Tirzo Paúl Godoy Angulo, Moisés Gilberto Yáñez Juárez, Roberto Gastélum Luque, Miguel López Meza y Telésforo Joel Almodovar Pérez.

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1 NEMATODOS FITOPARÁSITOS Y SU IMPORTANCIA EN LA AGRICULTURA Tirzo Paúl Godoy Angulo, Moisés Gilberto Yáñez Juárez, Roberto Gastélum Luque, Miguel López Meza y Telésforo Joel Almodovar Pérez. Introducción Los nematodos son un grupo de animales pluricelulares de origen acuático que carecen de sistema circulatorio y respiratorio, son vermiformes, no segmentados, más o menos transparentes, cubiertos de una cutícula hialina, la cual está marcada por estrías u otras marcas, transversalmente son redondeados y tienen cavidad oral. Este grupo de organismos forma parte de los componentes más abundantes de la fauna del suelo, puesto que se encuentran en todos los hábitats y ecosistemas de la biósfera. Los nematodos fitoparásitos están ampliamente distribuidos en suelos naturales y cultivados en todo el mundo. El género Meloidogyne es el más importante por su distribución, el rango de hospedantes y los daños que origina en las plantas cultivadas, en las hortalizas frecuentemente muestra altas poblaciones y predomina sobre otros nematodos fitoparásitos (Figura 1). La población de juveniles de Meloidogyne se eleva considerablemente al final del ciclo de las hortalizas.

2 Loa nematodos fitoparásitos (Figura 2) inducen enfermedades en forma directa porque ocasionan agallas radicales, necrosis en raíces, deformaciones en tallos y bulbos, entre otros; e indirectamente, por las interacciones con otros agentes fitopatógenos (hongos, bacterias y virus). Figura 2. Los nematodos fitoparásitos generalmente son vermiformes y siempre presentan estilete. Los nematodos conforme sus hábitos alimenticios pueden ser de vida libre como parásitos, estos últimos se dividen en parásitos de vertebrados, invertebrados y de plantas (Hugot et al., 2001). Los nematodos fitoparásitos son organismos biótrofos que se alimentan del citoplasma de las células vivas de su planta hospedante, y secundariamente se convierten en agentes patógenos dependiendo de la población existente, susceptibilidad del cultivar y las condiciones existentes (principalmente la temperatura del suelo). Frecuentemente, se aprecian los síntomas típicos de los nematodos en diversos cultivos agrícolas, donde ocasionan daños económicos importantes. Se estima que causan pérdidas anuales entre el 11 y 14%, aunque las interacciones de los nematodos con otros patógenos, casi siempre resultan en daños mayores al originado por cada parásito en forma individual (Sasser y Freckman, 1987; Agrios, 2005). Existen reportes que indican pérdidas en la producción causadas por especies de Meloidogyne en los cultivos hortícolas varían entre el 15 y el 60% (Ornat et al., 1997). Asimismo, Tylenchulus semipenetrans en cítricos es responsable de bajas en la producción que oscilan entre 25 y 33% (Sorribas et al., 2008).

