Curso: Manejo Integrado de Plagas. Epidemiología a Vegetal. Tema: Docente: Dr. L. Daniel Ploper

Transcripción

1 Universidad Nacional de Tucumán Facultad de Agronomía a y Zootecnia Curso: Manejo Integrado de Plagas Tema: Epidemiología a Vegetal Docente: Dr. L. Daniel Ploper

2 Temario Enfermedades de las plantas. Epidemiología. Concepto. Generalidades. Fitopatometría. Tasa epidémica. Epidemias monocíclicas y policíclicas. Curvas de progreso de la enfermedad. Fases de una epidemia. Estrategias de manejo y su relación con la epidemiología. Pronóstico y predicción. Evaluaciones de pérdidas. Modelos de simulación.

3 Enfermedades vegetales Fitopatología en la carrera de Ingeniero Agrónomo. Adquirir conocimientos sobre las enfermedades que afectan a los principales cultivos del país y la región, procurando un manejo integrado de los mismos. Las enfermedades de las plantas alteran sus raíces, tallos, hojas, flores, frutos y muchos de los productos derivados de ellas. Epifitias de enorme importancia social (hambre de Irlanda, a mediados del siglo XIX). Pérdidas por plagas, enfermedades y malezas: entre 25 y 55%. Pérdidas por enfermedades: entre 9 y 22%. La mayoría de las enfermedades de las plantas son de tipo infeccioso, es decir, se deben a la acción de otros seres vivos, como hongos, bacterias, virus y viroides, que adoptan una relación de parasitismo con la planta y así la enferman.

4 Epidemiología Uno de los temas más importantes en Fitopatología. Provee conocimientos básicos para encarar el manejo de las enfermedades vegetales. Objetivo final: manejo de las enfermedades. Manejo vs. Control. La mayor parte de la información que se adquiere en el cursado de Fitopatología debe estar en última instancia orientada a lograr un manejo eficiente de enfermedades.

5 Ciclo de una Enfermedad INFECCIÓN DESARROLLO DE LA ENFERMEDAD HOJA TALLO RAÍZ SEMILLA HOJA TALLO RAÍZ SEMILLA TRANSMISIÓN AIRE AGUA INSECTOS SEMILLA SUPERVIVENCIA SUELO RESTOS DE CULTIVO OTROS HOSPEDANTES SEMILLA

6 Ciclo de la sarna del manzano producida por Venturia inaequalis

7 Epidemiología La epidemiología es el estudio del incremento de una enfermedad en un cultivo en el tiempo y el espacio. Epidemia = Epifitia. El interés no está concentrado en la enfermedad de plantas individuales, sino en el desarrollo de la enfermedad, causada por poblaciones de patógenos, en poblaciones de plantas (epidemia).

8 Epidemiología Para qué conocer el modo como se desarrollan las enfermedades? El análisis de la dinámica de la epidemia provee la base teórica para delinear estrategias de manejo de enfermedades. Estas estrategias permitirán a los productores evitar, reducir o eliminar el daño causado por las enfermedades en un cultivo Se deben considerar los factores que afectan el desarrollo de las enfermedades: Interacción de un patógeno con un hospedante susceptible en un ambiente favorable y en un tiempo determinado.

9 Factores que Afectan el Desarrollo de las Enfermedades Hospedante Patógeno Ambiente Tiempo

10 La modificación de cualquiera de estos tres componentes puede reducir el impacto de la enfermedad Tiempo

11 Patosistema - Agrosistema - Agroecosistema - Ecosistema natural Patosistema se define como un hospedante y un patógeno individual (hongo, bacteria, virus, viroide, fitoplasma, etc.). Ejemplos: Cercospora sojina-soja, Diaporthe citri-limón. Agrosistema incluye todos los cultivos y patógenos que figuran en la secuencia de cultivos de un productor. El agroecosistema incluye el clima, otras partes bióticas del sistema (insectos, microorganismos, animales, etc.), y el suelo. Hay diferencias importantes entre un agroecosistema y un ecosistema natural Regulación interna vs. Regulación externa.

