Los nematodos parasitos del cafeto. Benoît Bertrand François Anthony Hervé Etienne Edgardo Alpizar Philippe Lashermes Luc Villain

Transcripción

1 Los nematodos parasitos del cafeto Benoît Bertrand François Anthony Hervé Etienne Edgardo Alpizar Philippe Lashermes Luc Villain

2 Brevehistoriadel Café y de los nematodos

3 Diversidad de las especies de café

4 Plagas/ enfermedades presentes en Africa Roya Nematodos Colletotrichum kahawae Broca Trachéomycosis

5 El cafeto / Los nematodos nativos de America Especies polífagos: arboles nativos, malezas, tomate, chile.

6 Nematoides = Grupo importante : 2 después de los insectos - Vida libre (mar, aguas dulces, materia organica) - Parasitos de animales (Insectos... Mamíferos) - Parasitos de plantas Classificacion de los principales nematodos fitoparasitos: Phylum: Nematoda Classe: Secernentea Ordem: Tylenchida, (Aphelenchida, Dorylaimida, Diphterophorina) Famílias: Pratylenchidae, Meloidogynidae, Heteroderidae Pérdidas economicas : banano, papas, frutales, sugar beet, hortalizas. Los nematodos mas importantes para el café : - Nematodos agalladores Meloidogyne spp. - Nematodos lesionadores Pratylenchus spp.

7 Nematodos agalladores Sintomas faciles de reconocer : Producion de agallas ---corchosis M. paranaensis M. exigua

8 Nematodos lesionadores (Pratylenchus) Lesionador : sintomas no caractéristicos presencia subestimada

9 Modo de alimentacion de los nematodos de plantas Estilete: - Penetracion en la raiz - Fora la células - Excrecion de enzimas - alimentacion (succion)

10 Aparato sensorial Modo de orientacion Exsuda de la planta Planta Quimioreceptores del nematodo

11 Los dos principales generos de nematodos del cafeto : biologia diferentes Nematodos de lesiones Pratylenchus spp. migratórios Nematodos de agallas Meloidogyne spp. sedentários j2 j2 j3 j4 + j3 j4 Consequencias sobre las estratégias de control

12 Gran diversidad interespecifica dentro de cada uno de esos generos

13 Meloidogyne spp. Nematodos de agallas M. incognita M. paranaensis M. exigua M. coffeicola Brasil (Paraná, São Paulo) ampliamente distribuido entre los trópicos sobre otros cultivos. Pb de identificacion Brasil (Paraná, São Paulo, Minas Gerais), Guatemala Brasil (Minas Gerais, Rio de Janeiro), espécie americana : presente en muchos paises de los trópicos americanos. Brasil (Parana, São Paulo, Minas Gerais)

14 Meloidogyne incognita Distribucion:? - en café : Brésil (Parana, San Pablo) Diversidad intraespecifica: - Razas fisiologicas (4): r1 & r4 poco patogenicas r2 & r3 muy patogenicas Nematodos polifagos

15 Meloidogyne exigua - Especie americana - La mas encontrada en café : de Brazil hasta Centro América - La menos agresiva dentro de las especies de café - Diversidad intra-especifica (?) Conviviencia possible con manejo adecuado

16 W. Gonçalves Meloidogyne paranaensis Descripcion reciente en café en el Parana, Brazil (Carneiro, 1996) Sintomas de corchosis (Associacion nematodo + Fusarium?)

17 Guatemala Brésil Distribucion : - Brazil [Parana, San Pablo y ahora Minas Gerais - Guatemala : - Hawaï: M. konaensis (Eisenback et al. 1995) sur café (responsable de la corchosis /café????) - Mexico Chiapas : Corchosis a Xalapa? M.i. ou M.p.?

