Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas volumen 13 número 7 28 de septiembre - 11 de noviembre, 2022
DOI: https://doi.org/10.29312/remexca.v13i7.2998
Nota de investigación
Primer reporte de pokkah boeng en caña de azúcar de la Huasteca Potosina
Fabiola Medina-Osti1
Adriana Gutiérrez-Díez1§
Salvador Ochoa-Ascencio2
Enrique Ignacio Sánchez-González3
1Facultad de Agronomía-Universidad Autónoma de Nuevo León. Francisco Villa s/n, Colonia Exhacienda El Canadá, General Escobedo, Nuevo León. CP. 66054. Tel. 8113404399, ext. 3517. (fameos9@gmail.com).
2Facultad de Agrobiología ‘Presidente Juárez’-Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Paseo General Lázaro Cárdenas y Berlín s/n, colonia Viveros, Uruapan, Michoacán. CP. 60170. Tel. 452 5236474. (salvador.ochoa@umich.mx).
3Universidad Federal de Lavras-Departamento de Fitopatología. Lavras, MG, Brasil. CP. 37200-900. Tel. 55 353829 1122. (ei-sanchez@hotmail.com).
§Autora para correspondencia: adriana.gutierrezdz@uanl.edu.mx.
Resumen
La caña de azúcar (Saccharum officinarum) es uno de los principales cultivos que se producen en el mundo, México es el sexto productor a nivel mundial, mientras que San Luis Potosí ocupa el tercer lugar en producción a nivel nacional. Se recolectaron plantas de caña de azúcar con síntomas de marchitez semejantes a los originados por la enfermedad de pokkah boeng en campos cañeros de la Huasteca Potosina. Esta enfermedad conocida como cogollo retorcido, es causada por algunas especies del género Fusarium y provoca pérdidas económicas por la disminución de la calidad del cultivo cosechado. A partir de los tallos de estas plantas se obtuvieron dos aislados de hongos con características morfológicas típicas de Fusarium sp. La identificación de los aislamientos se realizó a través de las características morfológicas de los macroconidios, microconidios y las características de la colonia. La identificación molecular de la especie se llevó a cabo mediante la secuenciación de las regiones de los genes ITS, β-tubulina (BT) y factor de elongación (TEF). Se cumplieron los postulados de Koch para los aislamientos obtenidos mediante inoculación en las variedades de caña de azúcar My 55 y Mex 79-431. La caracterización morfo-molecular de los aislamientos identificó a Fusarium sacchari como el agente causal de la enfermedad. Hasta donde se sabe, este es el primer informe de Fusarium sacchari como agente causal de la enfermedad de pokkah boeng en caña de azúcar en la región de la Huasteca Potosina.
Palabras clave: Saccharum officinarum, Fusarium sacchari, cogollo retorcido.
Recibido: septiembre de 2022
Aceptado: octubre de 2022
Saccharum officinarum es una de las principales plantas cultivadas en el mundo. México es el sexto productor a nivel mundial (FAO, 2022). En el año 2020 se cosecharon 774 954 ha de las cuales 69 626 correspondieron al estado de San Luis Potosí (SIAP, 2021). Los campos cañeros se encuentran distribuidos en 15 entidades federativas, siendo San Luis Potosí el tercer estado de mayor producción con una participación de 9% de la superficie cultivada del total nacional, la región productora de este cultivo se ubica en la Huasteca Potosina, en esta región, Tamasopo cuenta con 12% de la superficie estatal cultivada (Arcudia et al., 2018).
El rendimiento de este cultivo es afectado por enfermedades como la de pokkah boeng o enfermedad del cogollo retorcido, en donde el patógeno penetra el tejido de la planta a través de orificios naturales o lesiones presentes ocasionando una infección caracterizada por la aparición de manchas cloróticas hacia la base de las hojas jóvenes. En los casos agudos, la infección continúa bajando por la hoja y penetra por el punto de crecimiento del tallo provocando su distorsión y presentando lesiones externas e internas parecidas a cortes, en la etapa tardía de la infección las hojas se deforman, en su base las hojas se arrugan, tuercen y pudren, aparecen manchas y rayas rojizas, en la última etapa el punto de crecimiento de la planta se pudre y esta muere (Wishwakarma et al., 2013; Jeyakumar y Zhang, 2020).
