Los nematodos parasitos del cafeto Benoît Bertrand François Anthony Hervé Etienne Edgardo Alpizar Philippe Lashermes Luc Villain
Brevehistoriadel Café y de los nematodos
Diversidad de las especies de café
Plagas/ enfermedades presentes en Africa Roya Nematodos Colletotrichum kahawae Broca Trachéomycosis
El cafeto / Los nematodos nativos de America Especies polífagos: arboles nativos, malezas, tomate, chile.
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.
Nematodos agalladores Sintomas faciles de reconocer : Producion de agallas ---corchosis M. paranaensis M. exigua
Nematodos lesionadores (Pratylenchus) Lesionador : sintomas no caractéristicos presencia subestimada
Modo de alimentacion de los nematodos de plantas Estilete: - Penetracion en la raiz - Fora la células - Excrecion de enzimas - alimentacion (succion)
Aparato sensorial Modo de orientacion Exsuda de la planta Planta Quimioreceptores del nematodo
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
Gran diversidad interespecifica dentro de cada uno de esos generos
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)
Meloidogyne incognita Distribucion:? - en café : Brésil (Parana, San Pablo) Diversidad intraespecifica: - Razas fisiologicas (4): r1 & r4 poco patogenicas r2 & r3 muy patogenicas Nematodos polifagos
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
W. Gonçalves Meloidogyne paranaensis Descripcion reciente en café en el Parana, Brazil (Carneiro, 1996) Sintomas de corchosis (Associacion nematodo + Fusarium?)
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.?
Meloidogyne arabicida Especie unicamente presente en Costa Rica Problematica similar a M. paranaensis: - Etiologia / fuerte poder pathogenico
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
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???
Pratylenchus causa importantes danos en viveros y/o plantaciones de Coffea arabica en muchos paises (Sur-Este Asia e CentroAmerica). Control 100 200 400 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.
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
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
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
10 µm N 2 Buena Vista N 4 Moca P. pseudocoffeae P. gutierrezi N 1 Chamtaca N 3 Chitalon P. coffeae
Test Chit Moca Cham Test Chit Moca
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)
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
Perdidas y daños
Produccion (kg de café cereza / ha) Relacion entre produccion e Niveles de populacion de Pratylenchus sp. 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 Y = - 6232 * X + 13180 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
Datosrequeridospara unaevaluación cuantitativa de las pérdidas A nivel nacional: Estimar las superficies
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 10-20 fincas > 20 fincas Laboratório de diagnóstico de ANACAFE
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
Por cada tipo de sintomatologia, establecer una escala de daños Escala de 0-5 por ejemplo
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
Estimar los niveles de infestacion - Muestra para análisis en laboratorio : 1, 10, 100 gramos de raices infestadas? + x 20
Tomar en cuenta los metodos para conteos Centrifugation-flottation (laborious) Nebulization method (2-3 conteos/8-12 dias). Mejor extracción.
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 100 100 327 327 Mean 188.54 53.03 55.02 1745.12 Variance 41669 18873 5914 1931783 Standard deviation 203.11 136.69 76.91 1389.89 Minimum 0 0 0 74 Maximum 957 868 444 5700 Perdidas Muy importantes Muy importantes Poco importante 15-20% producción
Cumulativo quincenal de lluvias (mm) Tomar en cuenta las dinamicas anuales de populaciones N 2 Buena Vista 450 m 700 600 500 400 300 200 100 0 1000 800 600 400 200 0 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 400 300 200 100 0 1000 800 600 400 200 0 Nematodos / gramo de raiz
2002. Meloidogyne exigua. Dinamica Heredia (Costa Rica), agosto 2001 - Agosto
Interpretar un analisis de nematodos: Variaciónes anuales, funcción al desarollo de la planta M. exigua individuals / g root 3000 2000 1000 0 Catuai (S) Xw Hybrid (IR) 2002 2003 2004 2005 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 2002 2004).