18 Meloidogyne arabicida Especie unicamente presente en Costa Rica Problematica similar a M. paranaensis: - Etiologia / fuerte poder pathogenico

19 Gracias a nuevas herramientas se extiende los conocimientos sobre la diversidad de los Meloidogyne spp parasitos de los cafetos Descripcion reciente de M. izalcoensis en el Salvador Meloidogyne sp. «pseudoarenaria» en Guatemala

20 Pratylenchus spp. nematodos de las lesiones P. brachyurus : Partenogenetico P. coffeae : Complejo de especies/ en Guatemala: P. coffeae >>> 4 especies P. jaehni : Principal parasito de la Citricultura paulista Misma espécie en café? Otras espécies???

21 Pratylenchus causa importantes danos en viveros y/o plantaciones de Coffea arabica en muchos paises (Sur-Este Asia e CentroAmerica). Control Pratylenchus inoculum Recientes observaciones de Pratylenchus sp. Con alto grado de patogenicidad en C. arabica en Brazil (Sao Paolo state). Importante daño en C. canephora cv. Robusta en Indonesia.

22 2 especies collectadas sobre café en Guatemala. Las dos presentan un alto nivel de patogenicidad en C. arabica. Epecie 1 P. pseudocoffeae Especie 2 P. coffeae

23 slm d N 2 Buena Vista N 4 Moca sll dl Pratylenchus pseudocoffeae Pratylenchus gutierrezi sll N 1 Chamtaca N 3 Chitalon dl slm Pratylenchus coffeae Pratylenchus loosi

24 campos laterales ano campos laterales ano campos laterales ano campos laterales ano N 2 Buena Vista N 4 Moca N 1 Chamtaca N 3 Chitalon P. pseudocoffeae P. loosi P. coffeae

25 10 µm N 2 Buena Vista N 4 Moca P. pseudocoffeae P. gutierrezi N 1 Chamtaca N 3 Chitalon P. coffeae

26 Test Chit Moca Cham Test Chit Moca

27 Nematodos en América Latina Table 1. Main species of root-knot nematodes observed on C. arabica in Latin America and classed according to the nature of the damage severity: + = existence of galls and decrease in production; ++ = existence of galls, necrosis and generalized weaking of the tree with some tree deaths; +++ = existence of galls and corky roots ( corchosis ), generalized weakening of the tree followed by death. Species Countries Importance of distribution Damage Pathogens associated References where severity with symptoms reported M. exigua Brazil Venezuela Colombia Costa-Rica Nicaragua Honduras Widely distributed Widely distributed Widely distributed Widely distributed Widely distributed Widely distributed + none Lordello (1972) Esbenshade & Triantaphyllou (1985) Flores & López (1989) Hernandez et al (2004a) M. arenaria El Salvador Limited ++ none Bertrand et al (2000b) M. izalcoensis El Salvador Limited ++? Carneiro et al (2005) Hernandez et al (2004a) M. arabicida Costa Rica Very limited +++ Fusarium oxysporum López & Salazar (1989) Bertrand et al (2000a) M. incognita Brazil El Salvador Puerto Rico Hawaii large limited limited limited +++ Fusarium oxysporum Esbenshade & Triantaphyllou (1985) Carneiro et al (2000) Negron et al (1989) M. paranaensis Brazil Large +++ Suspected Carneiro et al (1996) Guatemala* Hawaii Large Large Suspected Suspected Carneiro et al (2004)

28 Brazil Guatemala- Salvador- Hawaï: Problemas importantes y graves Costa Rica/Mexico: Problemas importantes Tiende a ser grave (M. arabicida) Nicaragua- Honduras- Colombia- Venezuela Peru : Problemas menores Explicaciones: a) Intensificación del cultivo b) Viveros

29 Perdidas y daños

30 Produccion (kg de café cereza / ha) Relacion entre produccion e Niveles de populacion de Pratylenchus sp Y = * X r 2 =0,87; P = 0,001 Parasito altamente nocivo 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 Poblaciones promedias de Pratylenchus durante los 3 años anteriores a las cosechas

