Desv.
Pintón
6,1
7,38
8,14
9,8
Maduro
5,99
7,01
6,12
7,67
Tabla 3. Resumen datos de cenizas Estado
T1
Desv.
T2
Desv.
T3
Desv.
T4
Desv.
Verde
0,64
0,03
0,66
0,06
0,80
0,08
0,76
0,05
Pintón
0,68
0,14
0,65
0,07
0,98
0,04
0,97
0,11
Maduro
0,57
0,11
0,64
0,11
0,95
0,03
0,68
0,07
Tabla 4. Resumen datos de proteína Estado
T1
Desv.
T2
Desv.
T3
Desv.
T4
Desv.
Verde
1,22
0,33
1,07
0,07
1,16
0,11
1,09
0,19
Pintón
1,61
0,20
1,13
0,10
1,41
0,10
1,48
0,18
Maduro
1,36
0,21
1,25
0,16
1,26
0,04
1,41
0,29
Tabla 5. Resumen datos de grasa Estado
T1
Desv.
T2
Desv.
T3
Desv.
T4
Desv.
Verde
0,04
0,002
0,05
0,01
0,08
0,004
0,10
0,005
Pintón
0,02
0,004
0,05
0,008
0,06
0,004
0,07
0,009
Maduro 0,05
0,008
0,05
0,002
0,05
0,004
0,08
0,01
T4
Desv.
Tabla 6. Resumen de datos de fibra Estado
T1
Desv.
T2
Verde
0,79
0,140 0,732 0,017 0,677 0,012 0,665 0,031
Pintón
0,82
0,036 0,882 0,021 0,692 0,045 0,756
Maduro
0,41
0,01
0,59
Desv.
0,079
T3
Desv.
0,87
0,15
0,029 0,657 0,104
Tabla 7. Extracto no nitrogenado T1
T2
T3
T4
Verde
3,56
3,82
4,97
5,59
Pintón
2,96
4,64
5,59
6,50
Maduro
3,99
4,46
2,97
4,82
Tabla 8. Resumen del contenido energético de los frutos (kcal) Estado
T1
T2
T3
T4
Verde
16.658
13.587
17.105
14.118
Pintón
19.940
15.788
21.278
21.079
Maduro
19.664
21.277
21.802
33.396
Tabla 9. Resumen datos porcentaje de carbohidratos reductores Estado
T1
Desv.
T2
Desv.
T3
Desv.
T4
Desv.
Verde
2,85
0,008
2,19
0,004
2,91
0,004
2,21
0,01
Pintón
3,33
0,007
2,70
0,057
3,77
0,016
3,63
0,004
Maduro
3,43
0,005
3,95
0,028
4,06
0,03
6,75
0,025
Datos tomados de Castro, 2001. El objetivo principal de la metodología del HETEROINJERTO BERNAL, es desarrollar nuevas variedades de plantas, capaces de resistir el ataque de fitopatógenos, resistir condiciones climatológicas adversas y aumentar el contenido de nutrientes (Moreno, 2001).
2.3. Fitopatógeno Phytophthora infestans Phytophthora significa “destructor de plantas”. El oomicete Phytophthora infestans, agente causante de la gota (tizón tardío) en el tomate y la papa. Ha sido reconocido
desde las épocas precolombinas, pero solo hasta 1845, se tomo conciencia de su magnitud, debido a la hambruna que desencadeno en el pueblo Irlandés (Jaramillo, 2003).
El tizón tardío es un problema serio en casi todas las zonas de producción, ya que es causante de severas pérdidas en los cultivos de papa y tomate, llegando hasta un 100% si no se aplica ninguna medida de control, y hasta 60% con control, por lo tanto para su control se requieren numerosas aplicaciones de fungicidas, llegando en algunos casos a más de 10 durante el ciclo de cultivo, éstas medidas, además de elevar notablemente los costos de producción, dañan el medio ambiente y la salud de los agricultores (Carrasco, et al, 1997).
En años resientes éste fitopatógeno ha recobrado importancia debido al brote de variedades más resistentes que resultan de la presencia del grupo de compatibilidad A2 fuera del valle de Toluca (México), que es considerado como un centro de origen secundario del género Solanum, el cual ha coevolucionado con el fitopatógeno, viviendo en equilibrio con él y conteniendo genes de resistencia, de manera que ambos, planta y fitopatógeno, completan sus ciclos de vida (Niederhauser, 1991, citado por Carrasco, 1997).
Es posible que su ubicación dentro del reino de los hongos, durante tantos años, haya retrasado el proceso de conocimiento de la biología de este patógeno y el diseño de productos químicos más apropiados para el control de los Oomycetes (Govers, 2001).
2.3.1. Origen y distribución de Phytophthora infestans Mont de Bary El agente causal de “la gota”, P. infestans, es el resultado de una serie de pasajes de razas que afectan a S. tuberosum, a través de los tejidos foliares del tomate. El determinar el centro de origen donde ha ocurrido esta coevolución ha dado origen a profundas conjeturas científicas, desde 1950 algunos autores señalan el centro de
México (Valle de Toluca) Fig. 5, como el sitio de origen, esta opinión es respaldada por el hecho de haberse encontrado los grupos de compatibilidad sexual A1 y A2, y por la alta complejidad genética y diversidad de razas fisiológicas (Goodwin et al, 1992). Eventualmente, el patógeno evolucionó en especies silvestres de Solanum en la parte central de México y muy posiblemente no encontró los cultivos (papa y tomate) hasta que fue introducido con algunos especímenes silvestres a los jardines botánicos de Nueva York a principios del siglo XIX. Luego fue exportado a Europa, probablemente en tubérculos de papa, en donde a partir de 1840, P. infestans apareció en
Irlanda, país donde la población había dependido casi exclusivamente del
consumo de papa por más de 200 años. El clima de esta región fue ideal para el desarrollo del hongo y en los años 1845-46 hubo una epidemia severa de gota que devastó el cultivo de papa (Arneson, 1998).
Figura 5. http://jehuite.blogspot.com/2008/08/una-visita-al-valle-de-toluca.html
Sin embargo la primera teoría acerca del origen de P. infestans, fue propuesta por Berkeley y De Bary, ellos indicaban a los Andes suramericanos como el centro de origen del patógeno, teoría que ha sido retomada por las evidencias científicas a su favor, como son la resistencia al hongo encontrada en especies solanáceas silvestres y cultivadas en la región andina, por lo cual a partir de los años 1980’s, el programa de tizón tardío de la papa (gota) del CIP ( Centro Internacional de la Papa) inició actividades de investigación en los andes suramericanos. Allí se encontró gran
cantidad de huéspedes en el Perú, (Abad, 1983), Ecuador (Ordóñez, 2000) y una gran diversidad y agresividad del patógeno en Rionegro, Colombia, razón por la cual, se considero este lugar como el segundo sitio de diversidad de P. infestans, trasladando al Centro Regional de Investigación “La selva” del ICA, el programa de evaluación de los clones obtenidos por los mejoradores de dicho centro (Jaramillo, 2003). P. infestans ha migrado desde su “centro de origen” a todos los lugares del mundo donde se cultiva el tomate. La primera migración fue limitada ya que solo se disperso el tipo de apareamiento A1, situación que se mantuvo por 130 años aproximadamente, ya que se limitó únicamente a la reproducción asexual del hongo. Para 1970, ocurrió una nueva migración a Europa por la importación de papa de varios países, en esta ocasión no solo llegaron los tipos A1 y A2, sino variantes más agresivas de ambos tipos, que desplazaron las antiguas poblaciones del hongo; en pocos años esta nueva población cruzo Europa y Asia
llegando hasta el
Japón.(Goodwin et al, 1995).
P. infestans es el agente que causa la gota (tizón tardío) del tomate, Matius de Prusia en 1842, lo llamo Gangraena tuberum solani, cuando por primera vez describió el hongo que causo la enfermedad que devasto el follaje y los tubérculos de papa en casi toda Europa, estos reportes fueron considerados como “herejía” hasta que el reverendo Berkeley de Inglaterra interesado en el estudio de la patología de las plantas, lo reviso, lo tradujo y lo publicó en el “Gardeners’s Chronicle”, dado que sus estudios coincidieron con el punto de vista de dicho investigador (Erwin,. 1996).
Según Bourke (1991) citado por Erwin y Ribeiro (1996), hubo muchas teorías para explicar la nueva enfermedad que apareció en la papa en Europa, Las islas Británicas, pero la mayoría de los comentarios se basaban en el mal clima (tiempo lluvioso y polución industrial). Hacia 1845, Morren de Bélgica escribió varias cartas en las que sostenía que un hongo era la causa del tizón en la papa.
Después de algunas dudas Montagne acepto la teoría de Morren y con la información que tenia describió el género
Botrytis infestans, el cual conocemos hoy como
Phytophthora infestans, que fue confirmada posteriormente por Anthony de Bary (Erwin y Ribero, 1996). Los europeos ya conocían otros “males” que afectaban la producción de papa (encrespamientos y pudriciones secas) desde 1970’s que los condujo a reemplazar las semillas degeneradas, introduciendo nuevos materiales importados de norte y Sur América, utilizadas en ensayos de campo entre 1843-1845, posibilitando el ingreso del agente causal de la gota (Daly, 1996)
2.3.2. Clasificación taxonómica El Phylum Oomycota, perteneciente al reino Cromista, comprende más de 700 especies, las cuales no tienen pigmentos fotosintéticos, poseen dos flagelos en las zoosporas, con paredes formadas por celulosa o polímetros similares a la celulosa que tienen hábitos acuáticos y terrestres, aunque siempre necesitan la presencia del agua (Jaramillo, 2003).
Por sus formas filamentosas parecidas a hifas, se agrupo originalmente como hongos (Raven, Evert y Eichhorm, 1999), pero luego fue confirmado mediante las filogenias moleculares de las secuencias de RNA ribosomal, datos de los aminoácidos compilados para las proteínas de la mitocondria y cuatro proteínas que codifican para los genes cromosómicos, evidenciando que los Oomicetes adquirieron la habilidad de infectar las plantas de manera independiente de los hongos verdaderos (Kamoun, 2002).
Las características que diferencian el género Phytophthora de los hongos se basan en la morfología de las crestas mitocondriales (tubulares) y la bioquímica de las paredes
celulares, las cuales contienen microfibrillas de celulosa con glucano en vez de quitina.
REINO: Cromista ( grupo Stramenophyle) PHYLUM: Oomycota CLASE: Oomycete SUBCLASE: Peronosporomycetidae ORDEN: Pythiales FAMILIA: Pythiaceae GENERO: Phytophthora ESPECIE: infestans Un grupo grande de este Phyllum son acuáticos, algunos saprofitos y otros son parásitos que causan enfermedades en peces y huevos. Otros son terrestres como los géneros Phytophthora
y Pythium estrechamente relacionados y pertenecen a la
familia Pythiaceae, los cuales causan enfermedades en las plantas, pero requieren el agua para la movilidad de las zoosporas en el suelo o en el follaje (Jaramillo, 2003).