3 Cualquier cultivo puede sufrir mermas considerables a consecuencia de los nematodos y la magnitud de las pérdidas depende fundamentalmente de las densidades de población en suelo, la susceptibilidad del cultivo y de las condiciones ambientales (principalmente la temperatura del suelo). Las pérdidas de producción causadas por especies de Meloidogyne en los cultivos hortícolas varían entre el 15 y el 60%, el nematodo agallador ha mermado la producción en 36, 61 y 60% en lechuga, tomate y pepino, respectivamente (Ornat et al., 1997; Verdejo-Lucas et al., 1994). Asimismo, Tylenchulus semipenetrans en cítricos es responsable de pérdidas que oscilan entre 25 y 33% (Sorribas et al., 2008). Los nematodos constituyen un serio problema tanto en campo abierto como en agricultura protegida, aunque en éste último sistema se ven más favorecidos, porque los nematodos tienen la oportunidad de reproducirse durante nueve meses (Godoy et al., 1990; Lagunas et al., 2005). Generalidades sobre nematodos La morfología de los nematodos es esencial para su identificación, misma que se ha basado fundamentalmente en la caracterización morfológica (Figura 3 y 4) a través de determinados caracteres y estructuras, tales como estilete, glándulas esofágicas, región cefálica, cutícula, patrón perineal, cono vulvar, posición de la vulva, espículas, bursa y cola, entre otros. No obstante, la identificación morfológica debe complementarse mediante marcadores isoenzimáticos (Andres et al., 2000) o de ácidos nucleicos (Cenis, 1993; Castillo et al., 2003; Landa et al., 2008; Madani et al., 2004). También es recomendable estudiar la respuesta de plantas diferenciales para determinar razas de D. dipsaci y Meloidogyne spp., patotipos de Globodera spp. y biotipos de T semipenetrans ( Vovlas et al., 2005; Verdejo-Lucas et al., 1997).

4 Figura 3. Variación en la morfología de la parte anterior de los nematodos.

5 Figura 4. La región posterior de los nematodos poseen características específicas dependiendo del género que se trate. Generalmente los nematodos fitoparásitos tienen una longitud de 0.5 a 2.0 mm, y aparentemente son muy similares en su morfología ante un observador no experimentado en nematología, sin embargo, cada género y especie presenta características morfológicos muy específicas. La mayoría tienen un cuerpo vermiforme (filamento con extremos más o menos agudos) en sus estados juveniles y adulto, aunque algunos géneros muestran dimorfismo sexual porque las hembras adquieren formas globosas, piriformes ó reniformes como Globodera spp., Meloidogyne spp., Rotylenchulus spp. y Tylenchulus spp.; en tanto, los machos son vermiformes. La pared del cuerpo de los nematodos está constituida por cutícula, hipdermis y capa muscular. Los nematodos externamente están cubiertos por cutícula (es una estructura hialina y semipermeable a líquidos y gases), e incluyen también las aperturas naturales (estoma, esófago, recto, vulva, cloaca, conducto excretor) y su función es proteger a los nematodos de las condiciones adversas. Debajo de la cutícula se localiza la hipodermis, la cual está formada por una capa de células que dan origen a la cutícula. La capa muscular garantiza el movimiento general de los nematodos y se localiza periféricamente y está unida a la hipodermis mediante una simple capa de células, además, a lo largo de cuerpo hay músculos especializados, que están asociados con el movimiento del estilete, esófago,