31 Datosrequeridospara unaevaluación cuantitativa de las pérdidas A nivel nacional: Estimar las superficies

32 Distribucion geográfica de los generos Pratylenchus y Meloidogyne en café N Zonas de producion de café Pratylenchus Meloidogyne Pratylenchus + Meloidogyne Número de propriedades agrícolas por departamento (= província) 1-5 fincas 5-10 fincas fincas > 20 fincas Laboratório de diagnóstico de ANACAFE

33 A nivel de la finca: establecer los sintomas a través de un examen visual Solamente agallas? Agallas con corchosis? Necrosis? Sintomas poco grave a muy grave

34 Por cada tipo de sintomatologia, establecer una escala de daños Escala de 0-5 por ejemplo

35 Al nivel de la finca: evaluación cuantitativa de las pérdidas Estimación de las areas infestadas dentro de la finca Estimación de la intensidad de la infestación Ecuación % de perdidas= (N2V2+N3V3+N4V4+N5V5) - N1V1 x 100 Valor V Condición Número plantas (N) N5V5 V1 Ningún sintoma N1 Por lote de 20 arboles y 5 veces por /ha V2 Amarillamiento N2 V3 Malnutricion y sintomas radicales N3 V4 No produce N4 V5 Planta muerta N5

36 Estimar los niveles de infestacion - Muestra para análisis en laboratorio : 1, 10, 100 gramos de raices infestadas? + x 20

37 Tomar en cuenta los metodos para conteos Centrifugation-flottation (laborious) Nebulization method (2-3 conteos/8-12 dias). Mejor extracción.

38 Interpretar un analisis de nematodos Table 1: Statistical parameters for Pratylenchus spp. and Meloidogyne sp. populations in the two study plots Guatemala Costa Rica Pratylenchus M. paranaensis Pratylenchus M. exigua Number Mean Variance Standard deviation Minimum Maximum Perdidas Muy importantes Muy importantes Poco importante 15-20% producción

39 Cumulativo quincenal de lluvias (mm) Tomar en cuenta las dinamicas anuales de populaciones N 2 Buena Vista 450 m BNL PS2 PS1 PS Année 4 J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D Année 1 PL PL PS1 PS PS2 PL PL PS PS1 PL PS2 Année 2 Année 3 PS1 PS2 A S O N D J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D J F M A M J J Année 1 N 4 Moca 1200 m BNL BNL BNL Année 2 Année 3 PL BNL BNL BNL Nematodos / gramo de raiz

40 2002. Meloidogyne exigua. Dinamica Heredia (Costa Rica), agosto Agosto

41 Interpretar un analisis de nematodos: Variaciónes anuales, funcción al desarollo de la planta M. exigua individuals / g root Catuai (S) Xw Hybrid (IR) Year Evolution of M. exigua population under field conditions (Trial 2). Average number of individuals / g root on young trees (planted in June 2001) of two Arabica varieties: susceptible homozygous cv. Catuai and intermediate resistant Xw F1 hybrid clone at La Hilda State, Poas de Alajuela, Costa Rica (sampling was assessed in December of years ).

42 Tomar en cuenta la evolución de los daños Nem/10 g de raiz

43 En ciertas fincas, tomar en cuenta las competiciones entre los dos generos dentro de las parcelas estudiadas Relaciones entre populaciones de M. exigua e Pratylenchus sp. (Costa Rica) P1 M3 1 0,8 0,6 0,4 P3 0,2 M ,5-0,2 0 0,5 1 1,5-0,4-0,6-0,8 M2-1 P2-1,2

44 Estrategias de lucha 1 - Agronomicas

45 Estrategias de lucha agronomica Rotación de cultivo 2 años son necesarios. Cultivar con frijol, sorgho, higuerilla (imún), arachis pintoide

46 Viveros sanos Bolsa = riesgo de tierra infestada Sustrato inerte: libre de nematodos Ojo! viveros comerciales de bolsa: verificar presencia de nematodos

47 Base del Manejo agronomico para cafetales establecidos infestados Los nematodos compiten para el Crecimiento Azucares translocation N & Ca translocation Reduccion de la absorpción de Zinc, Cobre, Fe.. Incrementar la fertilización? Aliviar los estrés