2.3.3. Morfología de Phytophthora infestans La morfología en Phytophthora es utilizada para la clasificación de especies, que aunque parece ser relativamente simple, las diferencias morfológicas con otras especies del mismo género son tan pequeñas y algunas características tan variables, que incluso los expertos consideran que el género es difícil de clasificar.
2.3.3.1. Micelio Las estructuras somáticas (talos) de Phytophthora son llamadas micelio y están compuestos de filamentos, “hialinos” (hifas) ramificados y cenocíticos (no septados), aunque en cultivos viejos, algunas veces se pueden observan septos. El micelio (58micras) es variable y depende de la naturaleza física y química del medio (Sansome, 1976, citado por Abad, 1983).
2.3.3.2. Esporangios Los esporangios se producen sobre pedúnculos llamados esporangióforos, su desarrollo es indeterminado y se ramifican simpodialmente, lo cual es propio de P. infestans. Los esporangios se diferencian porque en Phytophthora cada uno tiene un pedúnculo, cuya longitud varia con la especie, en rangos de medio a corto como en P. infestans, en el cual pueden liberar hasta 36 zoosporas (Sansome 1976, citado por Abad, 1983, Jaramillo, 2003). Lo esporangios varían en forma y tamaño. Las formas son algo diferentes para una especie en particular, pero son a menudo variables en el rango: De esféricas, subesféricas, elipsoides, limoniformes (P. infestans), periformes, obperiformes (en forma de pera invertida), turbinadas (como un trompo), Obturbinadas (trompo invertido). La diferencia de tamaño puede estar afectada por la luz, los esteroles y los medios nutritivos (Waterhause, 1963, citado por Jaramillo, 2003). El patógeno P. infestans, produce hinchamientos en el esporangióforo zona donde se desprende el esporangio; el engrosamiento apical el esporangio, el cual tiene forma de limón, se denomina papila, de cuyo extremo emergen las zoosporas, el espesor de esta estructura varía entre especies,. La especie P. infestans es semipapilada o sea con una cavidad superficial, cuyo poro es generalmente estrecho. P. infestans
y P.
phaseolí son las únicas especies con esporangio que se desprenden y son arrastrados por el aire o el agua. (Jaramillo, 2003).
2.3.3.3. Zoosporas El aparato flagelar típico de las zoosporas posee dos flagelos uno en forma de látigo y el otro en forma de pluma. La zoospora está conformada por varias partes: el kinetosoma (cuerpo basal de la zoospora), la zona de transición que une el flagelo con el kinetosoma, y el sistema del microtúbulo, que permite anclar el flagelo a la zoospora.
Los anclajes de los flagelos de P. infestans, son significativamente diferentes, pues solo poseen cinco de estos, mientras que otras especies tienen seis. Uno de los
anclajes de las zoosporas de P. infestans contiene seis microtúbulos en comparación con otras especies que solo presentan cuatro (Jaramillo, 2003).
2.3.4. Biología de Phytophthora infestans Dada la habilidad de P. infestans para la manipulación bioquímica, fisiológica y morfológica en su huésped, a través de la formación de diversas moléculas de virulencia o avirulencia, definidas como “efectoras”, es necesario realizar estudios, de genómica estructural, con el fin de entender las bases moleculares de la patogenicidad de P. infestans, a través de la identificación de genes que contribuyan a los procesos de infección, identificar la función de virulencia y avirulencia en los huéspedes y nohuéspedes y los centros del control químico (Kamoun, 2002). Este patógeno se propaga sexual y asexualmente; la reproducción sexual sirve para proporcionar un estado de supervivencia de las esporas (oosporas) y generar nuevas combinación de genes. Sin embargo, este organismo ha tenido grandes explosiones de poblaciones epidémicas por la reproducción asexual, como saprofito obligado, causando “la gota” en cultivos de papa y tomate principalmente, con marcadas consecuencias económicas y sociales (Jaramillo, 2003).
Según Turkesteen 2002, hay dos tipos de esporas, las más frecuentes son las zoosporas, que son hialinas y de pared delgada y tiene forma de limón, con un tamaño de 21-38 nm X 12-23 nm ubicadas en las puntas de las ramificaciones del micelio, otro tipo son las oosporas, cuerpos redondos de 24-26 nm, con paredes gruesas. Bajo condiciones secas, los esporangióforos empiezan a retorcerse y el esporangio se desprende, bajo estas condiciones los zoosporangios son de vida corta, al igual que si no encuentran el tejido huésped apropiado. La germinación se da en agua libre, de manera directa por la emisión de un tubo germinativo, pero comúnmente se liberan ocho o más zoosporas, las cuales nadan con la ayuda de los dos flagelos, luego estas se enquistan y forman el tubo germinativo para infectar.
Estudios de sobrevivencia a largo plazo, de las oosporas (sexual) y esporangios y micelio (asexual), realizados sobre hojas quemadas
por la gota en el campo,
permitieron detectar el inóculo de tipo sexual y asexual hasta por 12 y 21 meses después de la quemazón de las hojas (Lees et al., 2002).
2.3.5. Ciclo de vida Existen dos ciclos epidemiológicos que se deben considerar en el manejo de la gota, el ciclo sexual y el ciclo asexual, Figura 6, el primero ocurre una vez al año, sin embargo en Colombia no es frecuente encontrarlo; mientras el ciclo asexual ocurre aproximadamente
cada siete días durante el tiempo favorable para el hongo
(Arneson, 1998).
El tipo de apareamiento es una factor importante tanto en las variaciones de las poblaciones y el tipo de reproducción del oomicete, es así como el tipo de apareamiento A2 tiene gran tendencia a la autofertilización (96%, n=47), mientras que en el A1 es escasa (6%, n=69) (Jaramillo, 2003).
2.3.5.1. Reproducción Asexual El esporangio (zoosporangio) es la unidad de reproducción asexual, el cual puede ser producido en abundancia en muchas especies de huéspedes: Una sola lesión puede producir hasta 300.000 esporangios en una noche (Legar, et al, 1995, citado por Smart, et al, 2000) El micelio de este hongo produce esporangióforos ramificados de crecimiento indeterminado. En las puntas de las bifurcaciones de esos esporangióforos, se forman esporangios papilados que tienen la forma de limón, los cuales están programados más para la producción de zoosporas que para la germinación directa, pero conforme prosigue el crecimiento de las puntas de las ramas, los esporangios son desplazados hacia los lados y más tarde se desprenden. En los sitios donde se forman los esporangios, los esporangióforos forman hinchamientos que son una característica particular del oomicete. (Fry, 1998)
Los esporangios son estructuras hialinas con un tamaño que oscila entre 18-24 nm por 25-35 nm, separados del micelio por una septa. Cada esporangio tiene de seis a diez núcleos, que se desprenden fácilmente de los esporangióforos cuando maduran y son arrastrados por el viento que los dispersa y los cambios de humedad relativa que los ayudan a germinar en los tejidos de las plantas huéspedes, mediante la germinación directa a través de un tubo germinativo o indirectamente al producir zoosporas (Smart, et al, 2000)
Las esporas (zoosporas) se dispersan por el viento y por la salpicadura de gotas de lluvia, cada una produce dos flagelos, pero después de aproximadamente una hora de movilidad las zoosporas se enquistan (pierden los flagelos y desarrollan una pared celular) y germinan produciendo un tubo germinativo.
En condiciones húmedas los esporangios germinan a temperaturas altas; entre 1824°C se produce un tubo germinativo que penetra directamente la cutícula de la hoja y a temperaturas bajas se lleva a cabo la liberación de 3 a 8 zoosporas biflageladas dentro del esporangio, luego que se rompe la pared de este, las zoosporas se enquistan y penetran la hoja del hospedero.
2.3.5.2. Reproducción Sexual La formación de oosporas es uno de los aspectos más relevantes del ciclo de vida de P. infestans. Como organismo heterotálico, son necesarios ambos tipos de apareamiento denominados A1 y A2 para la reproducción sexual. Las esporas (oosporas) se forman a medida que cada tipo de apareamiento responde a la hormona inducida por el tipo de apareamiento contrario, produciendo un oogonio y un anteridio (Galindo y Gallegly, 1960). Al parecer el control genético del apareamiento es muy débil. Las oosporas de autofertilización en organismos heterocigotos generan
mayor variabilidad, condición que constituye un factor importante en la epidemiologia del patosistema (Smart, et al, 2000), debido a que solo uno de ellos ocurre en la mayoría de los países, el ciclo sexual de este oomycete rara vez se ha observado.
En México y en otras áreas de centro y Sudamérica ambos tipos de compatibilidad se encuentran ampliamente distribuidos y las oosporas son muy comunes, aunque en Colombia no se presenta este tipo de reproducción. Cuando los tipos de compatibilidad A1 y A2 crecen uno cerca del otro, la hifa femenina crece en dirección del anteridio joven y forma un oogonio (Henfling, 1987).
El oogonio después de fecundado por el anteridio se desarrolla en una oospora de descanso dura y de pared gruesa que le permite resistir condiciones desfavorables, como sequía, bajas temperaturas y ausencia de huésped, las oosporas germinan por medio de un tubo germinal, el cual produce un zoosporangio que germina y las zoosporas resultantes pueden iniciar un nuevo ciclo de vida, aunque algunas veces forma directamente un micelio (Henfling, 1987, Gastelo & Landeo, 1998).
Figura 6. Ciclo de vida de Phytophthora infestans. Tomado de: www.cals.ncsu.edu/plantpath/Faculty/ristaino/graphics/fig1.gif
2.3.6. Sintomatología y desarrollo de la enfermedad En la naturaleza P. infestans se disemina por el viento, lluvia, agua del suelo y semillas. En el desarrollo causativo de la enfermedad, los oomicetes interaccionan con las plantas según una secuencia de etapas, denominadas patogénesis. Las zoosporas de oomicetos son trasportadas por el viento o el agua hasta encontrar la planta huésped, donde la zoospora se mueve en agua libre en los sustratos donde son liberadas desde los esporangios y tienen la capacidad de localizar la zona de penetración en la planta. El periodo máximo de movilidad oscila entre 20 y 30h con una velocidad de 50-230 ums/s, que le permite desplazarse varios centímetros de distancia (Llácer, et al, 2000).
