Análisis de distribución espacial, comportamiento de Bactericera cockerelli Sulc. y presencia de Candidatus liberibacter solanacearum en Quetzaltenango Msc. Erick Josué Vásquez Calderón Investigador Principal Departamento de Vigilancia Epidemiológica y Análisis de Riesgo Ing. Wiliam Alberto Villatoro Palacios Investigador asociado Centro Universittario de Occidente, USAC
Introducción La papa es el 4to. Cultivo más importante a nivel mundial. El INCAP refiere que más del 77.9% de los guatemaltecos consumen este tubérculo. Genera 43,787 empleos permanentes entre Huehuetenango, Quetzaltenango y San Marcos. (Cámara del Agro, 2015).
Antecedentes 1994 Se documentó en plantaciones de Saltillo México. (Secor, G. A., and Rivera, V. V. 2004) 2000 Se observó primeramente en Texas y luego en California, Colorado, Kansas, Nebraska, Nevada, and New Mexico. (Secor, G. A., and Rivera, V. V. 2004; A. Wen and I. Mallik) 2002 - Se reportó por primera vez la presencia de Zebra Chip, causada por la bacteria Candidatus Liberibacter solanacearum, con un porcentaje de incidencia hasta del 70%. (Palmieri, Margarita; 2004). 2006 El psílido se convierte en plaga en plantaciones de papa en Guatemala y Honduras. (Abdullah 2008) Actualmente se encuentra en México, Guatemala, Honduras, El Salvador, y Nicaragua (Espinoza, Hernán, 2012)
Introducción de (Bactericera cockerelli) en el Oeste de EEUU En años con severa infección de ZC, puede ser afectada una region por arriba del 80%. (Secor, G. A., and Rivera, V. V. 2004) En 2001 apareció un brote en el Oeste de Norte América, provocando pérdidas de 80% en producciones de tomate. En 2004, alcanzaron pérdidas del 50%. (Deguang Liu, John T. Trumble & Richard Stouthamer, 2005)
Justificación M 1 2 3 I P Evaluar diferentes productos y dosis Control de insecticidas en los diferentes estadíos ninfales y en el estado adulto del insecto Siembras tempranas para reducir el daño ocasionado por Clso Gharalari, AH; 2009. Knockdown Mortality, Repellency, and Residual Effects of Insecticides for Control of Adult Bactericera cockerelli.
1 2 3 4 Muy poca rotación de plaguicidas Plagas crean resistencia a plaguicidas Contaminan el ambiente con la frecuencia indiscriminada Las bacterias mutualistas pueden mejorar la resistencia de los insectos a los pesticidas, mejorar su respuesta inmune y dar ventaja reproductiva (Arp et al. 2014) Justificación
Biología del Insecto y Taxonomía
Clasificación taxonómica Orden Suborden Superfamilia Familia Género Especie Hemiptera Homoptera Psylloidea Triozidae Bactericera = Paratrioza cockerelli cockerelli 1909 Trioza cockerelli 1911 Paratrioza 1997 Paratrioza fue sinónimo de Bactericera y psílido de la papa. Cambió también el género y la familia, de Psyllidae a Triozidae (Butler and Trumble 2012)
El vector: Bactericera cockerelli (Sulc). Estados Duración % sobrevivencia Huevos 5 8 días 40.6 % 184-258 huevos Instars 19 24 días 47.3 % Adultos 10 15 días 62.7 % Macho/Hembra Ratio: Ciclo de vida total 32-38 días 1.1 +/- 0.12 Abdullah N.M.M (2008) Life History of the Potato psyllid Bactericera cockerelli (Homoptera:Psyllidae) in Controlled Environment Agriculture in Arizona. African Journal of Agricultural Research 3, 60-67.
Ciclo de vida: Instars Longitud del 5to instar: ~1.5 mm Naranja, marrón, verde o una combinación de todos los colores. 19 24 días para completar todas las etapas. Right photo: by David Hall, www.forestryimages.org Left photo: by Whitney Cranshaw, www. forestryimages.org
Ciclo de vida: Adulto Male Female Alas transparentes que se reclinan sobre el cuerpo Cuando recién emergen son de color verde claro después de dos o tres días los adultos son predominantemente de color negro con marcas blancas 2-3 mm Pictures: http://www.crop.cri.nz/home/insect-watch/psyllid_id_web.pdf (Rondon et al. 2012)
El vector: Bactericera cockerelli (Sulc). Psílidos puede completar una generación en menos de un mes, con generalmente 3 o más generaciones por año. (Hodkinson 2009).
