Una revisión de las medidas de control modernas para un importante patógeno fúngico que afecta al maíz en climas templados por parte de investigadores italianos.
El maíz es una de las fuentes de alimentos y piensos más importantes a nivel mundial, por lo que todos los patógenos que pueden infectar este cultivo suponen una amenaza para la seguridad alimentaria. Entre los hongos que infectan el maíz, Fusarium spp. especialmente peligroso debido a la producción de micotoxinas además de reducir los rendimientos.
Un grupo de científicos italianos de la Facultad de Ciencias Agrícolas y Ambientales de la Universidad de Milán publicó una descripción general de las prácticas actuales para proteger el maíz de la pudrición de la mazorca por giberelosis en un artículo publicado en la revista Agronomy 2023 en el portal MDPI.
… Fusarium graminearum , el agente causante de la pudrición de la mazorca gibberella, produce varias micotoxinas dañinas como el deoxinivalenol, la zearalenona y otras, en total más de 30 tipos diferentes de micotoxinas. El deoxinivalenol causa rechazo al alimento, vómitos y disminución del aumento de peso, mientras que la zearalenona causa problemas reproductivos. La presencia de micotoxinas en productos de maíz (p. ej. granos y ensilaje) puede llegar a casi el 100% de las muestras examinadas debido a la gran cantidad de hongos potencialmente toxicogénicos que pueden infectar a esta especie.
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La pudrición de la mazorca por giberelosis (GER) es una enfermedad común del maíz en las regiones templadas.
En la primera etapa, la lesión se ve como un micelio blanco, que luego se convierte en un moho rojo-rosado. En casos severos, la cáscara, la mazorca y los granos quedan firmemente interconectados por la masa del hongo y no se separan entre sí. La gravedad de la infección puede variar mucho de una estación a otra. La infección en sí se produce entre dos y seis días después de la aparición de la seda.
F. graminearum se transmite por la lluvia, el viento y los insectos, especialmente las larvas del barrenador europeo del maíz ( Ostrinia nubilalis Hübner). A través de heridas durante la alimentación de las larvas, el hongo infecta el cultivo, además, las larvas pueden esparcir el propágulo con sus movimientos dentro de la planta.
Las larvas de la primera generación suelen dañar las hojas, mientras que la segunda generación se desarrolla alimentándose del tallo o de las mazorcas, provocando roturas.
Fungicidas contra la pudrición de la mazorca por gibberella
Las regulaciones mundiales para el uso de fungicidas en el maíz pueden variar mucho y cambiar a lo largo de los años.
Mientras que en algunos países, como la UE, no existen productos registrados específicamente para el control de la pudrición de la mazorca por gibberella, en otras regiones del mundo, especialmente en América del Sur y del Norte, ha habido una tendencia creciente hacia el uso de fungicidas foliares. durante las últimas dos décadas.
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Los principios activos más utilizados para el control son el protioconazol y los inhibidores externos de quinona (QoI).
El protioconazol es un fungicida inhibidor de la desmetilación (DMI) que interfiere con la biosíntesis del ergosterol, un precursor de la vitamina D2 y un componente esencial de las paredes celulares de los hongos.
Los inhibidores externos de quinona (QoI) son un grupo de compuestos como las estrobilurinas que son activos contra un complejo proteico que provoca la muerte celular. En particular, los QoI inhiben la transferencia de electrones entre el citocromo b y el citocromo c1 al unirse a un sitio de oxidación de quinol externo (el sitio Qo).
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Ambos grupos de fungicidas ya se utilizan para controlar el Fusarium del trigo con eficacia variable, y se considera que el protioconazol y otros triazoles tienen un mejor efecto de control que las estrobilurinas. Sin embargo, en el maíz, se ha informado que aunque estos compuestos pueden controlar los síntomas, existen resultados contradictorios en la reducción de los niveles de micotoxinas.
Para los fungicidas DMI, existe consenso sobre el momento de aplicación en el maíz. El mejor momento es la floración, ya que la mayoría de los productos disponibles para esta clase de fungicidas no son completamente sistémicos y el ingrediente activo no puede pasar del sitio de absorción al tejido recién crecido.
Además, los fungicidas DMI son más efectivos en el trigo que en el maíz, aparentemente porque la cáscara cubre la mazorca de maíz, impidiendo la penetración total de DMI, mientras que el patógeno pasa por alto esta protección al penetrar la seda.
