Respuesta fisiológica de frutales al estrés biótico y abiótico
Propósito del proyecto
La tendencia mundial es a producir con bajo impacto ambiental y priorizando la inocuidad de los alimentos. En zonas de clima templado-húmedo como el de Uruguay las condiciones de cultivo son muy favorables al desarrollo de enfermedades. Cada vez más el clima variable e impredecible hace complejo e ineficiente el control químico contra enfermedades y a su vez las normativas internacionales respecto a la inocuidad de alimentos son cada vez más exigentes, siendo necesario realizar una estrategia de manejo cultural e integrada. En este sentido, se plantea trabajar desde la fisiología de la planta y los mecanismos de defensa a hongos, tratando de potenciar la defensa natural. De esta manera se busca lograr menos dependencia de insumos externos (agroquímicos). Las plantas se encuentran expuestas a diversas condiciones de estrés produciendo respuestas asociadas que interactúan de diferentes maneras. Ha sido ampliamente reportado que el estrés hídrico moderado es capaz de generar inducción de resistencia, generando mecanismos de defensa que mejoran la tolerancia a enfermedades en diferentes cultivos.
En función de la importancia actual y proyección de los distintos rubros frutícolas se generó una priorización inicial. A partir de la interacción y experiencias previas del equipo técnico, en consulta con diversos referentes del sector productivo, se definió trabajar con tres especies: vid, olivo y peral.
En la vid (Vitis vinifera L.), la Botrytis cinerea Pers., agente causal de la podredumbre gris de la vid representa la principal limitante productiva. Esta enfermedad ocasiona importantes pérdidas a cosecha, ya sea por el daño directo de la fruta y/o por obligar la cosecha adelantada, sin haber completado la maduración tecnológica y limitando así la calidad del producto final (Latorre, 1986; Bulit y Dubos, 1988; Latorre y Vásquez, 1996; Disegna et al., 2005). El vigor de la planta juega un rol determinante en el desarrollo de podredumbres de racimo (Coniberti et al. 2014). En plantas vigorosas los racimos serán más grandes y compactos, los brotes vigorosos con largos entrenudos, hojas grandes, y múltiples brotaciones laterales (feminelas), lo que resultaría en una canopia densa con gran proporción de hojas y racimos excesivamente sombreados resultando en un ambiente más propicio para el desarrollo de podredumbres (Coniberti et al. 2014; Emmett et al. 1994). En una viticultura concebida en secano, la estrategia comúnmente utilizada bajo la “lógica productiva actual”, es combatir los impredecibles períodos de déficit hídrico, mediante la utilización de portainjertos vigorosos, la fertilización nitrogenada y la constante eliminación de competencia mediante la aplicación de herbicidas. La mayoría de los trabajos de investigación nacional han enfocado la resolución del problema a través de la aplicación de prácticas correctivas (Coniberti et al. 2013, Disegna et al. 2005b, Ferrer y González, 2000). En particular el deshojado en la zona de los racimos ha mostrado tener un impacto sustancial sobre la sanidad de la uva, pero representa una solución parcial, y aplicada en forma aislada no permite resolver el problema (Reynolds y Wolf 2008). Recientes trabajos del grupo de investigación de INIA y asociados (INAVI, FUCREA, FQ-UDELAR) han demostrado el impacto potencial que representa el uso del riego y más precisamente el déficit hídrico controlado, como herramienta para el control del vigor y en consecuencia la incidencia de podredumbres de racimos (Coniberti et al. 2013, 2014, 2017). Esta “nueva lógica” en cambio, reconoce en la incorporación del riego, el manejo controlado del estrés (DHC) y el establecimiento de la competencia (cobertura vegetal total del suelo: VT), herramientas con gran potencial de aplicación a nuestro sistema de producción vitivinícola. Bajo el tratamiento propuesto (DHC+VT), fue posible manejar el vigor de las plantas y reducir la incidencia de Botrytis (80 a 90% de la observada en el tratamiento control) (Coniberti et al. 2011, 2013, 2014). Los resultados demuestran una correlación positiva entre el vigor de las plantas y la susceptibilidad a la podredumbre de racimos. Sin embargo, la extremadamente baja incidencia de podredumbres observada en el tratamiento (DHC+VT), no puede ser atribuida únicamente al vigor y otros parámetros asociados, puesto que bajo similares condiciones de vigor, la incidencia de Botrytis observada en plantas bajo el manejo convencional fue significativamente mayor (Coniberti et al., 2017). Una significativa mayor firmeza (resistencia a la deformación) observada en bayas provenientes de tratamientos DHC+VT también avalarían esta hipótesis. En dicho estudio, el diseño de los experimentos no permite separar la presencia de pastura permanente, del establecimiento del estrés hídrico como factores determinantes de la respuesta observada. El lograr confirmar la hipótesis de que además del vigor, existe otro mecanismo involucrado en la menor susceptibilidad a las podredumbres de racimos, observada en plantas bajo DHC+VT, sería determinante en el diseño de sistemas productivos.