12 1. Patometría (o Fitopatometría) Patometría es la ciencia o el arte de medir niveles de enfermedades vegetales. Obtención de datos cuantitativos de la presencia y desarrollo de enfermedades. Primer paso para comprender la relación entre enfermedad y pérdidas. Aplicaciones: a) Decidir prioridades en investigación y extensión (organismos oficiales). b) Definir prioridades en ventas y en investigación y desarrollo (empresas privadas). c) Evaluaciones a cargo de patólogos y mejoradores (búsqueda de resistencia varietal). d) Evaluaciones de agroquímicos a campo y/o invernáculo. e) Estudios epidemiológicos.

13 Incidencia (o Frecuencia) 2. Definiciones Incidencia es la proporción (o porcentaje) de unidades enfermas. Las unidades pueden ser plantas completas u órganos (tallos, raíces, frutos, etc.). Es una medida cualitativa. I (%) = Número de unidades enfermas ( x 100) Número total de unidades Fácil de medir Rapidez Ventajoso cuando: todas las unidades son igualmente afectadas se trata de enfermedades sistémicas las lesiones son muy numerosas para contar la enfermedad afecta la calidad da idea de severidad Prevalencia Similar a incidencia, pero en este caso las unidades son lotes o campos. Severidad (o Intensidad) Se refiere al nivel promedio de enfermedad de una unidad. Se lo expresa como el área o volumen de tejido vegetal que está enfermo, usualmente en referencia al área o volumen total (en %). Es una medida cuantitativa.

14 3. Medición de Enfermedades Métodos Directos Valoraciones visuales de las enfermedades (en relación a un estándar definido). Método subjetivo, que se apoya en la capacidad del ojo humano de distinguir categorías de áreas afectadas.

15 Se pueden usar escalas cualitativas (muy utilizadas en trabajos de mejoramiento). Por ejemplo, para evaluar la reacción de cultivares de trigo a la roya de la hoja, se utiliza una escala de tipos de infección con categorías que van desde la ausencia de una reacción visible hasta lesiones con abundante esporulación o sin bordes cloróticos. A menudo se le asigna números a cada categoría para acelerar el proceso de recolección de datos: 0, 0 +, 1, 2, 3, etc.

16 Las escalas cuantitativas son adecuadas para conjuntos de síntomas de enfermedades que son similares en tipo, pero difieren solamente en la cantidad. a) Para órganos individuales: Escalas de Enfermedad (descripción verbal y numérica de las diferentes clases) Diagramas de Area Estándar (descripción ilustrada de cada clase) b) Para plantas enteras, parcelas, lotes: Escalas de Campo (claves descriptivas preparadas para una rápida valoración de las enfermedades en cultivos, o sea poblaciones de plantas)

17 Diagramas de Area Estándar Conjunto de dibujos (o fotos) que proveen una ilustración esquemática de los grados de la escala propuesta. Escala de Cobb, para evaluación de la roya de la hoja del trigo. Fue preparado por N. A. Cobb en 1892, y contiene 5 grados de severidad de la enfermedad: 1, 5, 10, 20, y 50%. Posteriormente modificado por Melchers y Parker (1922) y por Peterson y otros (1948), quienes le asignaron un valor de 100% al 37% de porcentaje real de área infectada, que ellos determinaron que era la máxima infección posible bajo condiciones de campo.

18 Diagramas de Area Estándar

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23 Roya de la soja

24 Standard area diagram proposed by pathologists from the National Soybean Rust Program Ploper et al Propuesta de protocolo para muestreo y evaluación de la roya asiática de la soja en Argentina. Pages in: Actas del Mercosoja 2006.

25 Mancha ojo de rana de la soja

26 Escala mancha ojo de rana GRADO 1 SIN SINTOMAS GRADO 2 Severidad < 1% 5% GRADO 3 Severidad 6% 25% GRADO 4 Severidad 26% 50% GRADO 5 Severidad > 50%

27 Mancha anillada de la soja

28 Escala mancha anillada GRADO 1 GRADO 2 GRADO 3 GRADO 4 GRADO 5

29 Reproducción n del Patógeno y Desarrollo de Epidemias (I) Epidemia: incremento de una enfermedad en una población de plantas (en el tiempo y el espacio). La dinámica de una enfermedad está directamente afectada por: el tiempo requerido para el crecimiento y la reproducción del patógeno su modo de dispersión. Todos los patógenos producen unidades (propágulos) a través de las cuales son dispersados y mediante los cuales incrementan sus poblaciones. Si la reproducción ocurre sólo una vez en la temporada, cada propágulo participa en un solo ciclo de patogénesis en dicha temporada.

