elocation-id: e3887
En jitomate, el género Pythium puede causar pérdidas económicas hasta del 50%. Acibenzolar-S-metil es un inductor de la defensa de las plantas, que ha mostrado efectividad contra enfermedades causas por hongos, virus y bacterias. Los objetivos de este estudio fueron determinar el efecto in vitro del Acibenzolar-S-metil en el crecimiento micelial y en la severidad del ahogamiento de plántulas de jitomate causado por Pythium sp. El efecto in vitro se determinó en medio de cultivo V8, mientras que, la severidad del ahogamiento se determinó en plántulas con dos hojas verdaderas. El Acibenzolar-S-metil se aplicó vía riego a concentraciones de 10, 15, 20, 30 y 40 mg L-1, tres días antes de la inoculación de las plántulas con el oomiceto. La severidad por Pythium se evaluó ocho días después de la inoculación del patógeno. El Acibenzolar-S-metil no afectó el crecimiento micelial del oomiceto en condiciones in vitro . En plántula, la dosis de 15 mg L-1 del producto inductor redujo significativamente el daño causado por el oomiceto, en comparación con el tratamiento testigo y el tratamiento con el fungicida. Estos resultados sugieren que el Acibenzolar-S-metil podría representar una opción más para el manejo del ahogamiento de plántulas de jitomate causado por Pythium sp.
Solanum lycopersicum, enfermedades de raíz, oomiceto.
En México, el jitomate ( Solanum lycopersicum ) tiene gran importancia económica debido al valor de su producción (36 669 millones de pesos). En el año agrícola 2023, se cultivaron 49 000 ha, con una producción de 3 636 927 t, los estados de Sinaloa, San Luis Potosí y Michoacán son los principales productores ( SIAP, 2024 ). No obstante, el cultivo de jitomate es afectado por enfermedades causadas por diversos tipos de patógenos como bacterias, nematodos, virus, hongos y oomicetos, los cuales causan pérdidas significativas al cultivo.
Entre estos patógenos, Pythium destaca por su patogenicidad al causar pudrición de semillas en campo, ahogamiento de plántulas (damping-off) en preemergencia y postemergencia, así como, pudrición de raíces en plantas adultas. El género Pythium es cosmopolita y pude causar pérdidas económicas hasta del 50% en el cultivo de jitomate ( Quiroga-Madrigal et al ., 2007 ; Grijalba et al ., 2015 ), 70% en frijol ( Nzungize et al ., 2012 ), de12 al 54% en lechuga ( Stanghellini y Kronland, 1986 ) y del 10 al 100% en la producción de plántulas de chile ( Jiménez-Pérez et al ., 2022 ), las cuales pueden ocurrir tanto en agricultura protegida como al cielo abierto.
El manejo de las enfermedades causadas por Pythium tradicionalmente se ha realizado con fungicidas químicos; sin embargo, el uso de estos productos puede traer consigo la contaminación del suelo y agua, así como, efectos negativos a la salud de los trabajadores agrícolas ( Nzungize et al ., 2012 ). En la actualidad, existen varios métodos que de manera individual o combinados pueden ayudar a disminuir las enfermedades por oomicetos de manera importante. Por ejemplo, la aplicación de fungicidas en plántulas de durazno ( Prunus persica ) redujo significativamente (62.5%) la severidad del declinamiento inducido por Pythium ultimum , en comparación con las plantas testigo ( Mannai y Boughalleb-MʼHamdi, 2021 ). Asimismo, en chile ( Capsicum annuum ) la aplicación de Trichoderma harzianum redujo la incidencia y severidad de la marchitez del chile causada por Phytophthora capsici en 36 y 42%, respectivamente ( Timila y Manandhar, 2020 ).
En este sentido, el uso de moléculas elicitoras que activan los mecanismos de defensa de las plantas, ha generado un creciente interés en los últimos años, pues promete ser una excelente alternativa para el manejo de fitopatógenos ( Cuellar-Espejel et al ., 2024 ). El acibenzolar-S-metil (ASM) es un inductor de resistencia vegetal utilizado para el control de una amplia variedad de enfermedades causadas por hongos, virus y bacterias. El ASM activa la resistencia sistémica adquirida de las plantas, aumentando la expresión de genes relacionados con la defensa y la acumulación de enzimas como β-1,3-glucanasas, peroxidasas, quitinasas y compuestos fenólicos ( Nascimento et al ., 2016 ).