Los microorganismos zoosporicos, poseen zoosporas flageladas capaces de nadar en el agua del suelo y raíces siguiendo gradientes de concentración de los exhudados de
las mismas raíces, mediante el fenómeno denominado quimiotaxis, la cual implica la percepción de señales por quimioreceptores en las zoosporas que germinan de forma indirecta, mediante la formación
y liberación de zoosporas de esporangios
desarrollados en esporangioforos, o tras la germinación directa de
oosporas y
zigosporas (Llácer, et al, 2000).
En los mildius foliares, las zoosporas se mueven sobre la superficie vegetal en gotas de agua hacia los estomas de la planta huésped, donde se lleva a cabo la formación del tubo germinativo, mediante un crecimiento apical que resulta del transporte citoplásmatico de materia estructural de pared y membrana y su disposición en el apice, el crecimiento orientado del tubo germinativo requiere su adherencia a la superficie vegetal, que tiene lugar mediante la producción de una matrix extracelular que se compone generalmente de polisacáridos o glicoproteínas, penetrando la cutícula o aprovechando las aberturas naturales, para este proceso se necesitan periodos de alta humedad, una vez dentro del huésped se establece una relación trófica que le permite obtener sus nutrientes, el micelio crece dentro de los tejidos y eventualmente vuelve a producir estructuras reproductivas (Llácer, et al, 2000).
El tipo de lesión varía con la temperatura, humedad, intensidad lumínica y variedad del hospedante. Los síntomas iniciales se presentan como manchas pequeñas de color verde claro a verde oscuro, de forma irregular. Bajo condiciones favorables, las lesiones se convierten en áreas necróticas grandes de color castaño a negro purpúreo, que pueden ocasionar la muerte de los foliolos y avanzar por los pecíolos hasta el tallo, finalmente puede matar la planta afectada. (Alarcón, 2001) Generalmente se observa un halo de color verde claro amarillento en la parte externa de la zona necrótica de la hoja, sin embargo bajo condiciones favorables de humedad en el ambiente, aparece sobre ella un crecimiento blanquecino constituido por
esporangios y esporangióforos en el borde de las lesiones, principalmente en el borde inferior de la hoja (Huertas, 1985).
En las hojas produce manchas castañas (Figura. 7.A) a negras, sin embargo cuando las condiciones ambientales son muy favorables al parásito, aparecen las fructificaciones blancas del oomicete especialmente en la cara inferior, en el tallo manchas como si hubiese sido quemado por efectos de las heladas (Figura B), en el fruto hay una decoloración castaña oscura con
bordes definidos (Figura C),
frecuentemente cubierta por la fructificación del parásito, estos síntomas y signos aparecen en cualquier etapa del desarrollo, luego se manifiesta una pudrición de aspecto acuoso en la parte externa del fruto, la cual aumenta progresivamente (Botero, 1997)
Figura 7. Lesiones típicas de P. infestans en diferentes tejidos de plantas de tomate A. Manchas en hojas B. Lesión en tallo C. Decoloración en frutos
En las áreas tropicales donde se cultiva tomate todo el año, la fase de hibernación de P. infestans no tiene importancia, pero en lugares donde la diferencia de estaciones es marcada, dicha hibernación se hace en forma de micelio, ya sea en frutos, residuos de cosecha y en los sitios de almacenamiento de semilla, en el caso de papa cuando germina la semilla emerge la planta y el hongo invade los brotes en desarrollo y esporula cuando las condiciones de humedad son favorables, produciendo el inóculo primario, posteriormente la diseminación se hace por los esporangios que son transportados por el agua y el viento (Federación Colombiana de Productores de Papa, 1996).
El desarrollo de epidemias de la gota depende del efecto que tiene la humedad y temperatura en el ciclo de vida del hongo. La esporulación es favorecida por una humedad relativa alta (100%) y temperaturas entre 10 y 22°C, los esporangios pierdan su viabilidad luego de 3 a 6 horas a menos de 80% de humedad relativa, mientras que la esporulación se lleva a cabo cuando hay rocío o una pequeña película de agua libre sobre las hojas de la planta y una temperatura entre 18 y 25°C, concluyendo luego de media o dos horas máximo. Una vez los esporangios han germinado se requiere un periodo de dos a dos horas y media con temperaturas de 15 a 25°C, para que se produzca la penetración de los tubos germinativos en los tejidos del hospedante. El micelio del oomicete se desarrolla con mayor rapidez a temperaturas entre 17 y 21°C, esta también es optima para la esporulación, mientras que a temperaturas mayores a 30°C se inhibe el desarrollo del oomicete en el campo, pero no lo destruye, ya que este puede volver a esporular cuando se den las condiciones apropiadas.(Agrios, 2004)
2.4. Control de la gota (Tizón Tardío) La forma más adecuada para enfrentar la gota del tomate, es mediante la utilización de todas las técnicas que conducen al manejo integrado de la enfermedad, como las medidas de prevención, mediante el cumplimiento de las normas sanitarias para el transporte de material vegetal, erradicación, las cuarentenas cuando se requieran, variedades resistentes y semillas sanas, las prácticas culturales bien ejecutadas y oportunas como la calidad de la semilla, la siembra, fertilización y control de malezas (Jaramillo, 2003) Es necesario conocer los factores que inciden en las epidemias de gota de la papa y/o tomate y el impacto de las diferentes fuentes de inóculo de P. infestans, para poder establecer las medidas de control más convenientes, según las situaciones particulares de cada zona (Jaramillo, 2003)
2.4.1. Control biológico Existen algunos intentos de conseguir microorganismos para control biológico, se han realizado algunas inoculaciones previas con cepas de P. infestans, que por su cultivo permanente en medios artificiales ha perdido su agresividad en las plantas de tomate y papa, y se usan para que en un posterior ataque del patógeno a la planta lo identifique rapidamente y presente mayor resistencia,
también se
han venido
buscando cepas de baterías que le den alguna actividad de antibiosis a P. infestans y otros fitopatógenos, es probable que algunas comunidades de bacterias endófitas, puedan inducir un cierto grado de defensa contra los fitopatógenos, según su adaptación y localización dentro del huésped, la cual puede ser específica para un determinado sitio y tipo de tejido (Sturtz, et al, 1999 citado por Jaramillo, 2003). 2.4.2. Saneamiento Estas prácticas están encaminadas a reducir la cantidad de inoculo para los cultivos siguientes. Implica la destrucción de follajes antes de la cosecha, pilas de tubérculos de cosechas anteriores que hayan quedado en el campo y demás residuos de cosecha, que permitan mantener el inóculo vivo como cordones verdes en la zona de cultivo, también la eliminación de plantas huéspedes alternos, en muchos casos especies silvestres u otros cultivo de papa y tomate (Jaramillo, 2003).
2.4.3. Escape Esta práctica va encaminada a evitar los cultivos en ciertas zonas y/o durante los periodos que favorecen las condiciones ambientales para el desarrollo del patógeno, mediante la anticipación o retraso de las fechas de siembra. Para este caso es muy importante conocer el comportamiento de la resistencia de las variedades, ya que algunas se vuelven susceptibles en días cortos (Jaramillo, 2003).
2.4.4. Otras prácticas de control cultural La fertilización adecuada puede ser una práctica que puede contribuir de manera importante a la reducción de los daños causados por la gota, por incidir en la relación resistencia/susceptibilidad del cultivo. Sin embargo, existen pocos reportes, uno de
los cuales fue realizado por Santos et al (2002), en el cual manifiesta que se ha identificado que el potasio tiene un efecto sobre la enfermedad a través de funciones metabólicas específicas, que alteran las relaciones de compatibilidad del ambiente (Huber y Arny, 1985, reportados por Santos et al, 2002, citado por Jaramillo, 2003).
Frenkel et al, (2002) indica que el boro como microelemento que abunda en las aguas riego recicladas y otros compuestos no determinados, pueden inducir resistencia sistémica adquirida contra P. infestans.
2.4.5. Control químico El control químico hace parte de las estrategias del manejo integrado de la gota en papa y tomate, dado que es imposible hacer un control eficiente en base a productos orgánicos o biológicos, razón por la cual es necesario integrarlo en las medidas de prevención y mejoramiento genético. El control químico puede estar enfocado a fungistáticos (inhiben la germinación de las esporas) o fungicidas que matan las esporas, con acción erradicante, pero que puede causar fitotoxicidad de forma específica a los Oomycetes, pues según Govers (2001) es importante producir y utilizar productos oomicidas.
El desarrollo de fungicidas debe estar asociado a enzimas particulares y otros procesos bioquímicos que son únicos para los Oomycetes, puesto que poseen una maquinaria
bioquímica y molecular propia. El antibiótico poliene suprime el
crecimiento de la mayoría de los hongos pero no el de P. infestans; Govers (2001) manifiesta que ha habido cierta demora en el desarrollo de moléculas químicas para este fitopatógeno, puesto que hasta hace poco tiempo fue considerado como hongo, cuyas características bioquímicas son diferentes. Dado que los Oomicetes no requieren esteroles para su crecimiento, no son sensibles a fungicidas que inhiben la síntesis de estos compuestos, como Triademenfon, Triadimenol, Bitertanol, y Propiconazol (Erwnin y Ribero, 1996).
A finales de 1880 se utilizaron productos a base de cobre (Caldo Bordelés), los cuales pueden ser aplicados al comienzo y al final del cultivo, pero fueron siendo reemplazados por los ditiocarbamantos (Zineb, Maneb y Mancozeb) a partir de 1930, por ser menos toxicos y en ocasiones aumentan el color verde de las hojas, posiblemente porque corrigen la deficiencia de algunos elementos menores tipo cationes como el Zinc, para los años 70’s se pusieron en el mercado los fungicidas sistémicos y curativos (Egan et al, 1995).
Flier et al, (2002) opinan que la mayoría de los fungicidas tiene una excelente actividad contra la formación de las oosporas. A concentraciones por debajo de las recomendadas, todos los fungicidas evaluados in vitro, redujeron significativamente la formación de oosporas. De las evaluaciones en plantas, se concluyo que tanto los fungicidas protectantes como los semicurativos, podían ser aplicados para evitar la formación de oosporas, a pesar que la epidemia hubiese estado bien avanzada.
Algunos fungicidas utilizados para el control químico de la gota son los protectantes, debido a los cambios significativos en la composición de las poblaciones de P. infestans en EEUU y Canadá; Kato et al, (1997) (citado por Jaramillo, 2003), evaluaron la sensibilidad de los fungicidas protectantes Mancozeb y Clorotalonil a aislamientos colectados entre 1990-1994, pertenecientes a los linajes clonales US-1, US-6, US-7 y US-8, encontrando que ningún aislamiento o linaje clonal fue resistente a dichos fungicidas. Erwin y Ribero (1996), indican que los protectantes tipo ditiocarbamatos (mancozeb, maneb, metiran, propineb y zineb) inhiben la germinación de las zoosporas y el crecimiento del micelio. No se translocan en el follaje y representan el 33% del mercado mundial para el control de la gota (tizón tardío) en la papa y el tomate, además son de amplio espectro. En mezclas con productos sistémicos y curativos como fenilamidas y cymoxanil, introducidos en 1970, pueden ser más efectivos para el control de la gota, también están las Phthalamidas, cuya acción no es especifica, pero al parecer reaccionan con los grupos tioles de las células, las piridineamidas, que
en dosis bajas actúa como protectante con excelente acción residual y por su actividad antiesporulante, puede ser utilizado en las últimas tres aplicaciones (Egan, et al, 1995).