30 Reproducción n del Patógeno y Desarrollo de Epidemias (II) Ciclo de patogénesis = abarca desde la dispersión de propágulos hasta la producción y posterior dispersión de propágulos a partir de lesiones establecidas por aquellos. Reproducción una vez en la temporada = un solo ciclo de patogénesis. Reproducción varias veces por temporada = varios ciclos de patogénesis. El número de ciclos de patogénesis por temporada afecta la dinámica de la enfermedad. Esto nos permite separar a los patógenos en monocíclicos y policíclicos.

31 Reproducción n del Patógeno y Desarrollo de Epidemias (III) Los patógenos monocíclicos son aquellos que completan parte o todo un ciclo de patogénesis en una temporada, y por lo tanto tienen una sola generación por temporada. Ejemplos: patógenos que causan podredumbres de raíz (Pythium, Rhizoctonia, etc.), carbones (Ustilago, Tilletia, etc.). Los patógenos policíclicos son aquellos que tienen más de una generación por temporada. Algunos tienen muchas generaciones por año, y por lo tanto producen propágulos casi continuamente, obviamente condicionados por el ambiente. Ejemplos: la mayoría de los patógenos que son dispersados por el aire (Cercospora, Puccinia, Alternaria, etc.). Tanto los patógenos monocíclicos como los policíclicos pueden causar enfermedades de importancia.

32 Enfermedades causadas por patógenos monocíclicos clicos Carbón de la caña de azúcar Ustilago scitaminea

33 Enfermedades causadas por patógenos monocíclicos clicos Síndrome de la muerte súbita Fusarium solani f. sp. glycines

34 Enfermedades causadas por patógenos policíclicos clicos Roya de la caña de azúcar Puccinia melanocephala

35 Enfermedades causadas por patógenos policíclicos clicos Roya de la soja Phakopsora pachyrhizi

36 Enfermedades causadas por patógenos policíclicos clicos Cancrosis de los citrus Xanthomonas axonopodis pv. citri

37 Curvas de Progreso de la Enfermedad (CPE) Las curvas de progreso de la enfermedad (CPE) son representaciones gráficas de la intensidad de la enfermedad en función del tiempo. A través de estas curvas se pueden caracterizar las interacciones entre el patógeno, el hospedante y el ambiente, evaluar estrategias de control, y estimar niveles que alcanzará la enfermedad. Tres fases: - inicial o exponencial - intermedia o logística -terminal Porcentaje de la enfermedad Días

38 Curvas de Progreso de la Enfermedad (CPE) Propiedades de la curva: - ubicación - tasa de incremento - nivel final de la enfermedad - forma de la curva

43 Curvas de Progreso de la Enfermedad (CPE) Area Bajo la Curva del Progreso de la Enfermedad (ABCPE): - Permite caracterizar a la epidemia a lo largo del ciclo. - El valor se lo obtiene a través del método de integración trapezoidal, mediante la siguiente fórmula: ABCPE= [ (x i + x i+1 ) /2](t i+1 -t i )

44 Análisis de las Propiedades de las CPE Modelos matemáticos para ayudar en el análisis e interpretación de esta dinámica (representación de la dinámica en forma de ecuaciones). Ecuaciones para patógenos monocíclicos y para patógenos policíclicos. El valor de estos modelos es que reflejan los niveles iniciales de inóculo (x 0 ), los niveles de resistencia del hospedante, la agresividad del patógeno, las condiciones ambientales, el efecto de los fungicidas, etc. Tasa epidémica: pendiente de la recta que se obtiene al linearizar la curva de progreso de la enfermedad mediante transformaciones logarítmicas. Representa el cambio en los niveles de enfermedad por unidad de tiempo.