Psílido de la papa y enfermedad en la planta Daño directo Ninfa = Mientras se alimenta transmite una toxina que causa amarillamiento en la planta. Daño indirecto Ninfas y Adultos = Transmiten fitoplasmas http://www.kiwicare.co.nz/help/problem/?si d=psyllid-yellows-and-zebra-chip (Munyaneza et al. 2007; Ramírez-Davila et al. 2012; Liefting et al. 2009) http://www.omafra.gov.on.ca/ipm/english/potatoes/diseasesand-disorders/purple.html
La Bacteria: Candidatus liberibacter Solanacearum Lso- Lso tiene forma de vara, cerca de 0,2 µm de ancho y 4 µm de largo. (Munyaneza 2012). Infecta el floema de las plantas. Interrumpe el metabolismo en las plantas. Es una α-proteobacteria Gram negativa no cultivable. Provoca un rayado ligero a obscuro en los anillos vasculares y tejido medular en el tubérculo. Plantas débiles, tubérculos aéreos, tallos torcidos como en zig-zag, clorosis apical, moteados, acolochamiento en las hojas y senescencia prematura en las hojas. (Sean M. Prager; Casey D. Butler; John T. Trumble)
Lso se puede transmitir a la papa a través del injerto. Biología de la enfermedad Lso- Un solo psílido adulto es capaz de inocular a la planta con Lso dentro de un período de tan corto como dos a seis horas, conduciendo al desarrollo de ZC. (Buchman et al. 2011 b; Sandanayaka et al. 2014; Munyaneza). Un solo psílido adulto infeccioso demostró provocar el mismo daño que 25 psílidos por planta. (Buchman et al. 2011 a) Cicero, Brown et al., 2016 El tiempo mínimo requerido para el éxito de la adquisición y la inoculación de Lso en una planta de papa por un solo psílido se ha estimado en 30 y menos de 10 minutos respectivamente. (Sandanayaka et al. 2014; Munyaneza).
Diversificación de CLso Existen 5 Haplotipos geográficos A y B = Bacteria asociada a Solanaceas A = Guatemala, Honduras, Oeste de México a Arizona, California, Oregon, Washington, Nueva Zelandia. B = Norte y Este de México hacia Texas y centro de EEUU. C, D y E = Bacteria asociada a Zanahorias C = Asociado con Zanahoria Finlandia, Suecia y Noruega D y E = Asociado con Zanahoria España, Islas Canarias, y Marruecos -. Haplotipos de Candidatus Liberibacter solanacearum (Butler and Trumble 2012; Nachappa et al. 2012). (Nelson, 2012)
OBJETIVOS General Establecer patrones de comportamiento y distribución de Bactericera cockerelli Sulc, y Candidatus liberibacter solanacearum, con la aplicación de herramientas GIS y PCR, durante la fenología del cultivo en los municipios priorizados por el CRIA durante la época de invierno y verano.
OBJETIVOS Específicos Determinar la distribución espacial de Bactericera cockerelli Sulc, a través de la geoestadística en los municipios priorizados por CRIA, en el departamento de Quetzaltenango. Determinar el comportamiento que tiene Bactericera cockerelli Sulc, a nivel de unidad productiva, transectos definidos, fenología del cultivo y su asociación con variables ambientales. Determinar la dispersión de Candidatus liberibacter solanacearum en psílido y/o en la planta, utilizando métodos geoestadísticos y PCR en tiempo real.
Época Invierno y verano Metodología Duración del proyecto 14 meses Noviembre 2017 Diciembre 2018 Ubicación de las parcelas Municipios priorizados por CRIA
Diseño del estudio Metodología Transeccional, exploratorio, descriptivo y correlacional causal.
Unidad Parcelaria (productiva) Metodología Tamaño de la unidad experimental La dimensión dependerá del uso que el agricultor haya asignado para dicho cultivo. Transectos (7) Transectos de 8 kilómetros de distancia entre cada uno de ellos cubriendo las áreas aptas de papa Hill, J; Willanson, C. 2004. Methods For Ecological Monitoring of coral Reefs. Ramírez, JF. 2013. Modelización de la distribución espacial de Bacteriera cockerelli Sulc. En Solanum tuberosum L. México.