Los compuestos Trifeniltinas son muy efectivos contra la gota de la papa en el follaje y también ofrecen alguna protección a los tubérculos, debido a su actividad en el suelo, es antiesporulante, reduciendo, la dispersión de los esporangios, que podrían causar infección (Egan et al, 1995), en los fungicidas sistémicos, hay cinco grupos principales de nuevos productos que son activos contra Oomicetos, los cuales se pueden trasladar hacia arriba con la transpiración (por el Apoplasto) a las nuevas zonas de crecimiento o hacia abajo por el floema (por el Simplasto), en ambos sentidos como el Fosetil de aluminio o translaminar como el Cymoxanil (Jaramillo, 2003), los Carbamatos como el Propamocarb, que mostro sinergismo en mezcla con mancozeb para el control de la gota, tiene movimiento translaminar en las hojas , pero poco movimiento sistémico acropetalo o basipetalo, afecta las membranas celulares, pero su acción es principalmente fungistática (Egan, et al, 1995).
Otro de los compuestos utilizados contra la gota son los derivados del ácido cinámico, como el Dimetomorf que es producido por Shell, es un nuevo fungicida curativo y de gran efectividad contra especies de Phytophthora a bajas concentraciones, tiene acción sistémica local, tiene actividad translaminar ( através de la hoja), y fuerte resistencia al lavado por lluvias, es muy activo contra líneas de P. infestans resistentes al metalaxyl, su actividad fue asociada a la supresión de los procesos de formación de la pared celular de las zoosporas, además de impedir la germinación de esporangios y zoosporas, llegando a ser letal (Egan, et al, 1995).
Las cianoacetamidas-oximes (CYMOXANIL), que se formulan como Curzate o Curathane, que penetran localmente y tiene un movimiento translaminar rápido pero no se transloca de una hoja a otra, ni del tallo al follaje. Es curativo y preventivo, pues es efectivo en los tres primeros días de iniciada la infección antes que aparezcan
los síntomas, tiene efecto sinergístico para el control de P. infestans en papa y tomate, cuando se aplica en mezcla con mancozeb y con oxadycil. Se ha mostrado que afecta la síntesis de RNA en los hongos (Erwin y Ribeiro, 1996; Egan, et al, 1995).
Los fosfonatos, aunque no se ha entendido de manera clara las razones por las cuales el fosetil-Al (Aliette 80 wp) tienen amplio espectro de acción en las especies de Phytophthora, posiblemente por muchos sitios de acción bioquímica, no es muy efectivo para el control de la gota de la papa en el follaje, pero sí tiene actividad para su control en los tubérculos (Erwin y Ribeiro, 1996); las fenilamidas (Metalaxyl) fueron un éxito en el control de fitopatógenos como Phytophthora, por su efectividad y efecto curativo a bajas dosis en condiciones de alta presión de la enfermedad, lo que hizo que fuera tan atractivo para los agricultores quienes explotaron sus potencialidades al máximo, presionando la resistencia, es altamente sistémico con traslocación hacia arriba o hacia abajo, pues el tratamiento al follaje da buena protección a los tubérculos, posiblemente por la translocación del ingrediente activo, inhibiendo la esporulación y el desarrollo de los esporangios y es menos susceptible de ser lavado por la lluvias (Egan, et al, 1995).
2.4. RESISTENCIA GENETICA La gota es el problema más serio de los cultivos de papa y tomate, ya que durante las prácticas de producción es necesaria la aplicación de fungicidas y prácticas culturales intensivas para el control de P. infestans, sin embargo, y debido a los constantes cambios genéticos en las poblaciones del microorganismo y a la resistencia que ha desarrollado este oomicete, ha provocado grandes pérdidas a los agricultores (Fry and Goodwin, 1997; Garelik, 2002).
La variedad en el tipo de control genético de resistencia y las condiciones necesarias para su expresión, han conducido a un gran número de clasificaciones, entre las que encontramos la resistencia oligogenética, cuando un solo gen confiere resistencia
completa de tipo hipersensible, como es el caso del gen R y de la cual se obtienen proporciones mendelianas simples en los cruzamientos, y poligenética, cuando el número de genes que proporcionan la resistencia son dos o tres, la resistencia poligenética también hace referencia a cualquier tipo de resistencia en la cual no se obtienen proporciones mendelianas claras en los cruzamientos, en 1964 se obtuvo evidencia de la presencia de cuatro genes aditivos que confieren resistencia a algunas cepas de P. infestans
en familias de Solanum, los materiales se obtuvieron de
cruzamientos entre variedades susceptibles de S. tuberosum y una variedad resistente de S. andigena ( Guzmán, 1964).
Se considera un huésped resistente cuando no puede ser atacado por el patógeno, sin embargo, en la relación huésped-patógeno, la resistencia puede ser de varios niveles y algunos individuos o clones, pueden estar más afectados que otros, la resistencia puede ser total (100%), o parcial (Turkensteen, 2002)
A pesar de exister una amplia reserva de genes en especies silvestres de Solanum, se ha obtenido un éxito limitado en la resistencia de variedades de tomate y papa a P. infestans debido a que se conoce muy poco sobre la fisiología y las bases moleculares de la resistencia (Vleeshowuers, et al. 2000). Otro aspecto es la complejidad del patógeno, pues los aislamientos a evaluar deben ser representativos de la población de P. infestans en por lo menos 12 a 20 años; se cuestiona si las pruebas deben ser hechas a partir de un solo aislamiento compatible con todas las fuentes de resistencia disponibles (Turkensteen y Flier, 2002b)
La practica más efectiva y amigable ambientalmente para prevenir la devastación por P. infestans es la incorporación de especies resistentes en los cultivos, lo cual se viene realizando desde mediados del siglo XIX de forma extensiva, principalmente en papa, donde se viene trabajando en esta área con S. demissum. Las variedades que
presentan resistencia al patógeno pueden ser del tipo de resistencia vertical, ya que estas poseen un gen que proporciona resistencia especifica el cual es conocido como el gen R, o el gen de la virulencia que interactúa con el correspondiente gen de la avirulencia Avr encontrado en el patógeno, que es conocido como el concepto de gen por gen, y que resulta en el estímulo de una reacción de hipersensibilidad (HR) (Flor, 1971; Hammond-kosack and jones, 1996; Keen, 2000; Leister, 2000). En este modelo de gen por gen, la presencia de los genes R en la planta y su correspondiente gen de la avirulencia (Avr) en el patógeno, resulta en una resistencia (interacción incompatible), mientras que la ausencia de genes R o de Avr resulta en una interacción compatible y por lo tanto se presenta la enfermedad (Jaramillo, 2003).
Hay diferencia de criterios entre los grupos que defienden la utilización de material vegetal con genes R y los que prefieren que estén libres de estos, el hecho es que los materiales con genes R en algún momento pierden la resistencia por compatibilidad con las poblaciones de P. infestans predominantes. Según Turkensteen y Flier (2002b) existen tres normas básicas para la resistencia a este patógeno: 1. Los genes R pueden contribuir a la resistencia parcial durable a través del ligamiento o por efectos pleitropicos. 2. Hay evidencia de que el mejoramiento por genes R puede producir variedades muy susceptibles, como la variedad vertifolia que posee cuatro genes R (R1, R2, R3, R4). 3. Hay una sola evidencia de los buenos niveles de resistencia después de la remoción de los genes R de las poblaciones mejoradas. Las plantas que poseen este gen R son efectivas solo para prevenir el desarrollo de “la gota” si la cepa de P. infestans contiene el correspondiente gen de la avirulencia “Avr”, el gen R expresa una resistencia media y es rápidamente vencido por una nueva cepa del patógeno (Malcolmson and Black, 1966). En los años 70 los cultivos con énfasis en resistencia vertical, comenzaron a ser reemplazados por cultivos con énfasis en resistencia horizontal, en la que participan muchos genes (Poligenética) y que se hereda de forma cuantitativa, ésta es una forma más duradera de resistencia a enfermedades (Wastie, 1991, Agrios, 2004), sin
embargo los mecanismos de acción de la resistencia horizontal no han sido completamente entendidos, pero se cree que esta tiene una mayor durabilidad que la resistencia vertical, la durabilidad de la resistencia horizontal está mostrando un efecto más duradero frente a diferentes enfermedades (Johnson, 1984). La resistencia presentada en una especie de papa S. bulbocastanum es efectiva contra un gran número de especies de P. infestans, debido al gen RB localizado en el cromosoma ocho, esto muestra un amplio espectro de resistencia tanto en invernadero como en campo que puede ser usado para transferir resistencia a otras especies (Song et al, 2003; Lozoya-Saldana et al, 2005).
Estos resultados muestran que es posible el desarrollo de variedades resistentes mediante la inserción de genes provenientes de especies resistentes tanto para papa como para tomate, sin embargo para el tomate se han encontrado genes específicos como son el Ph-1 y el Ph-2, que vienen siendo objeto de estudio por parte de los mejoradores.
3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA El cultivo de tomate es muy importante para Colombia, no solo por lo que representa para la seguridad alimentaria del país, ya que es básico para la canasta familiar, sino también por la generación de mano de obra para las labores del cultivo, transporte, comercialización y transformación industrial, que se traduce en mejor calidad de vida para las personas vinculadas de manera directa o indirecta a dichas actividades y mayor desarrollo de los municipios, ya que este cultivo hace parte de la cadena agroalimentaria. Por tal razón amerita todos los esfuerzos encaminados al control del patógeno P. infestans, causante de la principal enfermedad del cultivo de tomate (tizón tardío), y por lo cual se deben desarrollar nuevas técnicas acompañadas por el desarrollo de nuevas variedades capaces de resistir el ataque del fitopatógeno y disminuir su agresividad, influyendo en la reducción de costos por la disminución en la dosis de fungicidas (oomicidas) y ayudar a bajar la contaminación de suelos y aguas.