6 intestino, bursa, espículas y vulva. El sistema digestivo incluye el estoma, donde se localiza el estilete, así como esófago e intestino. Una característica típica de los nematodos fitoparásitos es el estilete, estructura hueca a modo de aguja hipodérmica con la que penetran las células vegetales e inician la infección de la planta y succionan su contenido citoplásmático. El esófago es un tubo muscular que se extiende desde la base del estilete hasta el inicio del intestino, y es uno de los órganos más complejos de los nematodos fitoparásitos, generalmente consta de cuatro partes, la más anterior es el procorpus, seguida por un bulbo medio muscular que actúa como bomba de succión, una zona estrecha o istmo, y finalmente, está la región glandular o bulbo basal, la cual está formada por tres glándulas unicelulares (una dorsal y dos subventrales), mismas que secretan enzimas y contribuyen en el proceso de alimentación y desdoblamiento del contenido celular en el intestino. Este último, es un tubo simple sin musculatura, compuesto de una capa simple de células epiteliales ciliadas, que ocupa la mayor parte de la cavidad corporal del nematodo, y es el responsable de la absorción de los nutrientes ingeridos, al final el intestino se observa una región más angosta que se llama recto y desemboca en el ano. La mayoría de los nematodos fitoparásitos presentan sexos separados (hembras y machos) con reproducción anfimíctica, aunque existen especies en las que se desconoce el macho, y la hembra se reproduce por partenogénesis (algunas especies de Meloidogyne y Xiphinema). A diferencia de los juveniles, los nematodos adultos presentan vulva ó espículas, dependiendo del sexo que se trate. El sistema reproductivo de los nematodos incluye una o dos gónadas de forma y longitud variable, mismas que tienen mucha utilidad en la taxonomía. Biología Los nematodos fitoparásitos tienen un ciclo de vida que incluye seis estados: huevecillo, cuatro estados juveniles (J1-J4 ) y un estado adulto, cuya duración es variable según la especie y los factores abióticos existentes, en Pratylechus penetrans se ha estimado que el ciclo biológico es de 46, 38, 28, 26, y 22 días a una temperatura de 17, 20, 25, 27, y 30 C, respectivamente (Mizukubo y Adachi, 1997). Luego de la formación del primer estado juvenil dentro del huevo, se muda la primera cutícula y eclosiona el segundo estado juvenil, el cual va a iniciar el proceso infectivo al alimentarse del tejido vegetal, cada vez que se aproxima una muda de la cutícula, el estado juvenil se inactiva y permanece casi inmóvil. El esófago pasa por un proceso fisiológico, en el cual queda casi invisible y el astil y las protuberancias basales del estilete desaparecen. El juvenil se contrae anteriormente, y la cutícula se separa de esta parte llevándose consigo la armadura cefálica, los tubos de los anfidios y la parte cónica del estilete. Mientras tanto en el nuevo estado juvenil, se va formando la parte cónica del nuevo estilete y la armadura cefálica. Más tarde, la parte central o astil y las protuberancias basales del estilete se forman y el esófago se torna visible. La cutícula se separa del resto del cuerpo llevándose consigo el revestimiento cuticular del conducto excretor y el recto. Finalmente la cutícula se rompe y el nuevo juvenil pasa por un periodo de crecimiento hasta prepararse nuevamente para la próxima muda. Después de la cuarta muda emerge el estado adulto, aunque este ciclo biológico es típico, se ha reportado que varias especies que presentan un patrón diferente. Dependiendo del grupo taxonómico, el nemátodo puede tener una sola generación por ciclo de cultivo (G. rostochiensis, Longidorus spp. y Xiphinema spp.), o varias (Meloidogyne spp. y D. dipsaci). La

7 cubierta externa del huevo es la única estructura de los nematodos fitoparásitos constituida por quitina, susceptible de ser degradada por enzimas quitinolíticas liberadas por ciertos hongos que actúan como agentes de control de los nematodos como Trichoderma harizanum (Suarez et al., 2004). Los mecanismos que intervienen en la eclosión del huevo han recibido una gran atención como una posible medida de control; en algunos casos las condiciones de humedad y temperatura adecuadas son los factores que estimulan su eclosión, mientras que en otros como en Globodera spp. se necesitan estímulos específicos procedentes de exudados radicales de la planta hospedante para la eclosión (Siddiqi, 2000). En cada estado juvenil se produce un cambio de la cutícula que incluye los siguientes eventos: 1. Apolisis o separación de la cutícula vieja de la hipodermis. 2. Formación o secreción de la nueva cutícula. 3. Ecdisis o liberación de la vieja cutícula. Estos cambios se interpretan como un mecanismo de acomodo del nematodo durante el proceso de crecimiento. En general, los juveniles solo se diferencian de los adultos por la ausencia de órganos sexuales. En algunos géneros de nematodos fitoparásitos, uno de los estados juveniles puede detener su desarrollo, no mudar y almacenar una gran cantidad de reservas energéticas, constituyendo este estado, denominado dauerlarva, una fase de supervivencia en condiciones ambientales adversas siendo generalmente el J4 o preadulto el que tiene esta capacidad. En D. dipsaci esta dauerlarva constituye la lana del nematodo que se encuentra sobre la superficie de bulbos de ajo y cebolla severamente infectados. La producción de huevecillos por las hembras de los nematodos fitoparásitos varía dependiendo del grupo taxonómico al que pertenezcan. Los nematodos pueden depositar los huevecillos individualmente en el suelo o en el interior del tejido vegetal; en tanto, otros ovipositan en una matriz gelatinosa, y en los formadores de quistes los huevecillos quedan dentro de la hembra. Todos los nematodos fitoparásitos tienen al menos un estado migratorio en su ciclo de vida (siendo el J2 generalmente), pero no suelen migrar activamente más de 1-2 m durante la estación del cultivo, de planta a planta a través de las raíces de la misma. Sin embargo, la diseminación pasiva se puede llevar a cabo por el hombre, animales, maquinaria agrícola, el agua de riego, entre otros, y constituye el principal medio que dispersa los nematodos de un predio a otro. Debido a la distribución agregada de los nematodos, las parcelas infestadas suelen mostrar manchones o rodetes, donde se aprecia que las plantas manifiestan un crecimiento raquítico. Por otra parte, los nematodos presentan una distribución temporal donde se presentan puntos de máxima densidad poblacional, así la población del nematodo agallador en Sinaloa, empieza a incrementarse significativamente a partir del mes de marzo, aspecto que coincide con el aumento de la temperatura en la entidad.