Transectos a monitorear TRANSECTO MUNICIPIO POBLADO RESPONSABLE INSTITUCIÓN 1 2 3 4 Palestina de los Altos San Juan Ostuncalco San Martín Sacatepéquez Concepción Chiquirichapa Aldea El Edén Aldea La Victoria Ing. William Villatoro Ing. William Villatoro CUNOC CUNOC Aldea El Rincón Ing. Erick Vásquez VISAR Caserío Tojchulup Ing. Erick Vásquez VISAR 5 San Mateo Caserío Cayax Ing. Erick Vásquez VISAR 6 La Esperanza La Esperanza Ing. Erick Vásquez VISAR 7 Quetzaltenango Quetzaltenango Ing. Erick Vásquez VISAR
Cada sector abarcará un surco, las 3 plantas deben ser del mismo surco en dirección de izquierda a derecha. Se colectará una hoja en cada estrato de la planta (alto, medio, bajo), en total 3 hojas por planta, para el conteo de ninfas. Metodología Unidad parcelaria (productiva); Toma y envío de muestras Se colectarán plantas sintomáticas, utilizando una escala gráfica de severidad de la enfermedad para evaluar síntomas en la planta. 15 plantas Sean M. Prager; Casey D. Butler; John T. Trumble. 2014. A binomial Sequential Sampling Plan for Bactericera cockerelli (Hemiptera: Triozidae) in Solanum lycopersicum (Solanales: Solanacea). J. Econ. Entomol. 838-845. 20, 40 y 60 dds
Escala de severidad de la enfermedad para evaluar síntomas en la planta, desarrollado por A. Rashed Escala: 0 = Sin enfermedad. 1 = Hojas enrolladas y una clorosis temprana en las hojas. 2 = Tubérculos aéreos, hojas enrolladas, necrosis en los bordes de las hojas. 3 = Marchitez, necrosis severa en las hojas y tallos. 4 = Necrosis avanzada, enrollamiento de todas las hojas, tallos colapsados. Rashed, A; Workneh, F; Paetzold, L; Gray, J; Rush, CM. 2013. Zebra Chip Disease Development in Relation toplant Age and Time of Candidatus Liberibacter solanacearum Infection. Plant Disease: 98:24-31
Metodología Plantas Hospederas y/o Alternas 20 metros
METODOLOGÍA Medición de humedad y temperatura
Metodología Análisis espacial Análisis de comportamiento: a) Promedio de la distancia del vecino más cercano b) Baja/Alta concentración c) Auto correlación espacial Agrupación espacial (Spatial clustering) los casos de enfermedad tienden a ocurrir en proximidad a otros casos? I Anselin local de Moran Hot Spot Analysis Getis-Ord Gi Mapas de intensidad de ZC :
Tipo de muestra Cantidad de muestras Transecto Estación Tipo de análisis Lecturas Hojas 210 Conteo de ninfas Metodología Colecta y envío de muestra Plantas sintomáticas? Viales 490 7 Invierno/ Verano PCR tiempo real PCR tiempo real 20 días, 40 días, 60 días. Trampas 434 Conteo y sexado de adultos
Metodología Variable dependiente Presencia de: Candidatus liberibacter solanacearum CLso-
Metodología Variables de respuesta Variables Independientes
VARIABLE DEFINICIÓN CONCEPTUAL INDICADOR TIPO DE VARIABLE NIVEL DE MEDICIÓN UNIDAD DE MEDIDA Ambiental Condiciones naturales que puedan determinar un cambio en la presencia o ausencia de Bactericera cockerelli Sulc en las parcelas de papa Temperatura mínima cuantitativa Ordinal media Humedad cuantitativa Ordinal media Precipitación pluvial cuantitativa ordinal media Variables Independientes Metodología Variables de respuesta
VARIABLE Estacionalidad DEFINICIÓ N CONCEPTU AL Presencia de insecto adulto en época seca Presencia de insecto adulto en época lluviosa Presencia de ninfa en época seca INDICADOR # de insectos adultos en época seca # de insectos adultos en época lluviosa # de ninfas en época seca TIPO DE VARIABLE cuantitativa cuantitativa cuantitativa NIVEL DE MEDICIÓN Ordinal Ordinal Ordinal UNIDAD DE MEDIDA frecuencias y proporciones frecuencias y proporciones frecuencias y proporciones Variables Independientes Presencia de ninfa en época lluviosa # de ninfas en época lluviosa cuantitativa Ordinal frecuencias y proporciones Metodología Variables de respuesta
VARIABLE DEFINICIÓN CONCEPTUAL INDICADOR TIPO DE VARIABLE NIVEL DE MEDICIÓN UNIDAD DE MEDIDA Dispersión Presencia o ausencia del insecto en su estado ninfal y adulto por transecto Presencia o ausencia de Clso a) Conteos totales de ninfas y adultos a) Numero de muestras positivas o negativas a Clso. cuantitativa Ordinal frecuencias y proporciones cuantitativa Ordinal Asociaciones Variables Independientes Metodología Variables de respuesta
Productos esperados
1 2 3 4 Determinar la dispersión espacial y el comportamiento del insecto a través de sus distintas variables e indicadores. Determinar la presencia/ausencia de la bacteria en el insecto, en la planta de papa y psílidos que se encuentren en plantas hospederas y/o alternas cuando no haya producción de papa. Entendiendo la distribución y comportamiento del insecto, se contribuirá a reducir las aplicaciones de plaguicidas promoviendo el desarrollo de una agricultura climáticamente inteligente. 7 mapas de intensidad de Bactericera cockerelli Sulc., en cada uno de los municipios monitoreados.
http://calphotos.berkeley.edu/cgi/img_query?enlarge=0000+0000+0612+1918