La enfermedad afecta a casi todas las variedades de caña de azúcar (Wishwakarma et al., 2013), provoca la reducción de los niveles de macro y micronutrientes en el tallo y las hojas enfermas, afecta el peso, el desarrollo de los entrenudos y la acumulación de azúcares en el jugo (Singh et al., 2006), lo que causa la disminución de la calidad del cultivo cosechado (Dohare et al., 2003) y por consiguiente del jugo de sacarosa que se utiliza para la producción del azúcar y otras materias primas.
La enfermedad del pokkah boeng es causada por Fusarium, existiendo controversia acerca de las especies involucradas (Jeyakumar y Zhang, 2020). F. moniliforme var. subglutinans fue reportada por Govender et al. (2010) en Malasia y Patil et al. (2007) en India. En Asia, F. sacchari fue reportada por Bourne en 1953 (Jeyakumar y Zhang, 2020). De acuerdo con O’Reilly (1998), Fusarium causa dos enfermedades diferentes, una en tallo y otra en hojas, F. sacchari y F. verticillioides son las especies causales, respectivamente.
En la Huasteca Potosina, las plantas de caña de azúcar presentan síntomas característicos de pokkah boeng en hojas y tallos, con afectación severa de los haces vasculares caracterizada por el desarrollo de coloración rojiza que se extiende a lo largo del tallo dando lugar a la muerte de la planta por marchitez; sin embargo, la etiología de esta patología se desconoce, por lo que el objetivo de este estudio fue determinar el agente causal de esta enfermedad presente en la región productora de caña de azúcar en el municipio de Tamasopo, San Luis Potosí, México.
El trabajo se realizó en el Laboratorio de Biotecnología de la Facultad de Agronomía de la Universidad Autónoma de Nuevo León y en el Laboratorio de Fitopatología de la Facultad de Agrobiología de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. El material vegetal con síntomas de pokkah boeng fue colectado en dos muestreos estratificados en zigzag en febrero y abril de 2019 en la Huasteca Potosina, en el área de El Aguacate en el ejido de Damián Carmona en Tamasopo, San Luis Potosí.
Se tomaron muestras en nueve campos cañeros, recolectando cuatro plantas de un metro de altura por punto de muestreo. De los tallos de las plantas se seccionaron fragmentos de tejido sintomático de 2 cm de longitud para la obtención de los aislados; previa desinfección con hipoclorito de sodio 2% y enjuague con agua destilada estéril, se obtuvieron muestras de 2-3 mm2 de los fragmentos para su siembra en placas Petri con medio papa-dextrosa-agar (PDA) acidificado con ácido tartárico 10%. Las placas se incubaron a 25 °C durante siete días en condiciones de oscuridad.
Cultivos monospóricos de los aislados (H1, primer muestreo y H2, segundo muestreo) se obtuvieron mediante la técnica de rayado en placa a partir de diluciones de soluciones de esporas. La caracterización morfológica se basó en las características macroscópicas (color y pigmentación de la colonia) y microscópicas (conidios, fiálides e hifas) de colonias crecidas por siete días en medio PDA a 25 °C en condiciones de oscuridad. Las estructuras fúngicas se montaron con lactofenol en portaobjetos para examinarse con un microscopio de luz compuesta con aumentos de 40x y 100x (Marques et al., 2013).