8 La mayoría de los nematodos fitoparásitos están distribuidos en la capa arable del suelo, que es donde está la mayor parte del sistema radical. Aunque en frutales, la distribución es más profunda porque las raíces tienen mayor actividad exploratoria en el suelo. Daños por nematodos fitoparásitos La sintomatología que inducen los nematodos fitoparásitos en las plantas fácilmente se puede confundir con el de otros fitopatógenos o factores abióticos, cuando no se realiza un análisis nematológico, por tanto, sólo con el diagnóstico y la determinación de las poblaciones es posible relacionar los problemas fitopatológicos de los cultivos con los nematodos. Los daños en las plantas por los nematodos inicia con la introducción del estilete en el tejido vegetal, después secretan enzimas que ayudan a descomponer el contenido celular, es decir, durante el proceso de alimentación se perfora la pared celular, introducen un complejo de enzimas y se extrae el contenido del citoplasma, el cual va a servir de alimento a los nematodos. La respuesta de la planta a la infección por los nematodos se manifiesta en la parte aérea de la planta como marchitez, clorosis, achaparramiento y menor producción a consecuencia de las lesiones, agallamientos y necrosis que impiden la formación de raíces normales, esto a su vez limita la absorción de agua y los elementos que requieren los vegetales para su desarrollo (Agrios, 2005; Godoy et al., 2000; Luc et al., 2005; Perry y Moens, 2006; Castillo y Vovlas, 2007). De acuerdo a la relación existente entre los nematodos y las plantas es posible ubicarlos como ectoparásitos, semiendoparásitos o endoparásitos. Nematodos parásitos del sistema radical Los ectoparásitos, son aquellos que sólo introducen el estilete en el tejido vegetal para alimentarse, en consecuencia los nematodos viven el suelo sin penetrar en las raíces. Frecuentemente son de mayor tamaño y poseen estiletes más largos que los endoparásitos para facilitar su alimentación, estos nematodos se dividen en ectoparásitos migratorios y sedentarios. Los ectoparásitos migratorios se caracterizan por tener un estilete generalmente largo, depositan los huevecillos individualmente en el suelo o en la rizósfera, se alimentan de células corticales y todos sus estados de desarrollo son parasíticos y entre estos se encuentran los géneros Longidorus, Trichodorus, Paratrichodorus, Belonolaimus, Xiphinema y Paratylenchus, entre otros. Los ectoparásitos sedentarios, tienen un cuerpo generalmente grueso y en forma de salchicha, se alimentan por largo tiempo de una célula, y como ejemplos están los géneros Criconemella y Criconema. También hay otra clasificación que se basa en el tamaño del estilete, y se denominan ectoparásitos con estilete corto, a los que se alimentan principalmente sobre la epidermis, células corticales y pelos

