CONTROL BIOL

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CONTROL BIOLÓGICO DE ENFERMEDADES DE SUELO

• Nora Altier
• INIA Las Brujas

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Reseña

• Introducción
• Caracterización de las enfermedades causadas por
  patógenos del suelo
• Componentes del sistema
• Estrategias de manejo

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Introducción

• Manejo de sistemas de producción sustentables
  viabilidad económica, productividad biológica,
  preservación del ambiente y los RRNN, salud
  humana
• Sistemas de producción agrícola - ganadera,
  basados en rotaciones cultivo-pastura
• Sistemas de producción horti-frutícola intensivos
• Sistemas de producción forestal

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Introducción

• Patosistema vegetal H - P - A
• Ecosistema natural equilibrio
• Ecosistema agrícola disturbio
• Huésped - uniformidad genética
• - uniformidad distribución
  espacial
• - alta densidad de plantas
• gt presión de selección sobre Patógeno
• EPIDEMIA

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Qué debemos conocer de una enfermedad?

• Síntomas Diagnóstico
• Efectos en la planta, en el cultivo
• Ecología del agente causal
• Variables epidemiológicas que inciden en el
  desarrollo de la enfermedad patógeno - planta -
  ambiente
• Estrategias de manejo disponibles

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Fisiología de la planta sana

• Funciones fisiológicas normales fotosíntesis,
  absorción, FBN, traslocación, respiración
• Metab. mantenimiento Metab. desarrollo
• C fijado - Respiración Rendimiento

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Fisiología de la planta enferma

• Alteración de las funciones fisiológicas normales
• Costo energético de reparación
• C fijado - Respiración - Reparación
• Rendimiento
• Muerte de planta

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Población de plantas

• Implantación stand inicial y resiembra
• Producción Rendimiento
• Calidad
• Persistencia producción sostenida en
• el tiempo

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Ecosistema del suelo

• Interacción suelo - raíz - población microbiana,
  meso y macrofauna
• Rizosfera zona del suelo influenciada por la
  raíz
• Rizoplano superficie de la raíz

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Interacción en la rizosfera

• Negativa patógenos radiculares, rizobacterias
  deletéreas
• Positiva FBN (Rhizobium), micorrizas, CB de m.o.
  patógenos y deletéreos, PGPR, disponibilidad de
  nutrientes, producción de fact. de crecimiento y
  hormonas

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Ciclo de la enfermedad

• Inoculación
• Penetración
• Infección
• Incubación
• Invasión - colonización
• Reproducción
• Diseminación
• Sobrevivencia

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Enfermedades de implantación

• Impacto en establecimiento
• Síntomas pre- y post-emergencia
• Organismos causales Pythium, Phytophthora,
  Rhizoctonia
• Ecología- epidemiología
• - Sobrevivencia suelo, alta CCS, esporas de
  resistencia
• - Condiciones favorables exceso de lluvia,
  baja tp, alta humedad

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Enfermedades de raíz

• Síntomas marchitamiento, podredumbres
• Org.causales Fusarium spp. (F. oxysporum)
  Phytophthora, Colletotrichum, Sclerotinia
• Ecología - epidemiología
• - Sobrevivencia suelo, rastrojo, huéspedes
• alternativos, semilla. Monocíclicas
• - Condiciones favorables estrés por otros
• factores (estado nutricional, utilización,
• malezas, plagas, déficit o exceso hídrico)

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Enfermedades de raíz

• Alteran la absorción de agua y nutrientes, la
  FBN, y la acumulación de sustancias de reserva
• Afectan tejidos de crecimiento, vasculares, y de
  almacenamiento
• Reducen la sobrevivencia de las plantas
• Disminuyen la persistencia del cultivo
• Proceso gradual y acumulativo

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Reseña

• Introducción
• Caracterización de las enfermedades causadas por
  patógenos del suelo
• Componentes del sistema
• Estrategias de manejo

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Componentes del sistema

• Población microbiana m.o. patógenos y m.o.
  beneficiosos
• Huésped raíz
• Ambiente suelo
• Interacción m.o. - raíz - suelo
• Suelo supresivo vs. conducivo
• el P no se establece, o se establece pero no
  causa enfermedad, o se establece y causa
  enfermedad por un período - luego del cual
  disminuye (Baker and Cook, 1974)

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Patógeno

• Tipo de patógeno y síntomas
• - Hongos, bacterias, nematodos
• Ecología
• - Densidad y potencial de inóculo
• - Hábitos nutricionales/sobrevivencia
• Genética
• - Variabilidad

