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Luchando contra una enfermedad de cultivo destructiva con las matemáticas


Un equipo internacional de investigadores ha utilizado modelos matemáticos para comprender nuevas formas de combatir la necrosis letal del maíz, una enfermedad emergente que representa una grave amenaza para la seguridad alimentaria en el África subsahariana.


por la Universidad de Cambridge


La necrosis letal (MLN) del maíz surge de la interacción de dos virus: el virus del moteado clorótico del maíz (MSMV) y un virus de un grupo llamado potyvirus, a menudo virus del mosaico de la caña de azúcar (SCMV). Pero el modelado tradicional se ha centrado en comprender solo un virus a la vez. Al modelar la propagación de estos dos virus de co-infección juntos, dentro y entre las estaciones de crecimiento, el equipo ha arrojado nueva luz sobre la enfermedad que ayudará a los agricultores a controlarla de manera efectiva.

El estudio, publicado esta semana en la revista Phytopathology , demuestra que una combinación de rotación de cultivos , el uso de ‘semillas limpias’ sin virus, el rogue (eliminación de plantas que muestran síntomas de la enfermedad) y el control de plagas de insectos es la mejor manera de controlar el MLN. También destacó las diferencias en la capacidad de los productores grandes y pequeños para evitar la pérdida de su cosecha de maíz.

«Los cultivadores más grandes tienen más dinero para los insecticidas y la compra de semillas limpias, las cuales pueden reducir en gran medida los niveles de enfermedades. La rotación de cultivos, un componente importante del control para los cultivadores más pequeños, interrumpe la transmisión de una temporada a otra, pero requiere la coordinación entre los agricultores para garantizar la el virus no se acumula en los campos circundantes. A menos que se haga una inversión significativa en la capacitación de agricultores, desafortunadamente esto sigue siendo más realista para los agricultores más grandes, que tienden a estar mejor organizados y tienen áreas de mayor crecimiento «, dijo el Dr. Nik Cunniffe, experto en Biología matemática basada en el Departamento de Ciencias de la Planta de Cambridge, quien contribuyó al trabajo.

El modelado de los efectos de dos virus que infectan la misma planta rara vez se realiza, a pesar de que esto ocurre con frecuencia en el mundo real. El enfoque es muy relevante para otras regiones del mundo donde la necrosis letal del maíz es una amenaza emergente para la producción de maíz, como el sudeste de Asia y América del Sur. También podría informar el manejo y control de otras enfermedades destructivas de las plantas causadas por combinaciones de patógenos, como la enfermedad del virus de la batata en África y la enfermedad del tungro del arroz en Asia.

«Hemos desarrollado un nuevo marco para modelar virus de coinfección, como los que causan la necrosis letal del maíz, incluso cuando no hay mucha información biológica disponible. Cuando dos virus infectan una planta, pueden interactuar entre sí para causar síntomas mucho peores. y mayores pérdidas de rendimiento. Si usted es un agricultor de subsistencia que depende de los ingresos del maíz que está cultivando, la infección de la cosecha con MLN puede ser devastadora «, dijo Cunniffe.

El maíz es uno de los cultivos de alimentos básicos del África subsahariana, y MLN se ha extendido en Kenia durante los últimos seis años, causando pérdidas devastadoras de cosechas de hasta el 90% en regiones muy afectadas. Esto afecta no solo la disponibilidad directa de alimentos, sino también los ingresos locales y el empleo.

El estudio se centró en la enfermedad de la necrosis letal del maíz en Kenia, donde las pérdidas de cultivos son particularmente altas, aunque la enfermedad se ha extendido a otros países de África.

Las plantas de maíz infectadas mueren prematuramente o son con frecuencia estériles, lo que reduce drásticamente el rendimiento. La mayor parte del suministro de maíz de la nación proviene de fincas pequeñas y medianas, que son menos capaces de resistir las amenazas a su producción de alimentos que las granjas ricas en recursos.

Con una población mundial estimada que alcanzará los nueve mil millones de personas para el año 2050, producir suficientes alimentos será uno de los mayores desafíos de este siglo.

Cunniffe es miembro de la Iniciativa de Seguridad Alimentaria Global de Cambridge en Cambridge, que está involucrada en abordar los problemas relacionados con la seguridad alimentaria a escala local, nacional e internacional.

La Iniciativa reconoce que se requiere experiencia de muchas disciplinas para desarrollar soluciones efectivas.

La investigación surgió del Grupo de trabajo NIMBioS sobre virus de plantas vectoriales multiescala, que incluyó a matemáticos, ecólogos, patólogos de plantas y biólogos evolutivos que se reunieron durante varios años para desarrollar nuevos métodos matemáticos para el estudio de la patología de las plantas.

Fue financiado por el Instituto Nacional de Síntesis Matemática y Biológica.


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