45 Porcentaje de enfermedad Días CPE para patógenos monocíclicos Transformación logarítmica: ln x/(1-x) y x Días Tasa epidémica r = y / x

46 Porcentaje de la enfermedad Días CPE para patógenos policíclicos Transformación logarítmica: ln x/(1-x) x y Días Tasa epidémica r = y / x

47 A través del análisis de la tasa epidémica, se pueden hacer avances en el estudio de las epidemias y en la evaluación de las prácticas de control. Las tasas epidémicas son modificadas como consecuencia de las prácticas de control que implementa el hombre, tales como resistencia varietal, control químico, prácticas culturales, ambientes diferentes, etc. Ejemplo: Efecto de la rotación de cultivos en una enfermedad monocíclica.

48 Ejemplo: Efecto de la rotación de cultivos en una enfermedad policíclica. Ejemplo: Efecto de la resistencia varietal o el uso de fungicidas en una enfermedad policíclica.

49 Mancha ojo de rana Cancro del tallo Soja: Resistencia varietal Enfermedades de fin de ciclo Roya de la soja Soja: Control químico

50 Relación con Estrategias de Manejo de Enfermedades Las estrategias de manejo dependerán si el patógeno es monocíclico o policíclico. Monocíclicos: El nivel de la enfermedad está directamente relacionado con la población del patógeno a comienzos de la temporada. Relación directa (aritmética) entre inóculo inicial (x 0 ) y nivel final de la enfermedad. Policíclicos: Incremento exponencial de la enfermedad (por la producción de inóculo durante la misma temporada). Las estrategias deben seleccionarse sobre la base de la relación entre x 0 y el subsiguiente desarrollo de la enfermedad.

51 Relación con Estrategias de Manejo de Enfermedades Para patógenos monocíclicos: Lo más apropiado son estrategias que reduzcan la cantidad y eficacia del inóculo inicial (x 0 ). Para patógenos policíclicos: Reducir cantidades grandes de inóculo inicial (x 0 ) y/o limitar las tasa de incremento de la enfermedad (r). Con una tasa (r) alta, reducir x 0 no tendrá mucho impacto. Con un tasa (r) moderada, sí habrá efecto en reducir x 0. Ejemplos de prácticas para reducir x 0 : Físicas (solarización, vapor, quemado, etc.), químicas (tratamiento suelos y semillas), culturales (rotación de cultivos, enmiendas, etc.). Ejemplos de prácticas para reducir r : Resistencia varietal, agroquímicos.

52 1) Estudios epidemiológicos Estudio del progreso de la enfermedad 2004/05 vs. 2005/06 Análisis del cultivar 1 en diferentes localidades en 2005/06 y 2006/07 Análisis de cultivares en una misma localidad en 2005/06 y 2006/07

53 Localidades de Tucumán y Sgo. del Estero donde se estudió el progreso de la roya Puesto del Medio Rapelli La Cruz Monte Redondo El Palomar Isca Yacú

54 Campaña 2005/ Incidencia Severidad Porcentaje R5,3 R5,4 R5,5 R6 R6 R8 28-febr 13-marz 22-marz 28-marz 4-abri 12-abri Evolución de incidencia y severidad de roya desde su detección hasta el 12 de Abril de Lote sin fungicida. Puesto del Medio, Burruyacú, Tucumán.

55 Campaña 2005/ Incidencia Severidad Porcentaje R4 R5 R5,3 R5,5 R6 R6 21-Mar 28-Mar 05-Abr 19-Abr 21-Abr 27-Abr Evolución de incidencia y severidad de roya desde su detección hasta el 27 de Abril de Lote sin fungicida. San Agustín, Cruz Alta, Tucumán.