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Es preocupante que tener solo dos clases de fungicidas pueda conducir al rápido desarrollo de resistencia a estos ingredientes activos en cepas fúngicas bajo alta presión selectiva en el campo. Los estudios ya han demostrado resistencia a estos fungicidas en especies como Cercospora beticola , Mycosphaerella graminicola , Blumeria graminis y otras.
Insecticida contra el vector
Es importante proteger el maíz no solo del hongo patógeno, sino también de su portador. A diferencia de los fungicidas utilizados contra un patógeno, los insecticidas son necesarios para controlar lepidópteros como el barrenador europeo del maíz.
Estos insecticidas pertenecen principalmente a las siguientes clases: piretroides, organofosforados, carbamatos y diamidas antranílicas.
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Dado que, como se indicó anteriormente, los tratamientos con fungicidas pueden tener diversos grados de éxito en términos de acumulación de micotoxinas, a menudo es apropiado centrarse en el control de plagas de insectos que contribuyen a la infestación.
Los piretroides son insecticidas sintéticos derivados de la piretrina, un insecticida natural que es eficaz tanto contra adultos como contra larvas. Su mecanismo de acción se describe como la prevención del cierre de los canales de sodio sensibles al voltaje, lo que provoca la inactivación de los nervios y conduce a una parálisis completa.
Los organofosforados inhiben la acción de la acetilcolinesterasa y son efectivos contra adultos y larvas. Al prevenir la degradación de la acetilcolina, un neurotransmisor, estos compuestos mantienen las sinapsis en un estado hiperexcitado, lo que lleva a la parálisis.
Los carbamatos son otra clase de compuestos que son activos contra la enzima acetilcolinesterasa y, por lo tanto, actúan de manera muy similar a los organofosforados.
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El cuarto grupo de compuestos insecticidas activos contra las larvas de lepidópteros son las diamidas antranílicas. Estos compuestos causan parálisis de insectos por un mecanismo diferente, afectando las reservas de calcio en las células musculares al desregular los canales relacionados con el receptor de rianodina (RyR).
El uso de un insecticida activo contra las larvas de lepidópteros es uno de los métodos más importantes para reducir la infección por hongos y la formación de micotoxinas, especialmente en países donde los OGM están prohibidos.
Para los insectos, al igual que para los hongos, es relevante la resistencia a los principios activos, lo que se ve facilitado por el manejo inadecuado de los insecticidas o el uso continuado de insecticidas con el mismo mecanismo de acción.
control biológico
El uso de fungicidas o insecticidas sintéticos no es el único método para controlar la infección por F. graminearum . Otros enfoques que se están probando incluyen el uso de microorganismos endófitos o asociados a plantas, bacterias promotoras del crecimiento de las plantas, cepas de hongos no toxigénicos y productos vegetales. Desafortunadamente, todavía no hay productos comerciales en el mercado.
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Para el biocontrol del barrenador europeo del maíz, el escenario es más optimista.
En los países donde se permiten OMG que expresan genes relacionados con la toxina Cry de Bacillus thuringiensis Berliner (Bt), la eficacia para controlar el barrenador del maíz y los niveles de micotoxinas asociados en el maíz es bastante alta.
En otros países donde los OMG están prohibidos, existe la posibilidad de utilizar toxinas Bt aisladas como insecticidas. Estas toxinas Cry forman poros en los intestinos de los insectos, primero deteniendo la alimentación del insecto y eventualmente provocando su muerte, generalmente como resultado de una septicemia.
Existen varias toxinas Cry con especificidad para diferentes grupos de insectos, pero al igual que con otros tipos de insecticidas, se pueden desarrollar mecanismos de resistencia a esta toxina.
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Por lo tanto, los insectos parasitoides se utilizan en el control biológico. Las especies de Trichogramma, parasitoides de huevos, no solo son bien conocidas, sino que en las últimas décadas se han probado varios métodos para su liberación y distribución, incluso con la ayuda de vehículos aéreos no tripulados. El tricograma también se considera una herramienta importante en la lucha contra los insectos resistentes a la toxina Bt.
métodos agronómicos
Los métodos comunes para manejar las enfermedades del maíz son la labranza, la rotación de cultivos, la optimización de la densidad de plantas y la fecha de siembra, el tiempo de cosecha y todas las estrategias agronómicas para reducir el estrés a lo largo del ciclo de vida del cultivo, como el riego y la fertilización.