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Patógeno ecología

• Hábitos nutricionales/sobrevivencia
• Saprófito Parásito facultativo
  P.obligado
• Alta CCS Necrotrófico Biotrófico
• Suelo Raíz
• Pythium, Rhizoctonia Fusarium spp. (F.oxysporum)
• aumenta especialización
• aumenta especificidad

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Patógeno ecología

• Diseminación y sobrevivencia
• - M.O. descomp., esporas resistencia
• - Raíces, rastrojo, huésped alternativo
• Densidad de inóc. No.propágulos
• Potencial de inóc. Efectividad, E
• Arreglo espacial agregado, uniforme, al azar

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CCS características

• Rápida extensión hifal
• Producción de enzimas
• Resistencia a lisis
• Hiperparasitismo
• Escape a fungistasis
• Producción estructuras resistencia
• Producción de antibióticos
• Detoxificación de antibióticos

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Patógeno genética

• Patogenicidad capacidad de causar enfermedad
• Agresividad intensidad de los síntomas
• Virulencia Interacción específica genotipo del P
  (raza) y del H (cultivar)
• Mecanismos de variabilidad recombinación,
  hibridación, mutación

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Huésped

• Genética
• - Variabilidad resistencia, tolerancia
• Ecofisiología
• - Estado fenológico, nutricional
• - Estructura - arquitectura radicular
• - Crecimiento radicular
• - Funciones de la raíz
• - Densidad y arreglo espacial de la población

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Huésped genética

• Mecanismos de defensa físicos, químicos
• Resistencia habilidad para limitar el desarrollo
  del P
• Tolerancia habilidad para tolerar el daño, sin
  afectar el rendimiento
• Variabilidad poblacional especies
• autógamas, alógamas

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Huésped ecofisiología

• Efecto rizósfera
• - Suministrar fuente de energía
• - Inducir germinación (romper fungistasis)
• - Regular elongación del tubo germinal
• - Incrementar densidad/potencial de inóculo
• - Regular especificidad del huésped
• - Regular competencia microbiana

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Ambiente

• Biológico masa microbiana, M.O.
• Químico, físico pH, nutrientes, textura,
  compactación
• Macro-microclima temperatura, humedad, radiación
• Prácticas culturales sistema de laboreo,
  rotación, uso de abonos

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Consideraciones para el manejo de las enfermedades

• Objetivo prevenir - minimizar pérdidas
• Estrategia reducir tasa de incremento de la
  enfermedad Manejo
• Ecología - epidemiología del sistema clave para
  un manejo racional
• Manejo Integrado variedad resistente prácticas
  culturales control biológico control químico

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Estrategias de manejo

• Resistencia genética
• Prácticas culturales
• Control biológico
• Control químico
• Eficiencia, costo económico y
• costo ambiental

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Control Biológico

• Aplicación de prácticas que favorecen los
  mecanismos de acción de los antagonistas
  microbianos sobre los P
• antibiosis, competencia, parasitismo y predación
• resistencia inducida, hipovirulencia, promoción
  del crecimiento
• Prácticas rotación, laboreo, manejo de residuos,
  solarización, introducción de antagonistas,
  manejo de la genética H

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Control Biológico

• Limitantes
• Condiciones controladas vs. campo
• inconsistencia
• eficacia y confiabilidad variable
• falta de predicción
• dificultad de integración al sistema de producción

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Como potenciar la estrategia del CB?

• Prácticas culturales inducir supresividad
• Genética del huésped estimular y sostener
  selectivamente una población de m.o. rizosféricos
  antagónicos
• Genética del antagonista modificar
  selectivamente mecanismo de acción
• APS 2002 Creando el ambiente correcto para el
  CB, genotipo del H, nutrición del H, factores
  del suelo, genética del P y del ACB, capacidad
  competitiva

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Interacciones microbianas que conducen al CB

• Protección en el sitio de infección podredumbre
  de semilla y damping-off (Pythium, Rhizoctonia)
• Reducción del potencial de inóculo podredumbre
  de raíz, marchitamiento (Fusarium)
• Inducción de Resistencia desafío del H con cepas
  avirulentas o no patógenas, señal sistémica,
  cascada de reacciones de defensa frente al P
  (Baker Paulitz, 1996)

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Interacciones microbianas que conducen al CB
(caso 1)

• Sitio de infección fijo
• germinación de la semilla vs. Pythium
• Ventana de susceptibilidad lt10 hs
• Factores conducivos para P y ACB nutrientes, tp,
  H, M.O., textura y fertilidad
• Mecanismos antibiosis, competencia
• Bacterias Bacillus, Pseudomonas
• Hongos Trichoderma, Gliocladium

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Interacciones microbianas que conducen al CB
(caso 2)