En la actualidad la olivicultura ha crecido exponencialmente y se han instalado más de 20 industrias que elaboran aceite de oliva virgen. Se han obtenido numerosos premios que destacan la calidad superior que se ha alcanzando en los aceites producidos en Uruguay. Colletotrichum spp. es la principal enfermedad que ataca el olivo, ocasionando pérdidas directas de rendimiento de fruta y de calidad del aceite. Los principales momentos de infección son a partir de primavera, coincidiendo con la floración y el envero. Durante la floración es difícil mantener el monte cubierto con algún fungicida preventivo, ya que es un período extenso y por lo general lluvioso. En envero, momento de mayor susceptibilidad de los frutos, se está en un momento cercano a la cosecha por lo cual se restringen las herramientas disponibles y utilizables, sobre todo en cuanto a fungicidas. Dada la dificultad del control químico de Colletotrichum spp. es que se hace necesario disponer de otras herramientas como ser el material genético y el control cultural.
En el 2006 se llevó a cabo el proyecto de jóvenes investigadores (financiación ANII) para la prospección de las enfermedades presentes en los olivares de Uruguay (Conde y Leoni, 2007) donde se identificó que la enfermedad Antracnosis producida por el complejo Colletotrichum spp. es la principal enfermedad en los olivos en nuestro país. En el 2012 se realizó la prospección de aislados de Colletotrichum en diferentes cultivares y regiones del país (M.J. Montelongo, proyecto CSIC – Sector productivo). La colección de 50 aislados se mantiene conservada en freezer a -20° en el Laboratorio de Fitopatología de la Facultad de Agronomía (UdelaR). Se caracterizaron morfológica y molecularmente, mediante la amplificación de la región ITS, identificándose 2 grupos, el 62% corresponde a C. acutatum y el 38% a C. gloeosporioides. Se realizó una evaluación de virulencia de los aislados donde se encontró gran variabilidad y que la misma no se correspondía con ningún grupo en particular. También se realizaron inoculaciones con Colletotrichum en frutos verdes de Arbequina sin daño (sanos) y frutos con daño (con aguja hipodérmica) y los frutos sanos presentaron infección, en tanto los dañados no se infectaron. Esto nos alerta sobre algún posible mecanismo de defensa que evitó que los frutos estresados previamente pudiesen infectarse con el patógeno. A partir de 6 aislados de mayor virulencia se realizó una evaluación de susceptibilidad según cinco cultivares y en dos índices de madurez ("verde" y "maduro"), y se observó que los frutos "verdes" fueron altamente tolerantes a excepción del cultivar Barnea que fue el más susceptible. En el índice de madurez "maduro" los cultivares Frantoio y Manzanilla fueron igual de tolerantes que en el estado "verde", mientras que Arbequina, Barnea y Picual fueron altamente susceptibles. Al relacionar el efecto diferencial sobre la incidencia de Colletotrichum en plantas con diferente estado hídrico se ha observado que durante el otoño lluvioso del 2014 hubo gran variabilidad en incidencia según los diferentes cultivares, desde 8% a 83%, y durante el otoño seco del 2015 la fruta sorprendió por su sanidad, sin importar el cultivar. Durante el otoño 2016 se procedió a tapar una planta con nylon en el suelo para evitar la disponibilidad de agua por lluvia en Arbequina, comparándola con otra planta que se dejó sin tapar. Se constató que la humedad de los frutos, el peso de los frutos y la relación pulpa hueso fue mayor en frutos de la planta sin tapar, en tanto el contenido graso no se vio afectado. Al evaluar la calidad de aceites en contenido de polifenoles, estos fueron el doble en la planta tapada respecto a la sin tapar, lo cual favorece la calidad del aceite y su mayor vida útil (ver anexo 3). El índice de severidad por Colletotrichum fue mayor en la planta sin tapar respecto de la planta tapada, lo que nos conduce a realizar el planteo de la hipótesis del presente trabajo. Según los antecedentes presentados la hipótesis planteada es que el déficit hídrico en frutales como el olivo durante el otoño desencadena en la planta una respuesta de defensa que la protege no sólo contra la sequía sino también contra el ataque de hongos.
Actualmente la fruticultura nacional transita por un cambio en los sistemas de plantación que demanda mayor cantidad de plantas por unidad de superficie, y marcos de plantación más estrechos, por lo que el control del vigor de las plantas es fundamental para que estos sistemas sean eficientes. Una de las formas de controlar el vigor es usando portainjertos débiles, de esta forma el crecimiento de la planta se ve limitado, pero logrando mayor precocidad, productividad más alta y mejores calidades de fruta. En contrapartida al crecer más débil, suele pasar que la planta se vuelve más vulnerable a condiciones de estréses, tanto bióticos como abióticos. A diferencia de lo visto con los dos casos anteriores de enfermedades que afectan la parte aérea en vid y olivo, en los casos de enfermedades del suelo, entre ellas Phytophthora, es de amplio conocimiento que las plantas durante condiciones de estrés tienden a aumentar su susceptibilidad. Esta enfermedad puede provocar la muerte de plantas y los síntomas suelen confundirse con los de asfixia radicular. Las plantas afectadas se encuentran asociadas a zonas de drenaje pobre, suelos compactos y pesados y en vivero al riego por aspersión. El agua libre que permanece en un suelo anegado favorece la germinación de las oósporas en esporangios y la producción de zoosporas de Phytophthora. Estas últimas son liberadas sólo cuando el suelo es saturado en agua y ésta no drena. Cuanto mayor es el periodo de saturación mayor es el riesgo de infección.