Para la identificación molecular de los aislados se amplificaron las regiones internal transcriber spacer, espacio transcrito interno (ITS), translation elongation factor, factor de elongación (TEF) y β-Tubilin, beta-tubulina (BT), previa extracción de ADN (Cenis, 1992) de colonias monospóricas. Los iniciadores utilizados para las amplificaciones fueron: ITS4/ITS5 (White et al., 1990), TEF1α/TEF2 (Carbone y Kohn, 1999) y BT3/BT5 (Chala et al., 2019). Las reacciones de PCR se llevaron a cabo en un volumen de 12.5 μl conteniendo buffer Taq 1X, MgCl2 2.5 mM, dNTPs 0.2 mM, iniciadores 0.2 pM cada uno, Taq polimerasa 0.25 U y ADN 10 ng. El programa térmico utilizado fue el reportado por Chala et al. (2019) con temperaturas de alineación de 52 °C para ITS y TEF y 60 °C para BT.
Los fragmentos amplificados se enviaron a secuenciación bidireccional a Macrogen (Seúl, Corea del Sur). En la edición de secuencias y obtención de secuencias consenso se utilizaron los programas Chromas Lite v2.6.1. y Reverse Complement (Stothard, 2000), respectivamente, el programa Basic Local Alignment Search Tool (BLAST) se utilizó para la comparación con las secuencias nucleotídicas del National Center for Biotechnology Information (NCBI).
Para realizar las pruebas de patogenicidad, fueron inoculados tallos de caña de azúcar de 25 cm de largo de las variedades Mex 79-431 y M55-14 con 10 μl de suspensión de esporas 1×106 ml-1 de ambos aislados, a 2 cm por arriba y por debajo del entrenudo. Se evaluaron seis tratamientos con ocho repeticiones: T1) Mex 79-43-H1; T2) Mex 79-431-H2; T3) Mex 79-431-agua destilada; T4) My 55-14-H1; T5) My 55-14-H2; T6) My 55-14-agua destilada, se utilizó un tallo por repetición. Los tallos inoculados se incubaron en cámara húmeda por 24 h y previo retiro de la cubierta de la cámara se incubaron por siete días más, en ambos casos a temperatura ambiente (≈25 °C). El re-aislamiento del patógeno de los tallos inoculados con síntomas de enfermedad se realizó en placas con medio PDA adicionado con sulfato de estreptomicina 0.05 mg ml-1.
Las colonias de los cultivos monospóricos H1 y H2 obtenidas del material colectado, así como de los re-aislados de los tallos inoculados, presentaron coloración púrpura-violeta (Figura 1A) y coloración rosácea (Figura 1B), respectivamente. El crecimiento micelial de las colonias fue abundante, de consistencia afelpada y coloración inicial pálida que se tornó violeta con el tiempo.
Figura 1. Cultivos monospóricos de Fusarium sacchari obtenidos de tallos de caña de azúcar con síntomas de pokkah boeng después de siete días de incubación. A) H1 y B) H2.
Los microconidios presentaron forma ovalada y sin septos, los macroconidios presentaron forma alargada con uno o dos septos (Figura 2A-C), se observó la formación de microconidios que se produjeron abundantemente en las falsas cabezas de los monofílidos y también de los polifílidos (Figura 2F). Estas características presentadas por H1 y H2, corresponden con las descritas por (Leslie y Summerell, 2006; Nordahliawate et al., 2008) para aislados de Fusarium sacchari.
Figura 2. Fusarium. A-C) microconidios y macroconidios; D, E) hifas; y F) falsas cabezas.
La comparación de las secuencias amplificadas ITS (485 pb), TEF (641 pb) y BT (339 pb) mostró 99% de identidad con secuencias del NCBI de F. sacchari (ITS: MF063030.1; TEF: MT010988.1; BT: MT011039.1), especie identificada como agente causal de pokkah boeng (Leslie y Summerell, 2006; Nordahliawate et al., 2008; Lin et al., 2014; Viswanathan et al., 2017; Zhang y Jeyakumar, 2018).