3.1. JUSTIFICACIÓN
El cultivo de tomate es uno de los más importantes en el ámbito mundial, tanto en la industria como en la dieta diaria, pero debido a la gran cantidad de enfermedades que este cultivo padece, principalmente la gota, la producción se ve severamente afectada, debido a la susceptibilidad que presentan las diferentes variedades de tomate y a la resistencia que con el pasar del tiempo viene desarrollando P. infestans a los fungicidas. Por tal razón es conveniente la introducción y cultivo de variedades que tengan mayor resistencia a la enfermedad, de tal manera que se pueda aumentar la producción y mejorar la calidad para lograr cubrir la demanda tanto a nivel nacional como internacional, además de disminuir los costos tanto a los grandes productores como al pequeño agricultor, sin contar el bienestar que estas prácticas pueden producir al medio ambiente.
Hoy en día existe una gran preocupación por el resurgimiento de nuevas poblaciones de P. infestans, debido al desconocimiento por parte de los agricultores sobre las estrategias del control integrado y la inestabilidad de la resistencia de las variedades de tomate, que podrían conducir a epidemias de mayor magnitud incluso que la de Irlanda. Por tal motivo se deben realizar acciones que mejoren las estrategias de manejo integrado de la gota, para en un futuro contar con nuevos materiales, que tengan altos niveles de resistencia estable, que pueden contrarrestar el incremento de los niveles de patogenicidad exhibidos por P. infestans.
4. OBJETIVOS
4.1. Objetivo general
Determinar el comportamiento de cuatro materiales experimentales de tomate, obtenidos por medio de la metodología HETEROINJERTO BERNAL (HIB) al Oomycete P. infestans, agente causal de la enfermedad conocida como “gota”.
4.2. Objetivos específicos
Describir los síntomas de la enfermedad en los heteroinjertos (HIB).
Comparar el efecto de Phytophthora infestans en cuanto a los niveles de incidencia y severidad en los cuatro heteroinjertos evaluados.
Seleccionar los heteroinjertos más apropiados para recomendar dentro de un programa de manejo integrado de P. infestans.
5. MATERIALES Y METODOS
5.1. Diseño experimental Para desarrollar la investigación se empleo un diseño experimental de bloques completos al azar con 35 repeticiones.
Cada bloque tuvo un tratamiento
correspondiente a uno de los materiales obtenidos por el método HIB para un total de cuatro bloques, cada uno de 1.5 metro de ancho por 1.5 metros de largo donde se ubicaron las 35 plántulas de cada heteroinjerto y a una altura del suelo de 30 centímetros y entre bloques se dejo una calle de 50 cm de ancho. En cada bloque se ubicaron siete columnas por cinco filas de plantas distanciadas 10 centímetros aproximadamente para un total de 35 plantas las cuales se emplearon en su totalidad para hacer las respectivas lecturas.
5.2. Localización El trabajo de investigación se realizo en dos fases, la primera correspondió a la etapa de laboratorio y la segunda a las pruebas sobre la especie vegetal estudiada, que se adelantó en los invernaderos el Centro Experimental San Javier ubicado en el municipio de Zipaquira, instalaciones de la Pontificia Universidad Javeriana. La investigación se inicio en el mes de Octubre del 2007 y las evaluaciones correspondientes finalizaron en el mes de Junio de 2008.
5.3. Preparación de semilleros y trasplante Inicialmente se seleccionaron las semillas de los heteroinjertos, a las cuales se les realizo un lavado con agua destilada estéril, para una posterior siembra en un medio artificial selectivo PDA (Agar papa dextrosa)y evaluar que las semillas no presentaran ningun tipo de contaminación microbiana, posteriormente se sembraron en semilleros preparados con turba, suelo y cascarilla en una relación 1:2:1 y riego permanente, fueron ubicados bajo condiciones de invernadero a una temperatura de 24oC y una humedad relativa de 70%.
Una vez obtenidas las plántulas y cuando presentaron una altura de 12 cm se transplantaron a bolsas de 1 kilo, con el sustrato preparado en la proporción mencionada anteriormente; el material vegetal fue regado periodicamente y fertilizado con abono químico 10-30-10, de acuerdo a las necesidades de las plantas, sugerido por el Doctor Gerardo Moreno (Codirector).
5.4. Obtención de la cepa e incremento de inóculo La cepa pura de P. infestans fue obtenida en el laboratorio de Fitopatología de Corpoica; reportada como el genotipo EC-1. perteneciente al tipo de apareamiento A1 y reportada tanto para Ecuador como para Colombia. Para multiplicar el inóculo se realizaron pases al medio selectivo agar V8 (Jugo V8, Agar-agar y Carbonato de calcio), y se llevaron a incubar a temperatura ambiente, observando el crecimiento de las colonias cada tercer día, luego se hizo un montaje en fresco para observar al microscopio las características típicas del microorganismo.
5.5. Preparación de la suspensión e inoculación en plántulas sanas Fase de Laboratorio Una vez activado el inóculo se multiplico también en agar V8, a temperatura ambiente y en completa oscuridad. Una vez obtenido suficiente desarrollo micelial como de esporangios (4-7 días) se procedió a lavar las colonias con agua destilada estéril, luego se pasaron por un filtro de nylon de 10u, hasta obtener una suspensión muy pura de esporangios que se almaceno a 4°C por dos horas para promover la liberación de zoosporas, para la inoculación se calculo una concentración que estaba entre 3x103-5x104 zoosporas/ml (Trillos, 1989).
Fase de Invernadero Posteriormente la suspensión
se colocó en una nevera de icopor con gel de
enfriamiento y se transportó a los invernaderos y con ayuda de un aspersor de plástico
se inoculó cada uno de los heteroinjertos. La aspersión se localizó en los foliolos de la tercera, cuarta y quinta hoja plenamente desarrollada, de acuerdo con la metodología propuesta por Trillos (1989).
Las plantas inoculadas se mantuvieron en condiciones de invernadero, con humedad adecuada y buena luminosidad, para iniciar las correspondientes evaluaciones 10 días después de la inoculación, de acuerdo con la metodología sugerida por Trillos (1989).
5.6. Toma de datos La evaluación del material por daño de la gota se realizó en todos los casos cada siete días, una vez iniciada la infección y durante cuatro semanas (Carrasco, 1997). Esta se realizo mediante la observación y descripción del tipo de lesión, por la toma de fotos, teniendo en cuenta color del tejido y forma de las lesiones, características como olor y consistencia del tejido(suave, húmedo, duro, etc.), se realizo una observación microscópica, cortando el tejido o utilizando directamente las estructuras fungosas ya sea removiéndolas con un asa o empleando la técnica de la cinta pegante transparente o impronta para preparar montajes y observarlos al microscopio (Ávila, C. 2001).
5.7. Evaluación de la incidencia y severidad La incidencia de la enfermedad en los cuatro heteroinjertos se midió en cada una de las 35 plantas, durante cuatro semanas, determinando sobre el número total de hojas la cantidad que se encontraron afectadas, expresando el resultado en porcentaje; la formula permite medir la incidencia es la siguiente (Agrios, 2004; Jaramillo, 2003):
%I =
NTH – HE NTH
% I: Porcentaje de incidencia
x 100
NTH: Número total de hojas HE: Numero de hojas enfermas
Se realizaron cuatro lecturas con intervalos de 8 días para un total de 32 días Una vez realizadas las respectivas lecturas se promedio entre las 35 plantas la incidencia de la enfermedad y se compararon entre los diferentes materiales evaluados.
El grado de severidad se midió en toda la planta, dividiéndola en tres estratos, inferior, medio y superior, mediante la escala propuesta por Henfling, (1989) Tabla. 10 (Lozoya et al, 2006) y ajustada a las condiciones de este trabajo, para evaluar el grado de área foliar afectada por P. infestans, se realizarón cuatro observaciones, la escala se anota a continuación.
Tabla 10. Escala para evaluar el grado de severidad de P. infestans en tomate.
Grado de
% de
severidad
enfermedad
Síntomas 1
0
Sin síntomas de enfermedad
2
1-20
Muy pocos síntomas de enfermedad
3
21-50
Hasta la mitad del follaje presenta algún síntomas de enfermedad
4
51-75
Muy pocas áreas verdes sin síntomas de enfermedad
5
Mayor a 76
Todo el follaje con síntomas de enfermedad
www.inta.gov.ar/.../tizon/foto1resistencia.jpg
Grados 1-2: Resistencia alta
Grado 3: Resistencia media
Grados 4-5: resistencia baja
Adaptación de la escala propuesta por Henfling, (1980)
Una vez realizadas las evaluaciones sobre la severidad se promediaron los porcentajes obtenidos en cada una de las 35 plantas de cada tratamiento. La información sobre los datos obtenidos con la incidencia y severidad se recolecto en las tablas del anexo 10.1.
5.8. Reaislamiento Algunas de las hojas de los heteroinjertos que presentaron las lesiones características de la enfermedad y abundante esporulación se llevaron al laboratorio con el fin de reaislar el microorganismo; como medio de cultivo se uso V8, y para su aislamiento se uso el método de raspado directo del material colectado de acuerdo con la metodología propuesta por Chycoski y Punja, 1996 y Dekker, 1987.
5.9. Variables de estudio Las variables que se evaluaron en este proyecto, fueron severidad (que es la proporción de tejido de la planta (foliolos) que presentaron síntomas de la enfermedad) e incidencia, (que se refiere a la cantidad de hojas de la planta (expresados en porcentaje) que presentaron cualquier tipo de sintoma por pequeño que sea), la medición de severidad se hizo mediante la escala de lesiones desarrollada por Henfling, pero adaptada a las de la investigación en condiciones de invernadero.
5.10. Análisis estadístico para incidencia y severidad La unidad experimental fue la planta, y cada heteroinjerto contó con 35 repeticiones. El diseño fue completamente aleatorio. Se realizo un análisis de varianza con el fin de determinar las diferencias entre los promedios de los tratamientos evaluados.
La comparación de medias de tratamientos se hizo mediante la prueba de comparación de Tukey de acuerdo con los objetivos específicos, con un nivel de significancia del 5% (Anexo 10.2).
6. RESULTADOS Y DISCUSION
6.1. Obtención de plantas De la siembra de las semillas lavadas no se obtuvo ningún microorganismo con características de fitopatógeno que influyera en los resultados del estudio. Se obtuvieron plantas que presentaron de cinco a siete hojas verdaderas y una altura aproximada de 20 a 25 cm y que llegaron a la etapa de floración, y fue en este estado de desarrollo que se llevo a cabo la inoculación, pues se considero que las plantas presentaron las características necesarias.
6.2. Obtención de inóculo En el medio de cultivo Agar V-8 se logro obtener las colonias necesarias (150 cajas) para alcanzar una concentración de 4x104 zoosporas/ml sugeridas por Trillos, 1989; a pesar de la dificultad en el aislamiento del agente causal de la enfermedad registrado por numerosos investigadores en este medio de cultivo se obtuvieron colonias puras de apariencia algodonosa y crecimiento en forma de rosetas y bordes irregulares tal como se presenta en la Fig. 8. El crecimiento del microorganismo se obtuvo después de ocho días de incubación, alcanzando un diámetro de 10 cm
Figura 8. Colonia de P. infestans en el medio de cultivo agar V-8; presenta color blanco, con una colonia de apariencia algodonosa y bordes irregulares (8días).