Sin embargo, en jitomate existe poca información del uso de ASM para el manejo del ahogamiento de plántulas causado por Pythium sp. Tradicionalmente, la utilización de fungicidas, como el metalaxil, fosetil-al y propamocarb, ha sido la opción más común para el manejo de las enfermedades por oomicetos ( Benavent-Celma et al ., 2022 ); no obstante, los problemas asociados con la utilización de agroquímicos como la contaminación ambiental, riesgos a la salud humana y la aparición de cepas resistentes, generan la necesidad de buscar alternativas más amigables con el ambiente.
Por lo anterior, el objetivo de presente trabajo fue evaluar el efecto in vitro del ASM en el crecimiento micelial de Pythium sp. así como, su efecto en el manejo del ahogamiento de plántulas de jitomate, bajo condiciones controladas.
El trabajo de investigación se llevó a cabo en el Laboratorio de Fitopatología del Departamento de Agricultura y Ganadería de la Universidad de Sonora, ubicado en la ciudad de Hermosillo, Sonora, México.
El oomiceto se aisló a partir de plántulas de jitomate con síntomas de marchitez y pudrición basal del tallo. Las raíces y tallos colectados se llevaron al laboratorio y se enjuagaron abundantemente con agua corriente y se cortaron segmentos de aproximadamente 1 cm con tejido sano y enfermo. Lo segmentos se desinfectaron superficialmente con hipoclorito de sodio al 1% por un minuto, se enjuagaron tres veces con agua destilada esterilizada y se colocaron en gasas estériles para su secado. Los fragmentos de tejido se sembraron en medio V8 (200 ml de jugo V8, 3 g de CaCO3, 16 g de agar bacteriológico) e incubaron a 28 °C durante tres días.
Un aislamiento de Pythium sp., patogénico y purificado a partir de una punta de hifa se seleccionó al azar para la realización de los diferentes ensayos de este estudio. La identificación morfológica, a nivel de género, se realizó acorde con las características descritas por Díaz-Celaya et al . (2011) , para lo cual se hicieron montajes de tejido de cultivos de 8 días de edad, usando un microscopio Carl Zeiss.
El efecto del acibenzolar-S-metil (Syngenta) en el crecimiento micelial de Pythium sp. se determinó acorde con lo descrito por Quiróz-López et al . (2021) . Para este ensayo, el ASM se adicionó al medio V8 antes de vaciarse en las cajas Petri. Las dosis evaluadas de ASM en el medio V8 fueron 10, 15, 20, 30 y 40 mg L-1. Como tratamiento testigo se utilizaron cajas Petri con medio V8 sin el producto inductor. En el centro de cada caja Petri se colocó un disco de medio V8 de 9 mm de diámetro con Pythium sp., y las cajas se incubaron a 28 °C. El diámetro del crecimiento de la colonia se determinó a las 48 h después de la incubación (hdi), cada tratamiento (dosis de ASM) constó de cuatro replicas y el experimento completo se realizó dos veces, bajo las mismas condiciones experimentales. La inhibición del crecimiento micelial de Pythium sp. se evaluó con la siguiente fórmula:
Semillas de jitomate saladette (Cazador F1, Böden Seed) se sembraron en macetas (13 cm de diámetro por 10 cm de alto) con suelo esterilizado en autoclave a 121 °C durante 2 h. Las macetas con las plantas de jitomate (una planta por maceta) se mantuvieron a una temperatura de 29 ±3 °C y una humedad relativa de 70-80%, con riegos frecuentes cada tercer día, según las necesidades de las plantas. La aplicación del inductor de defensa se realizó vía riego con 40 ml, por maceta, en plántulas de jitomate con dos hojas verdaderas (17 días después de sembradas las semillas). Las dosis evaluadas de ASM fueron 10, 15, 20, 30 y 40 mg L-1. Se tuvieron dos tratamientos testigos: plantas tratadas únicamente con agua destilada (sin ASM y sin inocular) y plantas inoculadas (sin ASM).