• Sitio de infección no es fijo
• sistema radicular vs. Fusarium
• Ventana de susceptibilidad amplia
• Hongos Fusarium no patogénicos
• Bacterias Pseudomonas
• Mecanismos
• competencia por C en rizósfera, por sitios de
  infección en rizoplano, resistencia inducida
• competencia por Fe (sideróforos)

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• Uso de Pseudomonas fluorescentes nativas
• para el control de enfermedades de implantación
• en leguminosas forrajeras
• IIBCE - Fac.Agronomía - INIA
• Objetivo General
• Controlar las enfermedades de implantación de
  las leguminosas forrajeras, causadas por Pythium
  spp., mediante el uso de cepas nativas de
  Pseudomonas fluorescentes
• Porqué?
• - Una de las limitantes principales para el
  establecimiento
• de las leguminosas reducen emergencia
• - Podredumbre de semilla
• Pre-emergencia ahogamiento de plántula
• Post-emergencia damping-off
• - Siembras tempranas vs. tardías, calidad de
  semilla RIESGO

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• Control biológico dePythium spp. ventajas
• Ambientalmente amigable
• Fácil aplicación (formulación con rizobio)
• Introducción directa en el sitio de acción
• Requiere un período de acción corto

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Pseudomonas fluorescentes nativas

• Protección

Producción de sideróforos Producción de HCN
Producción de antibióticos

• Promoción de crecimiento

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PROCEDIMIENTO
AnáIsis de rizósfera de lotus
600 cepas
Test de antagonismo en placas de Petri
Selección de cepas antagónicas
Test de antagonismo en macetas
Selección de tres cepas
Test en condiciones de campo
38
Efecto del tratamiento con Pseudomonasy con
fungicida en la emergencia de lotus(Paysandú 3 y
4, año 2001)
39
Efecto del tratamiento con Pseudomonasy con
fungicida en la biomasa aérea de lotus(Paysandú
3, año 2001)
40
Efecto del tratamiento con Pseudomonas y con
fungicida en la emergencia de alfalfa(Paysandú 2
y 3, año 2001)
41
Efecto del tratamiento con Pseudomonasy con
fungicida en la biomasa aérea de
alfalfa(Paysandú 2, año 2001)
42
Conclusiones

• Los resultados indican que existe potencial de
  estas 3 cepas para suprimir la ocurrencia de
  enfermedad y promover el crecimiento en lotus y
  alfalfa bajo condiciones de campo.
• Los experimentos de campo deben ser repetidos
  para validar la implementación práctica de esta
  estrategia de manejo.
• Puede ocurrir especificidad del ACB hacia el
  huésped.
• El trabajo actual considera la caracterización
  de una colección de cepas de Pseudomonas aisladas
  de la rizósfera de alfalfa (Proyectos IFS 1999 y
  FCE/Dinacyt 2001)
• - caracterización molecular por producción de
  antibióticos
• - capacidad para inhibir Pythium spp. in vitro
• - capacidad para controlar la ocurrencia de
  enfermedades en
• alfalfa bajo condiciones controladas

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Manejo de la genética del H

• Mejoramiento genético selección por
• resistencia a enfermedad (H - P)
• supresión de enfermedad (H - ACB)
• H pobl. del ACB, antibiosis, competencia
• ACB inducción R, promoción crecimiento
• Smith, K. 2002. Phytopathology 92S98
• Alfalfa cv. Vernal, 1 ciclo de SFR
• Selección y cruzamiento de las 20 plantas más
  vigorosas de cada tratamiento
• Control, Pythium, Pythium Bacillus

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Manejo de la genética del ACB

• Weller et al. 2002. Annu. Rev. Phytopathol. 40
• Caracterización molecular (RAPD, RFLP, PCR) de
  cepas de Pseudomonas fluorescentes, productoras
  de 2,4-DAPG 17 genotipos
• Capacidad diferencial de colonizar rizósfera de
  distintos cultivos
• Genes específicos del ACB serían responsables de
  establecer interacción con H
• Thomashow Weller. 1996. Managing soilborne
  plant pathogens (Hall, R. ed.)
• Cepa transgénica de ACB, introducción de genes
  que codifican para la producción de metabolitos
  antifúngicos

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Consideraciones finales

• Importancia de las enfermedades
• Patógeno - Huésped - Ambiente
• Interacción ACB
• - ambiente conducivo vs. supresivo
• Estrategias de manejo para prevenir y/o minimizar
  pérdidas
• Estudio y conocimiento de componentes e
  interacción es esencial para establecer
  mecanismos eficientes y durables para el control
  de las enfermedades