56 Comparación 2004/05 vs. 2005/06 Progreso de la roya en La Cruz, Burruyacú. Cultivar 1 (GM VIII) camp2004/05 camp 2005/06 Cultivar 1 28/02 10/03 20/03 30/03 10/04 20/04 30/04 10/05 Fecha Campaña T50 (dds) Yf (%) r ABCPE 2004/ ,0 0,0432 b 61 b 2005/06 0 3,5 0,0989 a 1026 a

57 Cultivar 1 en 2005/06 La Cruz, Rapelli, Isca Yacú y El Palomar. Cultivar 1 (GM VIII). 2005/06. Localidad r ABCPE La Cruz a 1025 b Rapelli b 3000 a Localidad r ABCPE Isca Yacú b 525 b El Palomar a 1326 a

58 Cultivar 2 en 2005/06 Puesto del Medio y Monte Redondo. Cultivar 2 (GM VIII). 2005/06. Cultivar Localidad r ABCPE Cultivar 2 Puesto del Medio a 1845 a Monte Redondo a 1585 a

59 Cultivar 2 vs. Cultivar 3 en 2005/06 Puesto del Medio. Cultivar 2 y Cultivar 3 (GM VIII). 2005/06. r 3 Cultivar T50 1 (dds) Yf 2 (%) Temprana Tardía ABCPE 4 (hasta 28/03) (desde 28/03) ,0909 b 0,1047 a b ,1216 a 0,0655 b 3265 a

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61 Campaña 2006/07 Progreso de incidencia y severidad de roya desde su detección hasta el 14 de Abril de Lote sin fungicida. Puesto del Medio, Burruyacú, Tucumán. 100 Incidencia Severidad ,3 2 R 5,2 R 5,3 R 5,5 R6 15-Mar 22-Mar 05-Abr 14-Abr

62 Riesgo climático para roya de la soja Criterio de Riesgo Climático Riesgo HMF T.Med.MF Alto > Alto > Moderado 6 a ó Ligero >6 <11 ó >28 Bajo <6 ----

63 Riesgo climático roya de la soja Rapelli - Comparación entre Marzo-Abril 2006 y Marzo-Abril % 34% 30% 52% 21% 15% 3% RAPELLI 2006 RAPELLI 2007 ALTO Moderado Ligero Bajo

64 Cultivar 2 vs. Cultivar 3 en 2006/07 Puesto del Medio. Cultivar 2 (GM VIII) y Cultivar 3 (GM VIII). 100 Cultivar 2 Cultivar ,3 0,5 Severidad (%) 15/03/07 17/03/07 19/03/07 21/03/07 23/03/07 25/03/07 27/03/07 29/03/07 31/03/07 02/04/07 04/04/07 06/04/07 08/04/07 10/04/07 12/04/07 14/04/07 16/04/07 18/04/07 20/04/07 22/04/07 24/04/07 AUDPC Cultivar ,10 Cultivar Munasqa 2 881,75

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66 Progreso de la roya de la soja Porcentaje Incidencia Severidad R5,3 R5,4 R5,5 R6 R6 R8 Porcentaje Incidencia Severidad R5.5 R6 R6 R7 28-feb 13-mar 22-mar 28-mar 04-abr 12-abr 29-mar 06-abr 12-abr 19-abr Campaña 2005/06 Campaña 2009/10 Evolución de incidencia y severidad de roya. Lote sin fungicida. Puesto del Medio, Burruyacú, Tucumán.

67 Pronóstico y Predicción Los pronósticos de enfermedades son predicciones de probables epifitias o incrementos en los niveles de enfermedades. Orientación en el uso de técnicas de manejo, evitando la aplicación innecesarias de ciertas medidas (por ejemplo, de fungicidas). Los criterios para el pronóstico se basan en el análisis de las observaciones de incidencia de enfermedades y su correlación con las condiciones ambientales. El pronóstico es útil cuando: La enfermedad es altamente variable en su incidencia (importante y esporádica). Tiene un alto costo de control. Existen métodos para una respuesta rápida y flexible (por ejemplo, fungicidas efectivos). Existe un rápido ritmo de incremento de la enfermedad. Existen vías de comunicación efectiva con los productores.

68 Tipos de Sistemas de Predicción Dependen de las características epidemiológicas de la enfermedad. Si el inóculo inicial (x 0 ) es importante, una estimación de este inóculo puede ser usada para predecir la enfermedad (para monocíclicos, o aquellos policíclicos con un x 0 grande o con pocas generaciones). Para la mayoría de las enfermedades policíclicas es importante predecir la velocidad de estos ciclos (tasa epidémica, r ).