La inoculación de Pythium se realizó tres días después del tratamiento de las plántulas de jitomate con ASM. Para esto, dos granos de trigo colonizados con el oomiceto, se enterraron superficialmente en la base del tallo de cada plántula (uno a cada lado de la planta). Se tuvieron 15 repeticiones por tratamiento, dispuestas en un diseño completamente al azar. El experimento para determinar el efecto del ASM en la severidad de Pythium sp. en plántulas de jitomate se realizó dos veces, bajo las condiciones experimentales descritas con anterioridad, y estos fueron denominados experimento 1 y experimento 2.
El índice de severidad de la enfermedad se evaluó a los ocho días después de la inoculación del oomiceto en las plantas, usando la escala de evaluación propuesta por Santini et al . (2006) : 0= raíz sana, planta sana; 1= 10-25%, planta marchita; 2= 26-5%, planta marchita o clorosis, con ligera necrosis del cuello o tallo; 3= 51-75%, planta marchita o clorosis, con necrosis moderada del cuello o tallo; 4= 76-100%, planta marchita o clorosis, con extensiva necrosis en cuello o tallo; y 5= planta muerta. La severidad de la enfermedad se evaluó acorde con la siguiente fórmula:
Donde: ∑n= la suma de los rangos individuales; N= número total de plantas medidas; 5= valor más alto de la escala de severidad.
La inoculación de Pythium sp., se realizó mediante el método de grano de trigo colonizado por el oomiceto. Para este método se utilizó grano de trigo sano, en buen estado físico y se colocaron 100 g en un matraz de 250 ml, los cuales se hidrataron con 100 ml de agua destilada durante 24 h, para después esterilizarlos (121 °C durante 1 h) en dos días consecutivos. Después de la esterilización de los granos, se procedió a la inoculación del patógeno ( Pythium sp.). La inoculación de los granos se realizó con tres trozos de medio V8 con crecimiento micelial de Pythium sp., para posteriormente incubarlos a temperatura ambiente durante ocho días.
El efecto in vitro del acibenzolar-S-metil en el crecimiento micelial de Pythium sp. y en la severidad del ahogamiento de plántulas de jitomate causada por este oomiceto, se analizó mediante un análisis de varianza (Anova) y una comparación de medias de Tukey ( p< 0.05) utilizando el paquete estadístico ⚠️ R .
Pythium sp., presentó micelio cenocítico, abundante y algodonoso de color blanco, con esporangios esféricos terminales, oogonios esféricos, terminales, intercalares y anteridios presentes monoclinos o diclinos, oospora esférica y aplerótica ( Figura 1 ). Estas características coinciden con las reportadas por Díaz-Celaya et al . (2011) , para especies del género Pythium sp.
En este ensayo, no se observó efecto de las dosis de ASM en el crecimiento micelial de Pythium sp., ya que el medio V8 fue completamente cubierto con micelio 48 hdi en todos los tratamientos evaluados, lo que sugiere que el ASM no tiene ningún efecto tóxico contra Pythium sp ( Cuadro 1 ).
| Tratamiento | Diámetro (mm)* | Inhibición (%) |
|---|---|---|
| Testigo (sin ASM) | 74.8 a | - |
| ASM 10 mg L-1 | 75 a | 0 |
| ASM 15 mg L-1 | 74.8 a | 0 |
| ASM 20 mg L-1 | 74.5 a | 0 |
| ASM 30 mg L-1 | 74 a | 0 |
| ASM 40 mg L-1 | 75 a | 0 |
Al respecto, Baysal et al ., (2005) señalan que el ASM es un potente activador de la RSA de las plantas y que no tiene propiedades antimicrobianas por sí mismo. Acorde con nuestros resultados, Benhamou y Bélanger (1998) indican que el ASM a una concentración de 3 mM, no afectó el crecimiento o desarrollo del micelio de Pythium ultimum en comparación con el crecimiento micelial en las cajas testigo. De igual forma, Zhang et al . (2011) reportan que el ASM a concentraciones de 30 mg L-1, no tuvo efecto en el crecimiento micelial de Phytophthora capsici , ni en la producción de esporangios o la germinación de zoosporas. En contraste, otros investigadores si han reportado un efecto tóxico directo del ASM en el crecimiento de hongos como Verticillium dahliae , Rhizoctonia solani y Curvularia eragrostidis ( Faessel et al ., 2008 ; Amini, 2015 ; Bussabong et al ., 2021 ).