48 Intensificacion = fragiliza el sistema de produccion heterogeneidad (diversidad) rotacion homogeneidad (uniformidad) monocultivo Menos estrès Aumenta los estrés Productividad debil pero estable (menos quimicos) Productividad elevada pero fragil (mas quimicos)

49 Cuando aliviar el estrès? Proteger el suelo, Mantener humedad y evitar la destrucción de la materia organica durante la época seca Aplicar nutrientes Development of the perisperm Development of the endosperm Pericarp maturation Development of the perisperm Apenas las primeras lluvias Development of the endosperm Pericarp matu e ps pc e ps pc ST5 ST6 ST7 ST2 ST3 ST4 ST Stage Name: Time (days) : ST5 ST6 ST7 ST2 ST3 ST4 ST

50 Manejo integrado Aporte de Materia orgánica Sombra Regulador de las agresiones climáticas (temperaturas extremas, higrometrías bajas) Aporte de Materia orgánica Cafeto Programas de fertilización Fertilizaciones con Nitrógeno Abonos orgánicos Control del ph Microclima regulado de la plantación Fisiología de la planta Características del suelo físicas químicas microbiológicas = Fertilidad Comunidad de nematodos Resistencia a nematodos Nutrición Sistema radicular Micorizas Micro- flora y fauna antagonistas Abonos orgánicos

51 Productos quimicos o biologicos Extractos de planta (?) Bacterias (en estudio) Nematicidas Toxicidad elevada Costos elevados Baja eficiencia en cafetales establecidos

52 Luchagenéticaa través de cultivares resistentes

53 Resumén de varios años de pruebas de resistencia Susceptibles a Pratylenchus Tolerantes a Pratylenchus Arabica cultivados Arabica Silvestres Catimor Sarchimor Robusta X Susceptible a todos los nematodos Susceptible a Exigua Existe R a Arabicida e Paranensis Existe R a Exigua Resitente o Tolerante a todos los nematodos Meloidogyne conocidos Híbrido F1 tienen R a Exigua y Paranaensis

54 Resistencia a Pratylenchus: Alto grado de patogenecidade, sobre todos los cultivares de C. arabica o los cafetos de Etiopes o Yemen.

55 Injertacion sobre C. canephora (40 años en Guatemala) Lucha genética empirica sin seleccion pero buenos resultados en el campo contra Pratylenchus spp.

56 Efficiencia de la injertacion sobre C. canephora para el control de Pratylenchus sp. 1 Pratylenchus root density / g Average of Pratylenchus density in roots from year 2 to year 6 after planting 0 Ungrafted without chemical Ungrafted with chemical Grafted without chemical Grafted with chemical

57 Productividad de injertado vs no-injertado Yield (x1000 kg per ha) b b a a b b a a b b a a Harvests (years after planting) Ungrafted without chemical Grafted without chemical Ungrafted with chemical Grafted with chemical

58 Mortalidad Plant mortality rate (%) a a a a b b b b b bc c n.s. b b b c c Years Ungrafted without chemical Grafted without chemical Ungrafted with chemical Grafted with chemical

59 Desarollo de una variedad porta-injerto ( ) La variedad Nemaya

60 Necrosed roots (%) Pruebas de resistencia a Pratylenchus sp. 1 a 5 descendencias de C. canephora Root damage and Pratylenchus reproductive fitness 120 dpi (P i = 100) Nematodes/g of roots T 3755 (1-1) T 3753 (1-1) T 3754 (1-1) T 3759 (2-2) T 3751 (1-2) CATUAI C. Canephora progeny Progeny Females females

61 Parallel selection scheme for resistance to RKN T 3751 (1-2) : Resistente a differentes Meloidogyne agalladores: Meloidogyne spp. from Brazil Meloidogyne spp. from Guatemala and Salvador T 3561 (2-1) : Origin of rootstock cv. Apoata en Brazil Resistente a M. incognita Resistente a differentes agalladores de Centro America Meloidogyne spp. de Guatemala y Salvador M. arabicida y M. exigua de Costa Rica X T3751 x T3561 = cultivar Nemaya Hibrido de Canephora resistente a nematodos