Algunos portainjertos parecen ser más susceptibles durante la primavera y el otoño que son también los periodos del año en que la temperatura del suelo es más favorable al crecimiento del hongo y la producción de zoosporas. No hay estudios nacionales que evalúen el comportamiento de los portainjertos de perales ante ataques de Phytophthora frente a periodos de estrés por anegamiento. Dadas las condiciones de drenaje pobre que presentan los suelos en la zona de producción frutícola, éste estudio es de vital importancia frente a los fenómenos de excesos de precipitaciones cada vez más frecuentes en nuestras condiciones. En los últimos años se viene observando a nivel de campo un mayor número de plantas muertas en montes de pera en plena producción sobre portainjertos que no se han reportado como sensible al anegamiento (membrillero A y Adams). Si bien aún no se conoce la causa precisa de ésta pérdida de plantas, las observaciones sugieren que pueden estar vinculadas a las condiciones de anegamiento. En estas condiciones, sumada la presencia de patógenos de suelo, se favorecería la infección, lo que terminaría siendo letal para la planta.
Resumen ejecutivo
El sector frutícola está compuesto en un 78% por productores familiares de pequeña a mediana escala, predominando los predios menores a cinco hectáreas, contribuyendo con el 4,6% al Valor Bruto de la Producción Agropecuaria. La producción de frutales de hoja caduca tiene como principal destino el consumo en fresco en el mercado interno (81%), mientras que en el rubro olivos y vid el 90 % se destina a la producción de aceite y vino respectivamente destinados también al mercado interno pero con creciente proyección internacional. El hecho de estar produciendo alimentos de consumo directo y fresco en su gran mayoría, obliga a manejar muy cuidadosamente los factores productivos para minimizar el impacto sobre el ambiente y sobre aquellos elementos que pueden afectar la inocuidad de los alimentos. Hoy en día la calidad no sólo se ve en el producto final sino que cada vez es más importante la forma en la cual se produce, buscando un proceso productivo respetuoso de las normas medio ambientales y que asegure la inocuidad del producto. Un factor clave en dicho proceso son las aplicaciones de agroquímicos, herramienta de uso frecuente en el manejo sanitario de los cultivos. Siempre está presente en el sector el desafío continuo a mejorar los rendimientos y bajar costos, crear sistemas modernos más intensivos y adaptados a nuestras condiciones agroecológicas. Dadas nuestras condiciones climáticas de alta precipitación y humedad relativa, uno de los principales problemas en las especies frutales en Uruguay es la presencia de enfermedades. Cada vez más el clima variable e impredecible hace complejo e ineficiente el control químico contra enfermedades, siendo necesario avanzar en la implementación de una estrategia de manejo cultural e integrada. A esos efectos y contribuyendo con el propósito de reducir residuos químicos en frutos, se plantea trabajar desde la fisiología de la planta y sus mecanismos propios de defensa a hongos, tratando de potenciar la defensa natural de la planta y así, tener menos dependencia de insumos externos (agroquímicos). Las plantas se encuentran expuestas a diversas condiciones de estrés produciendo respuestas asociadas que interactúan de diferentes maneras. Ha sido ampliamente reportado que el estrés hídrico moderado es capaz de generar inducción de resistencia, generando mecanismos de defensa que mejoren la tolerancia a enfermedades en diferentes cultivos. El objetivo general es contribuir al conocimiento sobre los mecanismos de defensa de frutales ante la presencia de un patógeno en diferentes condiciones de estrés hídrico. Se espera que el proyecto contribuya a entender la interacción planta-patógeno y permita evaluar el efecto del estrés hídrico en la expresión de enfermedad, profundizando en algunos de los mecanismos de defensa involucrados.
Equipo técnico INIA
CARLOS CABRERA
ANA CONDE
ANDRES CONIBERTI
ANDREA FASIOLO
CLAUDIO GARCIA
GEORGINA GARCIA
FACUNDO IBAÑEZ
CAROLINA LEONI
ROBERTO ZOPPOLO
Equipo técnico externo
Inés Ponce de León
Laura Fariña
María José Montelongo
Mercedes Arias
Omar Borsani
Instituciones participantes
MEC/ IIBCE
UdelaR/ FAGRO
UdelaR/FQuím