9 absorbentes de las raíces, tales como: Tylenchorhinchus, Trichodorus, Paratrichodorus y algunas especies de Helicotylenchus; en tanto, los ectoparásitos con estilete largo, penetran profundamente dentro del tejido radical, y algunos nematodos pueden quedar inmóviles por largos períodos de tiempo. En este grupo están los géneros: Belonolaimus, Cacopaurus, Dolichodorus, Hemicycliophora, Longidorus, Paralongidorus, Paratylenchus y Xiphinema. Los endoparásitos son capaces de penetrar completamente dentro de las raíces, en consecuencia, se alimentan, se desarrollan y ovipositan en su interior o adheridos a ellas. Estos nematodos una vez que han entrado pueden quedar inmóviles (endoparásitos sedentarios) o continuar con su movimiento (endoparásitos migratorios). Los endoparásitos sedentarios, se caracterizan por tener un estilete pequeño y delicado y como ejemplos representativos de este grupo, están Meloidogyne (Figura 5), Globodera, Heterodera, Nacobbus, Punctodera y Cactodera. Figura 5. En las dos imágenes de la izquierda se observa la parte anterior y posterior del segundo estado juvenil de Meloidogyne. Las demás corresponden al estado adulto del macho del mismo género. Los endoparásitos migratorios, no están fijos en un sitio de alimentación dentro de los tejidos de la planta. Se alojan y migran a través de los tejidos, no forman células modificadas de alimentación, ni

10 saco de huevos, y todos sus estados de desarrollo son parasíticos. Ejemplos representativos de este grupo son: Hirschmanniella, Radopholus y Pratylenchus. Los semiendoparásitos, se caracterizan porque únicamente la parte anterior del nematodo penetra en las raíces, mientras que la parte posterior permanece en contacto con el suelo, el tamaño de los nematodos y la longitud del estilete son intermedios comparados con los endoparásitos y ectoparásitos. Estos nematodos se dividen en semiendoparásitos sedentarios (Tylenchulus semipenetrans, Rotylenchulus reniformis y Sphaeronema) y semiendoparásitos migratorios (Hoplolaimus y Helicotylenchus). Nematodos parásitos de la parte aérea de la planta Los ectoparásitos viven sobre la superficie de los tejidos del hospedante y se alimentan introduciendo el estilete en el interior de las células. Estos nematodos se alimentan principalmente sobre la epidermis de las células de hojas jóvenes, tallos y primordios florales. La mayoría de estos nematodos se puede encontrar atacando el follaje, como Anguina, Aphelenchoides y Ditylenchus. Como endoparásitos migratorios se consideran aquellos pueden penetrar completamente el tejido de la planta, se mueven dentro de los tejidos de tallos, hojas, primordios florales o semillas. Se conservan vermiformes cuando se mueven y alimentan a través de los tejidos. También pueden encontrarse en el suelo y las raíces y poseen un estilete moderadamente fuerte. En este grupo se consideran a Aphelenchoides, Bursaphelenchus y Ditylenchus. Síntomas inducidos en las plantas por nematodos que se alimentan del sistema radical Generalmente, los daños causados por los nematodos en las raíces se observan en la parte aérea de la planta como manchones con un crecimiento deficiente, clorosis, deficiencias nutrimentales (Figura 6), marchitez y muerte de plantas, debido a las alteraciones físicas y químicas que inducen los nematodos en las plantas, durante el proceso de alimentación (Figura 7). Los síntomas más importantes causados por nematodos fitoparásitos que atacan el sistema radical son menor cantidad y longitud de raíces, también inducen el desarrollo anormal de raíces como la excesiva ramificación de raíces secundarias como en plátano por Radopholus similis, las agallas en hortalizas inducidas por diversas especies de Meloidogyne (Figura 8), lesiones necróticas externas en plátano atacado por R. similis, raíces con acumulación anormal de partículas de suelo en guayabo por Meloidogyne spp., supresión del crecimiento radical en tomate por Meloidogyne spp. Es muy notorio el impacto de Meloidogyne en el cultivo de chile bell, en comparación donde se controló el nematodo agallador (Figura 9).