Ambos aislados indujeron los síntomas característicos de la enfermedad de pokkah boeng en los tallos de caña de azúcar inoculados con los tratamientos T1, T2, T4 y T5 después de siete días (Figura 3A), mientras que los tallos inoculados con los tratamientos testigo (T3 y T6) permanecieron asintomáticos. A partir de la inoculación de los tallos se realizó el re-aislamiento del hongo y su identificación morfológica, cumpliendo con los postulados de Koch.
La variedad Mex 79-431 presentó síntomas y signos característicos de la enfermedad visualmente menos severos que los presentados por la variedad My 55-14 (Figura 3B-C); Mex 79-431 es una de las variedades de caña de azúcar que se cultivan en la Huasteca Potosina (Arcudia et al., 2018), con adaptación a diferentes condiciones de suelo, clima y manejo de la región cañera (López, 2005), lo que permite suponer que debido a que el aislado de F. sacchari es originario de esta zona, Mex 79-431 puede presentar resistencia al patógeno.
La variedad My 55-14 presentó coloración café rojizo tanto en el entrenudo como en el resto del tallo, tornándose negro el centro de la lesión, color característico del tejido necrótico, la coloración de los bordes fue marrón (Figura 3D-E), malformaciones del tallo y brotación de yemas laterales se produjeron también.
Figura 3. Síntomas presentados en tallos de caña de azúcar a los ochos días de la inoculación con Fusarium sacchari. A) tallo recolectado en campo; B, C) tallos de la variedad Mex 79-431; D, E) tallos de la variedad My 55-14.
Los síntomas presentados por las plantas en campo, así como los presentados por los tallos inoculados en laboratorio, coinciden con lo reportado por Nordahliawate et al. (2008); Wishwakarma et al. (2013) para la enfermedad de pokkah boeng causada por F. sacchari. De acuerdo con Nordahliawate et al. (2008), sólo F. sacchari causa la enfermedad de pokkah boeng, otras especies como F. proliferation y F. subglutinans no son patogénicas para el cultivo de caña de azúcar; sin embargo, las especies de F. proliferatum y F. verticillioides se reportaron como agentes causales del pokkah boeng en caña de azúcar en Veracruz (Rosas-Guevara et al., 2014). F. sacchari, F. proliferatum y F. verticillioides han sido aisladas de raíces de caña de azúcar con síntomas de marchitez en Morelos (Martínez-Fernández et al., 2015).
La enfermedad de pokkah boeng se convierte en problema después del estrés de la planta (Zhang y Jeyakumar, 2018). F. sacchari crece en material vegetal en descomposición produciendo gran cantidad de conidios que se propagan por viento y lluvia, las esporas colonizan las hojas, flores y tallos de las plantas, la forma curveada de los macroconidios de las especies de Fusarium facilita su dispersión por la lluvia (Jeyakumar y Zhang, 2020), por tanto, existe el riesgo de que la presencia del hongo en el suelo o bien en la semilla pueda contaminar las nuevas plantaciones. Las variedades de caña de azúcar cultivadas en México no muestran tolerancia a la enfermedad (Rosas et al., 2014), la fase en que se encuentra el cultivo, así como el clima de las zonas dónde se desarrolla, son decisivos para que se presente con severidad (Viswanathan et al., 2017). Aunque no se han reportado daños económicos de importancia en el cultivo en México por pokkah boeng, deben tomarse medidas preventivas, la búsqueda y utilización de variedades resistentes, así como de semilla certificada o libre del patógeno y la adopción de medidas integrales, tienen que adoptarse como necesarias para la producción de caña de azúcar libre de la enfermedad.
Conclusiones
El agente causal de la enfermedad de pokkah boeng en caña de azúcar en la región de la Huasteca Potosina es Fusarium sacchari. El patógeno aislado de los tallos con síntomas de la enfermedad reprodujo los síntomas en las plantas sanas inoculadas, la identificación molecular de los aislados permitió la definición de la especie. Este es el primer reporte de la presencia de la enfermedad en campos cañeros de esta región y de la identificación de su agente causal.
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