69 Métodos para la medición de inóculo inicial Mediciones directas Ejemplos: * estimar número de esclerocios de Sclerotium rolfsii * trampas caza esporas para Alternaria solani en papa * parcelas trampa (siembra anticipada); roya - trigo en Oklahoma Mediciones indirectas Ejemplo: * examen de suelo en invernáculo Análisis de las condiciones ambientales que afectan la supervivencia y/o eficacia del inóculo. Ejemplos: * sarna del manzano * Erwinia stewartii -maíz Posible arribo de inóculo Ejemplo: * análisis de tendencias de vientos/tormentas; roya-trigo en India * análisis de tendencias de vientos/tormentas; roya-soja en EE.UU.

70 Métodos para la medición de r Estos métodos están basados en la producción de inóculo secundario Métodos ambientales Se desarrollaron varios de estos métodos para la predicción del tizón tardío de la papa. Ejemplos: * Método de los días favorables * Métodos de los valores de severidad (Hyre, 1960; Wollin, 1962) * Blitecast Trampas caza esporas Ejemplo: * Cercospora apii en apio (en Florida se pulveriza normalmente entre 20 y 35 veces; con estas mediciones se logró reducir entre 5 y 15 aplicaciones)

71 Pérdidas Potenciales por Enfermedades en Soja (raíces y tallos) Podredumbre de la raíz y base del tallo 100 % Tizón por Sclerotium 30 % plantas Podredumbre carbonosa del tallo 77 % plantas Podredumbre húmeda del tallo 55 % Podredumbre marrón del tallo 44 % Síndrome de la muerte súbita 80 % Cancro del tallo 100 %

72 Pérdidas Potenciales por Enfermedades en Soja (follaje, vainas, semillas) Mancha marrón 15 % (34 %) Tizón y mancha foliar por Cercospora 30 % Mancha anillada 32 % Mancha ojo de rana 66 % Mildiú 8 % Oídio 35 % Antracnosis 100 % Tizón de la vaina y del tallo SD Podredumbre de semilla por Phomopsis SD Mancha púrpura de la semilla SD

73 Evaluación de Pérdidas La estimación de pérdidas provee un dato importante sobre el impacto de cada enfermedad. Para desarrollar medidas de control racionales y económicas, ya sea mediante cultivares resistentes o el uso de fungicidas, es necesario darle una magnitud a las pérdidas para que se la pueda relacionar con los beneficios logrados con la aplicación de la técnica de control. La evaluación de pérdidas depende de modelos que puedan ilustrar la interacción entre patógeno, hospedante y ambiente, que resulta en disminución de los rendimientos. Un modelo es una representación simbólica de un sistema enfermedadpérdida, mediante el cual se pueden predecir pérdidas en base a parámetros tales como severidad de la enfermedad.

74 Modelos de Evaluación de Pérdidas a) Modelos con un único predictor Estos modelos se basan en el concepto de que existe una alta correlación entre pérdida de rendimiento y el nivel de la enfermedad en un momento determinado del ciclo del cultivo. También llamados modelos de punto crítico o de punto único. Por ejemplo, en el caso de la roya negra del trigo, el modelo es: % Pérdida = -25, ,17 ln (X), donde X = % severidad de roya al estadío de ¾ berry stage b) Modelos con multiples predictores Predicen pérdidas usando variables derivadas de una secuencia de evaluaciones durante el progreso de la enfermedad. Por ejemplo, para tizón tardío de la papa, existe una ecuación original con 14 términos (X 1, X 2,..., X 14 ) que explica el 97,6% de la variación en las pérdidas. c) Modelos integrales Estos modelos predicen pérdidas usando como variables integrales o sumatorias de las severidades a lo largo de un período definido de crecimiento del cultivo (por ejemplo Area Bajo la Curva del Progreso de la Enfermedad (ABCPE). Por ejemplo, el modelo para la mancha foliar por Cercospora en caupí (sumatoria de enfermedad luego de floración): % Pérdida = 0,43 ABCPE - 14,95

75 L.D. Ploper L.D. Ploper