Los primeros síntomas del daño causado por Pythium sp., en las plántulas de jitomate se observaron 48 h después de la inoculación, los cuales se manifestaron principalmente como necrosis basal de tallo, que conforme avanzó cubrió la totalidad de tallo y provocó la caída, marchitez y muerte de las plántulas. En este estudio se observó que el ASM redujo la severidad causada por Pythium sp., en las plántulas de jitomate tratadas, en comparación con las plántulas inoculadas únicamente con el oomiceto, en los dos experimentos realizados.
En el primer experimento, se observó que la aplicación del ASM redujo los índices de severidad del ahogamiento de plántulas de jitomate causado por Pythium sp. ( Cuadro 2 ).
Se registró que la dosis de 15 mg L-1 de ASM mostró la menor severidad (22%) en las plántulas de jitomate, en comparación con el testigo inoculado con Pythium sp., el cual mostró una severidad del 90% y el tratamiento tratado con el fungicida fosetil-Al, con severidad del 54% ( Figura 2 ).
A) testigo (sin oomiceto, sin ASM); B) testigo con Pythium sp. (sin ASM); C) dosis de 15 mg L-1 de ASM e inoculadas con Pythium sp. y D) dosis de 3 g L-1 Aliette (fosetil-al) e inoculadas con Pythium sp.
De igual forma, las otras dosis de ASM evaluadas redujeron significativamente la severidad de Pythium en las plántulas de jitomate en comparación con el testigo inoculado ( Cuadro 2 ). Las plántulas testigo sin oomiceto y sin ASM, no mostraron síntomas de ahogamiento, marchitez o necrosis basal del tallo durante el desarrollo del experimento.
En el segundo experimento, también se observó que la aplicación de ASM redujo significativamente los índices de severidad del ahogamiento de plántulas causado por Pythium sp., en comparación con las plántulas inoculadas únicamente con el oomiceto ( Cuadro 2 ), las dosis que mostraron la mayor eficacia para reducir el ahogamiento de plántulas fueron 10 y 15 mg L-1, con severidades del 20 y 36%, respectivamente, en comparación con el tratamiento inoculado y sin tratar con ASM que mostró 93% de severidad. En los tratamientos de las dosis de 20, 30 y 40 mg L-1 de ASM y el tratamiento con fungicida, las severidades de la enfermedad fueron siempre inferiores a la evaluada con el tratamiento inoculado y sin tratar.
Los resultados de este estudio, tanto del experimento 1 y 2, indican que el ASM aplicado vía riego reduce el daño o la severidad causada por Pythium sp., en plántulas de jitomate, incluso con mejor eficacia de manejo que el tratamiento con el fungicida, lo que sugiere que el ASM podría representar una alternativa más para el manejo de esta enfermedad en estado de plántula. Tradicionalmente el manejo del ahogamiento o pudriciones por Pythium se ha realizado a través del uso de fungicidas como propamocarb, metalaxil, captan y fosetil-Al, los cuales proveen un eficiente control de las enfermedades de este patógeno en diversos cultivos. No obstante, el uso deficiente y a gran escala de estos agroquímicos puede provocar contaminación ambiental (de suelo y agua), riesgos a la salud de los agricultores, así como, el desarrollo de patógenos resistentes ( Nzungize et al ., 2012 ; Adhikari et al ., 2024 ).
El ASM es un compuesto análogo al ácido salicílico que induce la resistencia sistémica adquirida en las plantas, la cual es efectiva en contra de un amplio rango de patógenos como oomicetos, hongos, virus y bacterias ( Ito et al ., 2024 ). En este estudio, se observó que la aplicación del inductor ASM en las plántulas de jitomate, redujo significativamente la severidad de la enfermedad en comparación con las plantas tratadas únicamente con el oomiceto o incluso con mejores eficacias de control respecto al tratamiento con el fungicida. Lo anterior sugiere que ASM podría representar una estrategia para el manejo integrado del ahogamiento de plántulas causado por Pythium , minimizando así, los efectos negativos por el uso del control químico.