Tomar en cuenta la evolución de los daños Nem/10 g de raiz 1000-10000 2000-15000 4000-12000 500-3000
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 M1 0-1 -0,5-0,2 0 0,5 1 1,5-0,4-0,6-0,8 M2-1 P2-1,2
Estrategias de lucha 1 - Agronomicas
Estrategias de lucha agronomica Rotación de cultivo 2 años son necesarios. Cultivar con frijol, sorgho, higuerilla (imún), arachis pintoide
Viveros sanos Bolsa = riesgo de tierra infestada Sustrato inerte: libre de nematodos Ojo! viveros comerciales de bolsa: verificar presencia de nematodos
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
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)
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 ST1 30 60 90 120 150 180 210 240 Stage Name: Time (days) : ST5 ST6 ST7 ST2 ST3 ST4 ST1 30 60 90 120 150 180 210 240
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
Productos quimicos o biologicos Extractos de planta (?) Bacterias (en estudio) Nematicidas Toxicidad elevada Costos elevados Baja eficiencia en cafetales establecidos
Luchagenéticaa través de cultivares resistentes
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
Resistencia a Pratylenchus: Alto grado de patogenecidade, sobre todos los cultivares de C. arabica o los cafetos de Etiopes o Yemen.
Injertacion sobre C. canephora (40 años en Guatemala) Lucha genética empirica sin seleccion pero buenos resultados en el campo contra Pratylenchus spp.
Efficiencia de la injertacion sobre C. canephora para el control de Pratylenchus sp. 1 Pratylenchus root density / g 70 60 50 40 30 20 10 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
Productividad de injertado vs no-injertado Yield (x1000 kg per ha) 20 15 10 5 0 b b a a b b a a b b a a 3 4 5 Harvests (years after planting) Ungrafted without chemical Grafted without chemical Ungrafted with chemical Grafted with chemical
Mortalidad Plant mortality rate (%) 60 50 40 30 20 10 0 a a a a b b b b b bc c n.s. b b b c c 92 93 94 95 96 97 98 Years Ungrafted without chemical Grafted without chemical Ungrafted with chemical Grafted with chemical
Desarollo de una variedad porta-injerto (1990-1999) La variedad Nemaya
Necrosed roots (%) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Pruebas de resistencia a Pratylenchus sp. 1 a 5 descendencias de C. canephora Root damage and Pratylenchus reproductive fitness 120 dpi (P i = 100) 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 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
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
Variedad porta-injerto Nemaya Variedad multiresistente
Variedad porta-injerto Nemaya
Ungrafted coffee trees Grafted coffee trees
Descendencias de Nemaya vs Robusta no seleccionado 6 5 a 4 month Plantlets Inoculum : 600 nematodes Evaluation at 90 dpi Pf (thousands) 4 3 2 1 0 b Caturra "Robusta" T3561 (2-1) x T3751 (1-2) Nemaya progenies b c T3751 (1-2) x T3561 (2-1)
Dinamica de penetracion de 2 Pratylenchus spp. sobre C. arabica vs C. canephora cv. Nemaya Nematodes in roots 120 100 80 60 40 20 0 a a a b b b b b b b 0 20 40 60 80 100 120 Hours after inoculation of 300 nematodes a a Pratylenchus sp.1 / Catuai Pratylenchus sp.2 / Nemaya Pratylenchus sp.2 / Catuai Pratylenchus sp.2 / Nemaya
Presencia de muchos polyfenoles en raices de cv. Nemaya (nunca observado en raices de C. arabica) sin nematodos Factor de resistencia constitutiva a Pratylenchus.
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,
Comparación Hibrido H1 con Catuai M. exigua individuals / g root 3000 2000 1000 0 Catuai (S) Xw Hybrid (IR) 2002 2003 2004 2005 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 2002 2004).
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
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
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
Perspectivas: mejor conocimiento de los factores de R Cultivo de raices
Perspectivas : Porta injerto OGM? Transformacion genetica de raices (Agrobacterium rhizogenes)
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)
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