62 Variedad porta-injerto Nemaya Variedad multiresistente

63 Variedad porta-injerto Nemaya

64 Ungrafted coffee trees Grafted coffee trees

65 Descendencias de Nemaya vs Robusta no seleccionado 6 5 a 4 month Plantlets Inoculum : 600 nematodes Evaluation at 90 dpi Pf (thousands) b Caturra "Robusta" T3561 (2-1) x T3751 (1-2) Nemaya progenies b c T3751 (1-2) x T3561 (2-1)

66 Dinamica de penetracion de 2 Pratylenchus spp. sobre C. arabica vs C. canephora cv. Nemaya Nematodes in roots a a a b b b b b b b Hours after inoculation of 300 nematodes a a Pratylenchus sp.1 / Catuai Pratylenchus sp.2 / Nemaya Pratylenchus sp.2 / Catuai Pratylenchus sp.2 / Nemaya

67 Presencia de muchos polyfenoles en raices de cv. Nemaya (nunca observado en raices de C. arabica) sin nematodos Factor de resistencia constitutiva a Pratylenchus.

68 Recomendaciones para el uso de variedades resistentes en Nicaragua En Nicaragua las infestaciones solamente con M. exigua son frecuentes: En caso de infestación con M. exigua solamente: algunas variedades Sarchimor e los F1 siguientes son resistentes. Resistentes Susceptibles IAPAR59 T5296 H1, H10, H4 CR95, T5175, Geisha, Caturra, Bourbon, Catuai,

69 Comparación Hibrido H1 con Catuai M. exigua individuals / g root Catuai (S) Xw Hybrid (IR) Year Figure 4 Evolution of M. exigua population under field conditions (Trial 2). Average number of individuals / g root on young trees (planted in June 2001) of two Arabica varieties: susceptible homozygous cv. Catuai and intermediate resistant Xw F1 hybrid clone at La Hilda State, Poas de Alajuela, Costa Rica (sampling was assessed in December of years ).

70 Recomendaciones para el uso de variedades resistentes en Nicaragua En caso de infestaciones fuertes con Pratylenchus solo o con Meloidogyne: Injertar sobre Nemaya (si no hay: Robusta comun). En baja altura (inferior a 900 metros sobre nivel del mar) con on sin nematodo: injertar

71 Uso de variedades Resistentes - >>>> Probabilidades bajas de erosion de resistencia - Expression de los factores de resistencia no dependen de las condiciones ambientales Optimizar el estado fisiológico de los cafetos : Manejo Agronomico adecuado Para nuevas plantaciones o renovacion : usar solamente viveros libres de nematodos

72 Semis en boîtes Magenta Perspectivas mediano plazo: nuevas fuentes de resistencia Inoculacion precoz a 12 dias Évaluation à 8 semaines Évaluation à 13 semaines Inoculacion tardia a 60 dias Évaluation à 8 semaines Évaluation à 13 semaines

73 Perspectivas: mejor conocimiento de los factores de R Cultivo de raices

74 Perspectivas : Porta injerto OGM? Transformacion genetica de raices (Agrobacterium rhizogenes)

75 Perspectivas Analisis funccional 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 NTC Z22 X27 X1 X23 X6 X4 X11 GUS activity (nmol MU/min/mg protein) X39 Y3 Z20 X26 X38 Y4 Z21 cr-32 Z3 Z6 Y6 cr-13-0,05 Coffee Hairy-root clones clone X4 (plante composite) GUS (++) GUS (-) GUS (++) GUS (+++) GUS (+++) GUS (+++) Junio 2005 Octubre 2006 Inoculacion de nématodos Agallas de M. exigua (diciembre 2006)

76 Perspectivas Localisacion expresion p35-gfp por microscopia confocal Tejido differenciado Tejido poco diferenciado GFP (+) GFP (+++) Expresion homogenea en tejidos no diferenciados Expresion heterogenea en tejidos diferenciados