LA MARCHITEZ DE LOS CULTIVOS CAUSADA POR LOS HONGOS FUSARIUM
Por: Gloria Carrión y Damaris Desgarennes
Red de Biodiversidad y Sistemática— Instituto de Ecología, A.C.
Las enfermedades de plantas han sido la principal limitante para los agricultores desde los inicios de la agricultura, ya sea en aquellos cultivos utilizados para la alimentación de la población, de animales de crianza ó aquellos utilizados para producir algún producto de interés como la madera, aceites esenciales y otras sustancias químicas. Las diversas enfermedades de las plantas cultivadas se incrementaron conforme se destinaron más extensiones de tierra para monocultivos. Desde la década de 1940, con la llamada “revolución verde” se impulsó en México la modernización de las prácticas agrícolas, y entre ellas el uso de productos como fertilizantes y diversos químicos altamente tóxicos para el combate de plagas (agroquímicos). Las consecuencias del uso indiscriminado de los agroquímicos han generado contaminación en suelos, mantos freáticos (depósitos de agua subterránea) y en los productos cosechados. Con esto se ha afectado la diversidad biológica en los sistemas agrícolas, reduciendo las poblaciones de diversos organismos benéficos como los polinizadores y los microorganismos antagonistas de patógenos de plantas de importancia económica. Por lo tanto, combatir los patógenos de plantas no solo es cuestión de rendimientos o de ganancias, sino de la sustentabilidad de los sistemas agrícolas, la conservación de la diversidad de las especies y de mantener la salud de la población humana y la del ganado que se alimenta con diversos productos forrajeros.
Entre los principales hongos patógenos de plantas, podemos mencionar a las más de 100 especies que conforman el género Fusarium (Figura 1). Estos hongos se encuentran prácticamente en todos los suelos del mundo, ya sean suelos cultivados o de vegetación nativa, registrando distintas especies sobre una gran diversidad de plantas causando pudrición de raíces y tallos (Figura 2). Se pueden encontrar parasitando desde plantas como avena, caña, chile, frijol, maíz, papa, tomate, hasta arbustos y árboles frutales como café, cacao, aguacate y mango. Los síntomas más comunes son el crecimiento reducido de las plantas, el amarillamiento de las hojas, la marchitez de ramas hasta llegar a una marchitez generalizada y defoliación severa. El marchitamiento de las plantas se debe principalmente a que los hongos al colonizar el xilema (tejido de conducción que se encuentra en tallos y hojas) obstruyen la circulación (Figura 3) de la llamada savia bruta (agua y sales minerales y otros nutrientes) desde la raíz a las hojas, flores y frutos de la planta.
Figura 1. Esporas y micelio de Fusarium al microscopio 1,000 aumentos. Foto Zelene Durán Barradas.
Figura 2. Afectación de Fusarium oxysporum en plantas de tomate. Foto Gloria Carrión
Figura 3. Vasos conductores de planta de cafeto con micelio de Fusarium oxysporum en proceso de colonización. Tomado de López-Lima et al. 2020. Rev. FCA UNCUYO 52(1):276-292.
Debido a su importancia, las especies de hongos más estudiadas del género Fusarium han sido F. oxysporum y F. solani. Dada la capacidad de F. oxysporum de atacar una gran variedad de plantas, esta especie se ha ordenado/separado en lo que se conoce como las formas especiales (formae speciales, f. sp.), es decir se le denomina de acuerdo con el hospedero que ataca. Por esta razón, en la literatura científica podemos encontrar que el agente causal de la marchitez o fusariosis del tomate es Fusarium oxysporum f. sp. lycopercisi, para la fresa F. oxysporum f. sp. fragarie, para el melón F. oxysporum f. sp. melonis. A pesar de este nivel de especialización, diversos estudios han revelado que algunos aislamientos (cepas) de F. oxysporum obtenidos de plantas con raíces y tallos con apariencia sana, pueden no provocar ninguno de los síntomas, mientras que otros son altamente patógenos causando daños severos en las plantas.
Las nuevas técnicas desarrolladas a partir de la biología molecular, han revelado que diferentes cepas del hongo F. oxysporum pueden tener diferentes genes (unidades de información genética) de patogenicidad. Con la información contenida en estos genes, los hongos pueden producir proteínas y enzimas que participan en la síntesis de toxinas específicas para interferir con la inmunidad de la planta. Estos genes de patogenicidad se han estudiado principalmente en el hongo F. oxyxporum f. sp. lycopersici, el cual ocasiona una de las enfermedades más importantes del cultivo de tomate. En esta forma especial del hongo F. oxysporum se han identificado 14 genes de patogenicidad, a los cuales se les denomina genes SIX (Secreted In Xilem, por sus siglas en inglés), esto debido a que son precisamente estos genes los que le permiten al hongo liberar toxinas específicas en los tejidos vasculares (xilema) de la planta infectada. Sin embargo, es importante mencionar que la patogenicidad de este hongo no se debe exclusivamente a la presencia de los genes SIX, ya que la interacción entre los diferentes genes (SIX1-SIX14) juegan un papel primordial en la patogenicidad de las diferentes cepas del hongo. De tal modo que una planta puede estar colonizada por cepas con este tipo de genes sin mostrar afectación alguna. Adicionalmente, la actividad de los genes SIX puede ser desencadenada por diferentes tipos de estrés que pueden ser generados por la presencia de otros organismos (factores bióticos) y/o las condiciones ambientales (factores abióticos). Entre los factores bióticos se encuentran organismos como bacterias y nematodos, de éstos últimos, los agalladores de raíces causan afectaciones severas en muchas plantas de importancia económica como el tomate, pimiento y café, generando un estado de estrés en las plantas afectadas, haciéndolas más susceptibles al ataque de hongos como Fusarium oxysporum y sus genes SIX. En cuanto a los factores abióticos se ha demostrado, en estudios con plantas de cafeto, que el daño de las cepas patogénicas de F. oxysporum es mayor si las plantas están bajo estrés hídrico, lo cual resulta en una severa afectación de la fotosíntesis, llegando a la muerte de la planta.
Por todo lo anterior, el estudio de la interacción de los genes SIX (potencial genético) con las distintas fuentes de estrés (factores bióticos y abióticos) constituye un área de investigación de gran importancia, ya que los trabajos realizados en ese sentido nos pueden ayudar a entender los mecanismos que están detrás del “encendido” de estos genes y por lo tanto de la activación de la patogenicidad de hongos como F. oxysporum. Finalmente, el conocimiento generado de estas investigaciones puede ser de gran ayuda para desarrollar estrategias de manejo y control de enfermedades como la marchitez por Fusarium, que afectan de forma relevante a cultivos que son la base de nuestra alimentación.
Crédito de la fotografía del slider: Gloria Carrión