Resultados similares a los nuestros reportaron Radhakrishnan et al . (2011) , quienes señalan que el tratamiento del rizoma de Cúrcuma ( Curcuma longa L.) con ASM, suprime la pudrición del rizoma causado por Pythium aphanidermatum , mediante el incremento en la actividad de proteasas, inhibidores de proteasas y peroxidasas. Asimismo, Benhamou y Bélanger (1998) señalan que la aplicación foliar de ASM en plantas de pepino reduce la colonización de Pythium ultimun mediante una rápida y eficiente acumulación masiva de compuestos fenólicos en los sitios donde el patógeno intenta penetrar, lo cual contrasta con la colonización intensa y el marcado daño observado en las plantas no tratadas con ASM, sugiriendo que la aplicación del compuesto estimula la respuesta de defensa de las plantas.
El efecto benéfico de la aplicación de ASM para reducir la incidencia o severidad de oomicetos, se ha observado también con Phytophthora capsici . Por ejemplo, en calabaza ( Cucurbita pepo ) la aplicación de ASM redujo numéricamente la incidencia final del daño causado por P. capsici en condiciones de campo, en comparación con la incidencia observada en plantas no tratadas, sugiriendo que el ASM aumenta la resistencia de plantas de calabaza a P. capsici ( Ji et al ., 2011 ), mientras que, en chile la aplicación de ASM redujo significativamente en 45% el daño causado por P. capsici , en comparación con las plantas no tratadas. En este último estudio, el incremento en la resistencia a P. capsici se asoció con un incremento en la actividad de las enzimas fenil alanina amonio liasa y proteínas relacionadas con patogénesis (quitinasas y ß- 1,3-glucanasas); asimismo, de compuestos fenólicos en las plantas tratadas con ASM.
Por otro lado, se ha observado que la aplicación de ASM también reduce la severidad de enfermedades causadas por Pilgeriella anacardii , agente causal del moho negro en el cultivo de la nuez de la india ( Anacardium occidentale ) ( Viana et al ., 2012 ), de Fusarium graminearum , agente causal de la fusariosis de la espiga en el cultivo del trigo ( Shude et al ., 2022 ), del virus del mosaico del pepino (CMV) y virus del amarillamiento y enanismo de las cucurbitáceas (CYSDV) en el cultivo de melón ( Kenney et al ., 2020 ), así como, de Xanthomonas campestris pv. vitians , agente causal de la mancha foliar en el cultivo de la lechuga ( Yigit, 2011 ).
Los resultados evidenciaron que la aplicación del inductor de defensa ASM en plántulas de jitomate, tres días antes de la inoculación con Pythium sp., reduce significativamente la severidad del ahogamiento causado por este patógeno. El inductor de defensa no afectó el crecimiento micelial de Pythium sp. en las dosis probadas en condiciones in vitro . La dosis de 15 mg L-1 mostró los menores valores de la severidad causada por el oomiceto, lo cual sugiere que el ASM podría representar una alternativa más para el manejo del ahogamiento de plántulas de jitomate, minimizando así el impacto negativo de los plaguicidas.
Adhikari, A.; Oli, D.; Poudel, P.; Magar, P. B.; Pandit, S.; Pokhrel, A.; Gurung, S. B. and Shrestha, J. 2024. Pythium induced damping off disease and its management in tomato ( Solanum lycopesicum L.): a review. Agricultural Science and Technology. 16(1):3-17. https://doi.org/10.15547/ast.2024.01.001.
Benavent-Celma, C.; López-García, N.; Ruba, T.; Scislak, M. E.; Street-Jones, D.; Van West, P.; Woodward, S. and Witzell, J. 2022. Current practices and emerging possibilities for reducing the spread of oomycete pathogens in terrestrial and aquatic production systems in the European Union. Fungal Biology Review. 40:19-36. https://doi.org/10.1016/j.fbr.2021.10.001.
Jiménez-Pérez, O; Gallegos-Morales, G.; Hernández-Castillo, F. D.; Cepeda-Siller, M. and Espinoza-Ahumada, C. A. 2022. Characterization and pathogenicity of a Pythium aphanidermatum isolate causing ‘damping off’ in pepper seedlings. Mexican Journal of Phytopathology. 40(1):116-130. http://dx.doi.org/10.18781/R.MEX.FIT.2109-3.
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