11 Figura 6. Síntomas típicos que induce el nematodo agallador en chile bell. Figura 7. Manchones de plantas de chile bell inducidos por el nematodo agallador.

12 Figura 8. Agallamiento radical inducido por el nematodo del género Meloidogyne. Figura 9. Diferencias en el desarrollo de las plantas de chile bell a consecuencia de la infección radical por Meloidogyne.

13 Síntomas primarios ocasionados por nematodos que atacan tejidos aéreos Los nematodos que infectan semillas, tallos, troncos y hojas son más específicos, y casi siempre sólo una especie de nematodo infecta la parte aérea de la planta, a diferencia del sistema radical, donde generalmente están presentes varios géneros y especies (Sasser, 1989). El daño mecánico en los tejidos aéreos es ocasionado por el movimiento del nematodo a través de las células; algunos nematodos secretan pectinasas que disuelven la lámina media, generando necrosis de los tejidos (Williams y Bridge, 1985). Referencias bibliográficas Agrios, G.N Plant pathology. 5th ed. Elsevier Academic Press, New York. Andrés, M.F., Pinochet, J., Hernández-Dorrego, A., Delibes, A Detection and analysis of inter-and intraspecific diversity of Pratylenchus spp. Using isozyme markers. Plant Pathol., 49: Castillo, P. & Vovlas, N Pratylenchus (Nematoda: Pratylenchidae): Diagnosis, biology, pathogenicity and management. Brill, leiden, Boston. Cenis, J.L Identification of four major Meloidogyne spp. By randon apmplified polumorphic DNA (RAPD- PCR). Phytopathology, 83: Godoy A. T. P., M. G. Yáñez J., F. Avendaño M., T. De J. Velásquez A Comportamiento de Meloidogyne en el cultivo de pepino (Cucumis sativus L.) tratada la semilla con oxamil. Resumen del XXVII Congreso Nacional de la Sociedad Mexicana de Fitopatología. 51 p. Godoy, A.T.P., Zavaleta-Mejía. E., Romero-Cova, S., Gómez-Aguilar, J.R., Rodríguez-Mejía M.L Etiología de la pudrición radical de la ocra (Hibiscus esculentus L.) en el Valla de Iguala, Guerrero. Revista Mexicana de Fitopatología, 8 (2): Hugot, J.P., Baujard, P. & Morand, S Biodiversity on helminths and nematodes as a fi eld of study: an overview. Nematology. 3: Lagunas, U. J. R., Godoy A. T. P., Yánez J. M. G., Gastélum L. R., Zazueta Z. C. y Ceceña D. C Efecto de oxamil en la producción de chile bell bajo condiciones de casa sombra. En: Memoria del VIII Congreso Internacional en Ciencias Agrícolas. Universidad Autónoma de Baja California, Instituto de ciencias Agrícolas. Pp Landa, B.B., Palomares-Rius, J.E., Vovlas, N., Carneiro, R.M.D.G., Maleita C.M.N., de O. Abrantes, I.M., Castillo, P Molecular characterization of Meloidogyne hispanica (Nematoda, Meloidogynidae) by phylogenetic analysis of genes within the rdna in Meloidogyne spp. Plant Dis., 92: Luc, M., Sikora, R.A. & Bridge, J Plant parasitic nematodes in subtropical and tropical agriculture. 2nd Edition. CABI Publishing. Mandani, M., Vovla, N., Castillo, P., Subbotin, S.A., Moens, M Molecular characterization of cyst nematode species (Heterodera spp.) from the Mediterraneum Basin using RFLPs and sequences of ITS-rDNA. J. Phytopathol., 152: Ornat, C., Verdejo-Lucas, S., Sorribas, F.J Effect of the prevuis crop on population densities of Meloidogyne javanica and yield cucumber. Nematropica, 27: Perry, R. & Moens, M Plant nematology. CAB International, London. Sasser, J.N Plant parasitic nematodes: The farmer s hidden enemy. University Graphics, North Carolina State University,Raleigh, North Carolina.

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