En las observaciones realizadas en el microscopio el oomycete presento las estructuras
que
caracterizan
al
microorganismo,
como
micelio
aseptado,
esporangióforos y esporangios. En la Fig. 8:A se observan los esporangioforos y los esporangios de la enfermedad conocida como “gota o tizón tardío”.
b.
c.
a.
Figura 8:A. Estructuras de P. infestans observadas al microscopio: a. Esporangióforo ramificado característico de P. infestans; b. Esporangios de forma alimonada y c. Papila que permite la salida de las zoosporas.
6.3. Toma de datos Bajo las condiciones de invernadero las plantas lograron el desarrollo apropiado para la inoculación, ya que los primeros síntomas de la enfermedad se obtuvieron a los 10 días de la inoculación en los materiales ensayados. Los primeros síntomas observados en los foliolos se presentan en la Fig 9, donde se observan las lesiones típicos que ocasiona el microorganismo y que registran autores como Trillos, (1989), Jaramillo, (2003) entre otros. Las lesiones presentan bordes muy definidos, gran tamaño y
apariencia húmeda, en todos los materiales, con pequeñas diferencias entre los heteroinjertos como son tamaño y textura de la lesión.
a)
c)
b)
d)
Figura 9. Lesiones sobre los foliolos de tomate. a. Síntomas típicos de la enfermedad, (15 días) se observa el borde blanquecino y la necrosis interna del tejido. b. Mancha necrótica con presencia de los signos de la enfermedad (20 días). c. Mancha necrótica (30 días). d. Lesión por el envés, presenta apariencia húmeda y abundante esporulación.
Sobre los tallos las lesiones se presentaron con menos frecuencia posiblemente debido a que el inóculo no se aplico directamente sobre el tejido. Los síntomas observados fueron manchas de menor tamaño que las de los foliolos, bordes definidos de color claro y con algún crecimiento micelial; en la Fig. 9:A se observa una de las lesiones encontradas
Figura 9:A Lesión observada en los tallos de tomate, presenta un color claro, borde definido y apariencia seca.
6.4. Incidencia La información recolectada sobre la incidencia de la enfermedad en el material vegetal se presenta en el Anexo 10.3 y 10.1; de acuerdo con las lecturas registradas durante cuatro semanas, en la Fig.10 se observan los resultados obtenidos para los cuatro heteroinjertos.
De esta manera se encuentra que en el tomate HIB-1, la incidencia de la enfermedad aumento a partir de la segunda semana de la evaluación y a través de las lecturas siguientes se incrementó progresivamente, variando entre un 10 hasta 60 % de incidencia, situación que era de esperar de acuerdo con Botero en 1997, muchas de las hojas presentaron signos de esporulación, lo que permite el desarrollo de nuevos ciclos de la enfermedad, de esta manera, es posible que el material presente algún grado de susceptibilidad a la enfermedad, de acuerdo con arneso (1998), este microorganismos puede iniciar cada siete días nuevos ciclos de la enfermedad dada la continua presencia de inoculo, cuando las condiciones ambientales son favorables para su desarrollo.
En el HIB-2 Fig. 10, la incidencia tuvo un comportamiento diferente ya que la variación fue entre 5% hasta llegar en la última lectura a ser de aproximadamente 26%, considerándose que este material tuvo niveles bajos de severidad puede
presentar algún grado de resistencia a la enfermedad, es posible que su composición genética le permita evitar el desarrollo de la enfermedad al compararse con los otros materiales vegetales evaluados.
En el HIB-3 la incidencia inicial fue una de las menores, sin embargo en la lectura final alcanzo a llegar a un 42%; es probable que comportamientos como estos puedan ser complementados con otras prácticas de manejo de la enfermedad que contribuyan a disminuir la presencia de la enfermedad, como es una mayor aireación como propone Abad, et al, 2001.
Respecto al HIB-4 el comportamiento de la enfermedad fue similar al HIB-1, teniendo en cuenta que la incidencia inicial fue un poco mayor, pero al final de las evaluaciones alcanzo a ser del 55%. En estas observaciones se aprecia que los materiales HIB-1 y HIB-4 presentaron los niveles más altos de incidencia tanto al iniciar las lecturas como al final de la evaluación.
60 50 40 30 20 10 0
0 1
2
3
4
Semanas de evaluación
Incidencia heteroinjerto 3
1 2 3 4 Semanas de evaluación
% Area foliar afectada
50
Incidencia heteroinjerto 2 50 0 1
2
3
4
Semanas de evaluacion
Incidencia heteroinjerto 4 % Area foliar afectada
% Area foliar afcetada
% Area foliar agfcetada
Incidencia heteroinjerto 1
100 0 1
2
3
4
Semanas de evaluación
Figura 10. Incidencia de la enfermedad en los cuatro heteroinjertos evaluados. Se observa que lo heteroinjertos que presentaron los mejores resultados para ser integrados en el manejo de la enfermedad son los 2 y 3.
Por tanto la incidencia en el material vegetal se comporto de la siguiente forma: HIB-1>HIB-4>HIB-3>HIB-2 Mostrando los niveles más altos de incidencia en los heteroinjertos HIB 1 y 4 Fig 11.
% Incidencia
Incidencia en los Heteroinjertos 60 50 40 30 20 10 0
Semana 1
1 0
2 0
3 0
4 0
Semana 2
9
5
7
20
Semana 3
40
20
29
23
Semana 4
60
26
42
57
Heteroinjertos
Figura 11. Comparación de la incidencia en los cuatro heteroinjertos.
Los cultivares que presentaron menor grado de incidencia puede decirse que tienen algún grado de resistencia al patógeno (Botero, et al, 1997), ya que se observo que los heteroinjertos 2 y 3 presentaron los niveles más bajos de incidencia, siendo estos cultivares los más promisorios para un manejo integrado de la gota, ya que estos mostraron una disminución de la lesión causada por el patógeno P. infestans al compararlos con los otros heteroinjertos , lo que indica una posible Resistencia Sistémica Adquirida (RSA), (Guzmán, 1964).
La resistencia observada en follaje debe ser confirmada con los rendimientos obtenidos y atributos agronómicos de los frutos para de esta manera proceder a la selección de aquellos materiales vegetales sobresalientes en todos estos aspectos (Carrasco, 1997). El desarrollo de nuevas metodologías como el HIB buscan un mejoramiento a nivel genético que influya directamente en la calidad de esta especie hortícola, fortaleciendo la producción de tomate en nuestro país, adaptando su cultivo a las necesidades del agricultor y de la agroindustria intentando crear una variedad resistente a plagas y enfermedades reduciendo a la vez los costos en su producción (Castro, J; Olaya, A. 2001) 6.5. Severidad Las lecturas que permitieron conocer los diferentes grados de severidad en los tres estratos de las plantas se registran en el anexo 10.1 y 10.4 y se presentan en la Fig. 12. En el HIB-1 para climas frescos se observo que el mayor grado severidad de la enfermedad se presento en los tercios medio e inferior ya que el porcentaje de área foliar afectada llego a ser de 36 %, y 63 % mientras el tercio superior con 2%, mostrando una calificación final de 4 (Muy pocas áreas verdes sin síntomas de enfermedad) en el estrato medio, según las escala de Henfling, (1980), esta situación se puede presentar dado que en el tercio superior la densidad de hojas es menor, permitiendo mayor aireación lo cual contribuye a que la humedad relativa sea menor, de acuerdo con Jaramillo, 2003, mientras que en los estratos bajo y medio se presenta mayor densidad de hojas y por tanto una humedad relativa más alta, factor ambiental que favorece al microorganismo para que inicie el proceso de penetración, germinación y la producción de esporangios y zoosporas, en el tercio medio (Flier, et al, 2002).
El HIB-2, para climas frescos mostró alta severidad en los estratos bajo de 43% y medio de 54%, mientras en el estrato alto una baja cantidad de tejido necrosado ya que solo alcanzo a ser del 5%, mostrando una calificación final de 4 (Muy pocas áreas verdes sin síntomas de enfermedad)
en el estrato medio, según las escala de Henfling,
(1980) esto puede ser debido a la mayor predisposición de tejidos suculentos que generalmente se encuentran ubicados en los tercios superiores de las plantas (Huertas, 1985), sin embargo es probable que en el estrato superior la mayor aireación permita menor condensación de agua que disminuye la capacidad germinativa de esporangios o zoosporas (Carrasco, 1997); aunque no se midió la cantidad de hojas ubicadas en este tercio, es probable que este HIB-2 presente mayor cantidad de follaje que permita condiciones favorables para el inicio de la enfermedad; sin embargo de acuerdo con las mediciones de incidencia y severidad se considera en forma preliminar que este material puede ser considerado como material promisorio para ser estudiado en condiciones de campo y compararlo con los materiales de uso comercial consumidos en el mercado nacional.
Un comportamiento similar presento el HIB-3 para climas templados a cálidos ya que se encontró una baja severidad en el estrato superior, llegando a ser únicamente de 4% del área foliar afectada, mientras que en los estratos inferior y medio llego a estar en el 44 y 44 %, mostrando una calificación final de 3 (Hasta la mitad del follaje presenta algún síntomas de enfermedad)
en el estrato medio, según las escala de Henfling, (1980).
En el HIB-4 se observa que en el estrato inferior presento un 36% y en el estrato medio 60 % y el superior solamente de 6%, mostrando una calificación final de 4 (Muy pocas áreas verdes sin síntomas de enfermedad) en el estrato medio, según las escala de Henfling, (1980). Sin embargo es conveniente realizar nuevas evaluaciones que permitan conocer si la cantidad de tejido afectado está relacionada con la esporulación (Arneson, 1998), de manera que se convierta en una fuente de inoculo para infecciones posteriores.
A pesar de que todos los materiales tienen algunas de las bases genéticas similares es probable que dentro
de cada
individuo
se puedan presentar diferentes
comportamientos frente al mismo patógeno (Jaramillo, 2003), lo cual podria explicar las diferencias entre los heteroinjertos en el desarrollo de la enfermedad.
-40
1
2 3 Estratos
% Material vegetal infectado
Severidad por estratos en el heteroinjerto 3 60 -40 1 2 3 Estratos
% material vegetal infectado
60
Severidad por estratos en el heteroinjerto 2 100 0 1
2
3
Estratos
Severidad por estratros en el heteroinjerto 4 % Material vegetal infectado
% material vegetal infectado
Severidad por estratos en el heteroinjerto 1
60 -40
1
2 3 Estratos
Figura 12. Resultados de la severidad frente a la enfermedad “gota”, en los tres estratos 1. (Bajo), 2. (Medio), 3. (Alto) de los heteroinjertos HIB de tomate.