El efecto positivo de la rotación de cultivos también está asociado con los métodos de labranza. La labranza convencional combinada con labranza es más efectiva en el control de este patógeno en comparación con la labranza reducida o sin labranza. Enterrar los residuos vegetales acelera su descomposición y la subsiguiente actividad microbiana subterránea reduce efectivamente la densidad del inóculo.
El manejo de residuos es un método para reducir la fuente de inóculo ya que este hongo pasa el invierno en los tallos de maíz y otros residuos de cultivos.
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La fecha de siembra es importante: la siembra tardía se asocia con una mayor presencia de plagas de insectos y hongos patógenos durante la etapa de floración.
En conclusión, se puede señalar que se pueden aplicar diversas prácticas culturales para reducir el impacto de esta enfermedad, con énfasis en encontrar híbridos resistentes.
selección híbrida
Actualmente, el mercado puede ofrecer híbridos con diferentes rangos de resistencia a la pudrición por gibberella. Sin embargo, incluso cuando se descartan variedades altamente susceptibles durante el mejoramiento del maíz, no es raro encontrar campos de agricultores con niveles de infestación que exceden el límite legal en términos de micotoxinas correlacionadas con GER.
Esto probablemente se deba al hecho de que la resistencia a GER y la resistencia real dependen de la interacción genotipo × ambiente.
Varios estudios han informado efectos genéticos dominantes y aditivos correlacionados con la resistencia al GER.
Se han informado varios mecanismos de defensa de la mazorca contra la infección por hongos. Estos mecanismos están asociados con la seda del maíz y la resistencia a la propagación del hongo entre los granos.
VER: Cuándo aplicar fungicidas en el maíz
Es importante notar que estos dos mecanismos están bajo control genético separado. La resiliencia del grano se asocia con un secado rápido, mientras que la resiliencia de la seda se asocia con un desprendimiento más rápido y áreas de desprendimiento más grandes.
Otro tipo de resistencia está asociado con la producción de químicos protectores como el maíz y otros compuestos fenólicos que tienen efectos antifúngicos.
Maizin es un glucósido de flavona activo en la supresión de plagas de insectos. Una disminución en el daño por insectos se correlaciona con una disminución en la infección por hongos.
Los compuestos fenólicos se forman en el maíz en respuesta a una infección por hongos. Parece que la variedad más resistente produce más compuestos de este tipo en comparación con la susceptible. Estos compuestos también pueden oxidarse para formar quinonas con un efecto antifúngico aún mayor.
Otros compuestos importantes efectivos contra la infección por hongos son los carotenoides, que inhiben la producción de ciertas micotoxinas.
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La protección física también es un tipo de resistencia, y las dos características principales correlacionadas con la reducción del daño por GER son la densidad de la cáscara y la posición de la mazorca. Los híbridos con una cáscara de mazorca densa se consideran más susceptibles, probablemente porque después de fuertes lluvias, se crea un microambiente favorable dentro de la mazorca para la reproducción de hongos. La posición colgante de la mazorca se correlaciona con una menor susceptibilidad a la pudrición de la mazorca.
Para comprender los aspectos genéticos que subyacen a las características fenotípicas asociadas con la resistencia al GER, se han realizado estudios con diferentes tipos de materiales, como razas locales europeas, consanguíneos chinos, genotipos argentinos y cruces entre consanguíneos europeos y brasileños.
A pesar de las dificultades, se llevó a cabo una investigación para identificar los genes asociados con esta resistencia, lo que llevó al descubrimiento de cuatro genes ubicados en el cromosoma 2 que mostraron una correlación con la resistencia del grano.
VER: El aumento de capas de aleurona en el grano de maíz como una nueva dirección en el mejoramiento
En conclusión, las interacciones entre Fusarium graminearum y el maíz son complejas, y muchos factores pueden contribuir al desarrollo de infección o resistencia en la planta de maíz: diferencias entre temporadas de cultivo, cómo se cultiva y protege el cultivo, la disponibilidad o no disponibilidad de OGM para controlar insectos vectores, etc.
Con el avance de la agricultura sostenible, existe una creciente necesidad de nuevos híbridos de maíz con resistencia a las enfermedades fúngicas. El uso de tecnologías modernas de mejoramiento, como la predicción del genoma y la selección asistida por marcadores, permite un mejor y más rápido desarrollo de estos.
Basado en un artículo de un grupo de autores (Andrea Magarini, Alessandro Passer, Martin Guidoli, Paola Casati, Roberto Pilu) publicado en el portal www.mdpi.com.