Por tanto la severidad en el material vegetal se comporto de la siguiente forma: HIB-1>HIB-4>HIB-2>HIB-3 Mostrando los niveles más altos de severidad en los heteroinjertos HIB 1 y 4 Figura 13.
% Severidad
Severidad en los Heteroinjertos 70 60 50 40 30 20 10 0
Estrato bajo
1 36
2 43
3 44
4 36
estrato medio
62
54
44
60
Estrato alto
2
5
4
6
Heteroinjertos
Figura 13. Comparación de la severidad en los cuatro heteroinjertos.
Como resultado se observo que los Heteroinjertos 1 y 4 presentaron los mayores grados de severidad, y una alta susceptibilidad del material vegetal evaluado al patógeno P. infestans, según las escala Henfling, aun así su uso, en programas de mejoramiento no se debería pasar por alto en aquellas regiones donde el Oomicete, no es tan variable y agresivo (Lozoya, et al, 2006) aunque todos presentaron mayor susceptibilidad en los estratos bajo y medio, los heteroinjertos 2 y 3, presentaron niveles más bajos en los estratos medios, aunque en el estrato bajo, estos mostraron niveles altos de severidad, debido posiblemente al poco espacio que hubo entre cada individuo del estudio (Abad, et al, 2001) sin embargo siguen siendo las dos cultivariedades con más potencial de resistencia al fitopatógeno, y se pueden considerar con algún nivel de resistentes debido a la baja severidad de ataque en estas cultivariedades (Lozoya, et al, 2006)
Se considera un huésped resistente cuando no puede ser atacado por el patógeno, sin embargo, en la relación huésped-patógeno, la resistencia puede ser de varios niveles y algunos individuos o clones, pueden estar más afectados que otros, la resistencia puede ser total (100%), o parcial (Alta, media o baja)(Turkensteen, 2002), para los
resultados de
este estudio, los heteroinjertos que presentaron mayor grado de
resistencia fueron los heteroinjertos 2 y 3 presentado una resistencia media y baja para la evaluación de la severidad, y un mayor grado de resistencia en la evaluación de la incidencia.
La falta cultivares propios para cada región trae consigo serios limitantes, ya sean estos biológicos, agronómicos y/o económicos, entre los cuales se destacan, los problemas sanitarios (ataque de plagas, enfermedades, adaptación a determinados ambientes), usos intensivo de capital y mano de obra, que repercute en altos costos de producción (fertilizantes, plaguicidas, etc.), pérdidas en postcosecha, escasa tecnificación en la producción, entre otros que limitan su rendimiento (Moreno, 2001).
La practica más efectiva y amigable ambientalmente para prevenir la devastación por P. infestans es la incorporación de especies resistentes en los cultivos, lo cual se viene realizando desde mediados del siglo XIX de forma extensiva (Flor, 1971; Hammondkosack and Jones, 1996; Keen, 2000; Leister, 2000), y el tomate es una especie que ha sido objeto de estudio de numerosas investigaciones y creador de programas a través del mundo (Moreno, 2001), como es la metodología del heteroinjerto bernal que busca disminuir las limitantes en el cultivo y obtener cultivariedades con mejores características bromatológicas, de producción y de resistencia genética al patógeno.
En Colombia se han llevado a cabo algunos estudios sobre las hortalizas entre las cuales se encuentra el tomate; (Cabrera, 1999, citado por Castro, 2001) cita algunos realizados por el programa de investigación y mejoramiento genético y producción de semillas y hortalizas de la Universidad Nacional de Colombia y por el Instituto Colombiano Agropecuario (ICA); entre los estudios más sobresalientes realizados por estas instituciones, se encuentran investigaciones en las cuales se evaluó principalmente la resistencia a diferentes plagas y enfermedades buscando obtener
una mejor variedad
de la hortaliza partiendo de diferentes cruzamientos
experimentales entre distintos tipos de tomate, que pudieran ser sometidos a condiciones de invernadero y de campo, utilizando para ello cultivos en diferentes lugares del país, dentro de estos estudios se puede citar el uso de la metodología HIB, que es realizado en la Pontificia Universidad Javeriana, con el fin de mejorar algunas características del tomate como resistencia (incidencia y severidad), calidad y producción.
La mejora que permitió la intensificación del cultivo en la década de 1930 en EEUU y en la de 1960 en Europa, se baso y se sigue basando en la hibridación (Moya, et al, 2000), metodología que se emplea no solamente para aumentar la producción y calidad del tomate sino también para aumentar la resistencia al algunos patógenos, sin embargo al acrecentarse el conocimiento sobre esta hortícola, se ha permitido el desarrollo de nuevas metodologías, que permiten la unión de plantas sin importar sus características taxonómicas, como es el HETEROINJERTO BERNAL( Moreno, 2001) que lo permite y aumenta la posibilidad de encontrar características, esencialmente genéticas, que puedan beneficiar el producto final en este caso el tomate.
El
tomate
constituye
un
ejemplo
clarísimo
del
modelo
devastador
de
empobrecimiento genético debido a la reducción de la diversidad genética en America del Sur y el control de los recursos genéticos por America del Norte (Vallejo, 1999), por lo cual se hace relevante el desarrollo de nuevas variedades, las cuales aporten nuevas bases genéticas que den a los mejoradores nuevas herramientas que les permiten combatir el fantasma del empobrecimiento genético.
Dentro de los factores bióticos que afectan el tomate está la gota que causa severas pérdidas de hasta un 100% si no se toma ninguna medida de control y hasta un 60% con control. Por tanto para su control se requieren numerosas aplicaciones de fungicidas, llegando en algunos casos a más de 10 durante el ciclo de cultivo. Estas
medidas, además de elevar notablemente los costos de producción, dañan el medio ambiente y la salud de los agricultores (Carrasco, 1997).
A nivel mundial, se ha venido trabajando durante muchos años en la obtención de cultivares resistentes a fitopatogenos, aunque en la mayoría de los casos esta resistencia fue vencida al cabo de dos o tres años (Carrasco, 1997), además de la alteración fisiológica que sufre la planta por la disminución del área foliar afectando su capacidad fotosintética.
Obtener cultivares resistentes a la gota con rendimientos superiores a los actuales y con buenas características agronómicas, depende en gran medida del desarrollo de cultivares que formen parte de un adecuado "Manejo Integrado" para el control de la gota (Carrasco, 1997).
Los métodos para la obtención de variabilidad genética en tomate y otros cultivos, se han incrementado en los últimos años, lográndose aumentar la variabilidad genética disponible para la selección de nuevos genotipos. Esto obliga a perfeccionar las metodologías de evaluación, de manera que se puedan discriminar con mayor precisión y celeridad los genotipos adecuados para una condición productiva dada (Moya, et al, 2000)
Los objetivos fundamentales de los programas de mejoramiento genético del tomate están centrados en la búsqueda de variedades resistentes a altas temperaturas, altas precipitaciones, sequía, salinidad, alta luminosidad y tolerancia a las plagas y enfermedades más importantes de este cultivo en el país (Moya, et al, 2000).
6.6. Análisis estadístico A los datos tomados en campo se les aplicó el análisis de varianza con el fin de determinar las diferencias entre los promedios de los tratamientos evaluados.
La comparación de medias de tratamientos se hizo mediante la prueba de comparación de Tukey de acuerdo con los objetivos específicos. En todos los casos, el nivel de significancia escogido fue del 5%. Los análisis estadísticos se hicieron por separado para evaluar incidencia y severidad y los datos de la severidad fueron transformados √(x +0,5).
Cuando se analizó la variable incidencia de la enfermedad de la gota, la prueba de Tukey registró diferencias altamente significativas (P< 0,01) entre los Heteroinjertos evaluados. El Heteroinjerto 4 con un promedio del 32,91% de incidencia y el Heteroinjerto 1 con un promedio del 32,10%, registraron los mayores promedios de incidencia de la enfermedad de “La gota”. Los menores promedios de incidencia se registraron entre el Heteroinjerto 3 con un promedio de 19,96% y el Heteroinjerto 2 con un promedio de 13,78%. De acuerdo con el análisis de varianza para la variable severidad, la prueba de Tukey registró diferencias altamente significativas (P< 0,01) cuando se compararon los promedios entre los diferentes Heteroinjertos evaluados. El Heteroinjerto 1 presentó la mayor severidad de la enfermedad con un promedio del 53,1%, superior al resto de tratamientos. Cuando se compararon
los otros Heteroinjertos entre sí no se
encontraron diferencias significativas en cuanto a la severidad de la enfermedad. El Heteroinjerto 4 presentó un promedio del 23,92%, el Heteroinjerto 2, 21,04% y el Heteroinjerto 3, 19,27%. A pesar que las plantas no poseen un sistema inmunológico comparable con el de los animales superiores (Chen y Chen, 1998), el traspaso de genes mediante la metodología del (HIB) de una especie vegetal a otra, puede inducir la aparición de barreras que permitan a las plantas defenderse de los patógenos potenciales, disminuyendo el grado de severidad e incidencia en la planta.
La utilización de variedades resistentes al patógeno, no solo ayudara a aumentar y mantener una producción constante de tomate, como es el caso de S.mdemsisum
que se ha usado ampliamente en programas de mejoramiento ( Lozoya, et al, 2006) sino también a bajar costos en la utilización de plaguicidas y a si mismo, disminuir la carga química asimilada por el suelo proveniente de estos, finalizando con una esterilidad del suelo.
7. CONCLUSIONES
Los signos y síntomas expresados por los cuatro Heteroinjertos, correspondieron a los típicos de la enfermedad conocida como la gota y se confirmaron mediante el análisis realizado en el laboratorio.
El Heteroinjerto 1 y 4 presentaron el mayor porcentaje de incidencia y severidad, mostrando mayor susceptibilidad al patógeno y posiblemente una alta predisposición a padecer la enfermedad de “la gota”.
Los Heteroinjertos 2 y 3 presentaron los niveles más bajos de incidencia y severidad, mostrando menor susceptibilidad y una menor posibilidad de expresar la enfermedad de la gota.
El mayor grado de severidad se presento en los estrato 1(bajo) y 2 (medio), debido a que en estos hay mayor numero de foliolos, y por lo tanto hay mayor humedad, para evita tener estas condiciones propicias para el desarrollo de la enfermedad, se debe aumentar el espacio entra planta y planta, permitiendo una mayor aireación.
La practica más efectiva y amigable ambientalmente para prevenir la devastación por P. infestans es la incorporación de especies resistentes en los cultivos, ya que disminuye costos y la carga química al suelo y agua.
En forma preliminar se considera que bajo las condiciones del estudio que la metodología del Heteroinjerto Bernal, presenta características que pueden ser tenidas en cuenta en la obtención de material resistente a la gota que permita ser integrado dentro de un manejo integrado de la enfermedad en plantas de tomate.
Estos nuevos cultivares pueden presentar algún grado de resistencia combinada, es decir poseen resistencia o tolerancia a factores bióticos y abióticos, lo que los hace aún más ventajosos.
8. RECOMENDACIONES
Hacer evaluaciones en condiciones de campo con los Heteroinjertos 2 y 3.
Realizar estudios comparativos de comportamiento de los Heteroinjertos 2 y 3, con algunas variedades de tomate comercial.
Hacer análisis de comportamiento de los cuatro Heteroinjertos, frente a otras enfermedades.
Evaluar el comportamiento de los Heteroinjertos, frente a otras cepas del patógeno.
El uso de los heteroinjertos 1 y 4 no se debe descartar del todo, en especial en regiones donde el oomicete, no esta presente o no es tan variable y agresivo.
Se debe mantener un espacio aproximado de 50 centímetros, entre cada planta para aumentar la aireación en los diferentes estratos y de esta forma ayudar a disminuir la humedad relativa evitando las condiciones optimas para el desarrollo de P. infestans.
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10. ANEXOS 10.1 Tablas de datos de Incidencia y Severidad Incidencia heteroinjerto 1 PLANTA NUMERO Planta 1
MATERIAL INFECTADO Semana 1
Semana 2 X
Semana 3
Semana 4
X
X
X
X
X
X
X
X
Planta 2 Planta 3 Planta 4 Planta 5 Planta 6 Planta 7 Planta 8
X
Planta 9 Planta 10
X
Planta 11 Planta 12 Planta 13
X
X
X
X
X
X
Planta 14 Planta 15 Planta 16 Planta 17 Planta 18 Planta 19 Planta 20
X
Planta 21 Planta 22 Planta 23 Planta 24
X X
X
Planta 25 Planta 26
X
Planta 27 Planta 28 Planta 29
X
X
Planta 30
X
Planta 31 Planta 32
X
X
Planta 33
X
Planta 34 Planta 35
Incidencia heteroinjerto 2 PLANTA NUMERO
MATERIAL INFECTADO Semana 1
Semana 2
Semana 3
Semana 4
X
X
X
X
X
X
Planta 1 Planta 2 Planta 3 Planta 4 Planta 5 Planta 6
X
Planta 7 Planta 8 Planta 9 Planta 10 Planta 11 Planta 12 Planta 13 Planta 14
Planta 15 Planta 16
X
Planta 17 Planta 18 Planta 19 Planta 20 Planta 21
X
X
X
X
X
X
X
Planta 22 Planta 23 Planta 24 Planta 25 Planta 26 Planta 27 Planta 28 Planta 29 Planta 30
X
Planta 31 Planta 32 Planta 33
X
X
Planta 34 Planta 35
Incidencia heteroinjerto 3 PLANTA NUMERO Planta 1 Planta 2
MATERIAL INFECTADO Semana 1
Semana 2
Semana 3
Semana 4
X
X
X
X
X
Planta 3 Planta 4
X
Planta 5
X
X
Planta 6 Planta 7 Planta 8
X X
X
X
X
Planta 9 Planta 10 Planta 11 Planta 12 Planta 13
X X
X
X
X
Planta 14 Planta 15 Planta 16
X
Planta 17 Planta 18
X
X
X
X
X
X
Planta 19 Planta 20 Planta 21 Planta 22 Planta 23 Planta 24
X
Planta 25 Planta 26
X
X
Planta 27 Planta 28
X
Planta 29 Planta 30
X
X
Planta 31 Planta 32 Planta 33
X
Planta 34
X
X
Planta 35
X
X
Incidencia heteroinjerto 4 PLANTA NUMERO Planta 1
MATERIAL INFECTADO Semana 1
Semana 2
Semana 3
Semana 4
X
X
X
Planta 2
X
Planta 3
X
Planta 4 Planta 5 Planta 6 Planta 7
X X
X
X
Planta 8 Planta 9
X
Planta 10
X
Planta 11 Planta 12 Planta 13
X X
X
Planta 14
X X
Planta 15 Planta 16
X
Planta 17 Planta 18
X
X
X
X
X
Planta 19 Planta 20 Planta 21
X
Planta 22
X
Planta 23 Planta 24 Planta 25
X
X
X
Planta 26 Planta 27
X
Planta 28 Planta 29
X
Planta 30 Planta 31
X
X
X
X
X
X
Planta 32 Planta 33 Planta 34 Planta 35
Severidad heteroinjerto1. PLANTA NUMERO
PORCENTAJE DE MATERIAL INFECTADO Estrato 1
Estrato 2
X
X
Estrato 3
Planta 1 Planta 2 Planta 3 Planta 4 Planta 5
X
Planta 6
X
Planta 7 Planta 8 Planta 9 Planta 10 Planta 11 Planta 12
X
Planta 13
X
X
X
Planta 14 Planta 15 Planta 16
X
Planta 17 Planta 18
X
Planta 19 Planta 20
X
Planta 21
X
Planta 22
X
Planta 23 Planta 24
X
Planta 25
X
Planta 26
X
Planta 27 Planta 28
X
Planta 29
X
Planta 30
X
Planta 31
X
Planta 32
X
Planta 33 Planta 34 Planta 35
X
Severidad Heteroinjerto 2. PLANTA NUMERO
PORCENTAJE DE MATERIAL INFECTADO Estrato 1
Planta 1 Planta 2
X
Estrato 2
Estrato 3
Planta 3
X
Planta 4 Planta 5
X
Planta 6
X
Planta 7 Planta 8 Planta 9
X X
Planta 10
X
Planta 11
X
Planta 12
X
Planta 13
X
Planta 14
X
X
X
Planta 15 Planta 16
X
Planta 17
X
Planta 18
X
Planta 19
X
Planta 20
X
Planta 21
X
Planta 22
X
Planta 23
X
Planta 24 Planta 25
X X
X
Planta 26
X
Planta 27
X
Planta 28
X
X
Planta 30
X
X
Planta 31
X
Planta 29 X
Planta 32 Planta 33
X X
Planta 34 Planta 35
X X
Severidad Heteroinjerto 3. PLANTA NUMERO
PORCENTAJE DE MATERIAL INFECTADO Estrato 1
Planta 1
X
Planta 2
X
Planta 3
Estrato 2
X
Planta 4
X
Planta 5
X
Planta 6
X
Planta 7
X
Planta 8 Planta 9
X
X
Planta 10 Planta 11 Planta 12
X X
Planta 13
X
Planta 14
X
Planta 15 Planta 16
X
X
Planta 17 Planta 18 Planta 19
X X
Planta 20
X
Planta 21
X
Estrato 3
Planta 22
X
X
X
Planta 23 Planta 24
X
Planta 25
X
Planta 26
X
Planta 27
X
Planta 28
X
Planta 29
X
X
Planta 30
X
Planta 31
X
Planta 32
X
Planta 33
X
Planta 34
X
Planta 35
X
Severidad Heteroinjerto 4. PLANTA NUMERO
PORCENTAJE DE MATERIAL INFECTADO Estrato 1
Planta 1
Estrato 2
Estrato 3
X
Planta 2 Planta 3
X
Planta 4
X
Planta 5
X
Planta 6 Planta 7 Planta 8
X
X
X
X
Planta 9 Planta 10 Planta 11
X
Planta 12
X
X
Planta 13 Planta 14
X
Planta 15 Planta 16
X
X
Planta 17
X
X
Planta 18
X
X
Planta 19 Planta 20
X X
Planta 21 Planta 22
X
X X
Planta 23 Planta 24
X
X
Planta 25
X
X
Planta 26
X
Planta 27 Planta 28 Planta 29
X
Planta 30
X
Planta 31
X
Planta 32
X
Planta 33 Planta 34 Planta 35
10.2. Evaluación de Heteroinjertos para control de la severidad e incidencia de enfermedades
ANALISIS DE VARIANZA
PARA: VARIBLE= Incidencia VARIABLE: GRADO transformada con Raíz(x+1/2) FUENTE
gl
MATERIAL
SC 3
98.739083
Error
136
375.738493
Total
139
474.477576
Promedio
CM
F
32.913028
PR>F 11.91
0.0001
2.762783
4.947959
R2
0.2081
C.V.(%)
33.59
Prueba de Comparación de Tukey Variable: GRADO MATERIAL
Promedios N Agrupación
4
5.7804 35 a
1
5.7098 35 a
3
4.5229 35 b
2
3.7787 35 b
RCME:
1.6622
Promedios con la misma letra NO son significativamente diferentes (P=0.05)
Evaluación de Heteroinjertos para control de la severidad e incidencia de enfermedades
ANALISIS DE VARIANZA PARA: VARIBLE= Severidad VARIABLE: GRADO transformada con Raíz(x+1/2)
FUENTE
gl
MATERIAL
SC 3
CM
187.995245
Error
136
353.511725
Total
139
541.506970
Promedio
F
PR>F
62.665082
24.11
2.599351
5.337531
R2
0.3472
C.V. (%)
30.21
Prueba de Comparación de Tukey Variable: GRADO
MATERIAL
Promedios N Agrupación
1
7.3212 35 a
4
4.9421 35 b
2
4.6407 35 b
3
4.4462 35 b
RCME:
1.6123
Promedios con la misma letra NO son significativamente diferentes (P=0.05) 10.3 Tablas de incidencia Incidencia Heteroinjerto 1 PORCENTAJE DE MATERIAL AFECTADO
semas de evaluación
0 9 40 60
1 2 3 4
Incidencia Heteroinjerto 2 PORCENTAJE DE MATERIAL AFECTADO 0 5 20 26
SEMANAS DE EVALUACION 1 2 3 4
0.0001
Incidencia Heteroinjerto 3 PORCENTAJE DE MATERIAL AFECTADO
SEMANAS DE EVALUACION
0 7 29 42
1 2 3 4
Incidencia Heteroinjerto 4 PORCENTAJE DE MATERIAL AFECTADO 0 20 23 57
SEMANAS DE EVALUACION 1 2 3 4
10.4 Tablas de severidad Severidad Heteroinjerto1. PORCENTAJE DE MATERIAL INFECTADO 36 62 2
ESTRATOS 1 2 3
Severidad Heteroinjerto 2. PORCENTAJE DE MATERIAL INFECTADO 43 54 5
ESTRATOS 1 2 3
Severidad Heteroinjerto3. PORCENTAJE DE MATERIAL INFECTADO 44 44 4
ESTRATOS 1 2 3
Severidad Heteroinjerto 4. PORCENTAJE DE MATERIAL INFECTADO 36 60 6
ESTRATOS 1 2 3