Gibberella zeae , también conocida por el nombre de su anamorfo Fusarium graminearum , es unpatógeno vegetal fúngico que causa el tizón de la cabeza por fusarium , una enfermedad devastadora en el trigo y la cebada . [1] El patógeno es responsable de miles de millones de dólares en pérdidas económicas en todo el mundo cada año. [2] La infección provoca cambios en lacomposición de aminoácidos del trigo, [3] lo que produce granos arrugados y contamina el grano restante con micotoxinas , principalmente desoxinivalenol , que inhibe la biosíntesis de proteínas ; yzearalenona , una micotoxina estrogénica. Estas toxinas causan vómitos, daño hepático y defectos reproductivos en el ganado, y son dañinas para los humanos a través de alimentos contaminados. A pesar de los grandes esfuerzos realizados para encontrar genes de resistencia contra F. graminearum , actualmente no se dispone de una variedad completamente resistente. La investigación sobre la biología de F. graminearum está dirigida a conocer más detalles sobre el proceso de infección y revelar puntos débiles en el ciclo de vida de este patógeno para desarrollar fungicidas que puedan proteger al trigo de la infección por sarna.
Gibberella zeae | |
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clasificación cientifica | |
Reino: | Hongos |
División: | Ascomycota |
Clase: | Sordariomicetos |
Pedido: | Hypocreales |
Familia: | Nectriáceas |
Género: | Gibberella |
Especies: | G. zeae |
Nombre binomial | |
Gibberella zeae (Schwein.) Petch, (1936) | |
Sinónimos | |
Botryosphaeria saubinetii |
Ciclo vital
F. graminearum es un ascomiceto homotálico haploide. Los cuerpos fructíferos, peritecios , se desarrollan en el micelio y dan lugar a ascosporas , que aterrizan en partes susceptibles de la planta huésped para germinar. El hongo causa el tizón de la cabeza por fusarium en el trigo, la cebada y otras especies de gramíneas, así como la pudrición de la mazorca en el maíz. Los inóculos primarios son las ascosporas, esporas sexuales que se producen en los peritecios. [4] Las esporas se descargan a la fuerza y pueden germinar dentro de las seis horas posteriores al aterrizaje en la superficie de la planta. La enfermedad de la costra es monocíclica; después de un ciclo de infección con ascosporas, el hongo produce macroconidios por reproducción asexual. [5] Estas estructuras hibernan en el suelo o en los restos de plantas en el campo y dan lugar al micelio en la próxima temporada.
Anfitrión y síntomas
El patógeno es capaz de causar una variedad de enfermedades: tizón de la cabeza o 'sarna' en el trigo ( Triticum ), cebada ( Hordeum ) , arroz ( Oryza ) , avena ( Avena ) y enfermedad del tallo y la mazorca de Gibberella en el maíz ( Zea ) . Además, el hongo puede infectar a otras especies de plantas sin causar ningún síntoma de enfermedad. [6]
Maíz
En la pudrición del tallo de Gibberella , las hojas de las plantas infectadas temprano se volverán de un verde grisáceo opaco, y los entrenudos inferiores se ablandarán y se volverán de un bronceado a marrón oscuro. Se produce una decoloración rosa-roja dentro de los tallos del tejido enfermo. La trituración de la médula puede revelar una peritecia negra, redonda y pequeña en los tallos. [7] La pudrición de la mazorca de Gibberella (roja) puede tener un moho rojizo que a menudo se encuentra en la punta de la mazorca. La infección se produce por la colonización de la seda del maíz y los síntomas aparecen primero en el vértice de la mazorca. El micelio blanco cambia de rosa a rojo con el tiempo y eventualmente cubre toda la oreja. Las mazorcas que se infectan temprano no desarrollan completamente el moho rojizo cerca de la punta de la mazorca, ya que el moho crece entre las cáscaras y la mazorca. [6]
Arroz
Gibberella zeae puede hacer que las semillas afectadas se vuelvan rojas y causar una decoloración marrón en ciertas áreas de la semilla o en toda la superficie de la misma. La superficie de las cáscaras desarrolla manchas blancas que luego se vuelven amarillas y salmón o carmín. Los granos infectados son livianos, encogidos y quebradizos. Los nódulos del tallo comienzan a pudrirse y marchitarse, lo que eventualmente hace que se vuelvan negros y se desintegren cuando son infectados por el patógeno fúngico. [7]
Trigo
Se formarán lesiones necróticas de color marrón, púrpura oscuro-negro en la superficie exterior de las espiguillas, en lo que se rompe la espiga. Las lesiones pueden denominarse costras, pero esto no debe confundirse y asociarse con otras enfermedades de la costra, como aquellas con diferentes hospedadores y patógenos. El tizón de la cabeza es visible antes de que maduren las espigas. [7] Las espiguillas comienzan a aparecer empapadas de agua antes de la pérdida de clorofila, lo que les da un color blanco pajizo. Los pedúnculos que están directamente debajo de la inflorescencia pueden decolorarse a un color marrón-púrpura. Los tejidos de la inflorescencia generalmente se marchitan y adquieren una apariencia bronceada blanqueada, y el grano que contiene se atrofia. [6] La arista se deformará, torcerá y se curvará hacia abajo.
Cebada
Las infecciones de la cebada no siempre son visibles en el campo. Al igual que el trigo, las espiguillas infectadas muestran un aspecto pardo o empapado de agua. Los granos infectados muestran una decoloración de bronceado a marrón oscuro. Durante largos períodos de humedad, se pueden ver masas de esporas de color rosa a salmón-naranja en las espiguillas y granos infectados. [6] Las lesiones corticales de las semillas infectadas adquieren un color marrón rojizo en un suelo fresco y húmedo. El suelo cálido puede causar que se produzca el tizón de la cabeza después de la emergencia, y se puede observar la pudrición de la corona y del culmo basal en el desarrollo posterior de la planta. [7]
Proceso de infeccion
F. graminearum infecta las espigas de trigo desde la antesis hasta la etapa de masa blanda del desarrollo del grano. El hongo ingresa a la planta principalmente a través de las flores; sin embargo, el proceso de infección es complejo y no se ha descrito el curso completo de colonización del huésped. Los tubos germinales parecen no poder penetrar la superficie dura y cerosa de la lemma y la pálea que protegen la flor. El hongo ingresa a la planta a través de aberturas naturales como los estomas y necesita tejidos blandos como las flores, las anteras y el embrión para infectar la planta. [8] Desde el flósculo infectado, el hongo puede crecer a través del raquis y causar daños severos en un corto período de tiempo bajo condiciones favorables. Tras la germinación de las esporas en las anteras y la superficie del grano en desarrollo, las hifas penetran en el epicarpio y se extienden a través de la cubierta de la semilla. Sucesivamente, las diferentes capas de la cubierta de la semilla y finalmente el endospermo son colonizadas y destruidas. [9]
Gestión
El control de esta enfermedad se puede lograr mediante una combinación de las siguientes estrategias: aplicaciones de fungicidas, mejoramiento de la resistencia, almacenamiento adecuado, rotación de cultivos, labranza de residuos de cultivos y tratamiento de semillas. El uso correcto de aplicaciones de fungicidas contra el tizón de la cabeza por Fusarium puede reducir la enfermedad entre un 50 y un 60 por ciento. [10] Fusarium se refiere a un gran género de hongos del suelo que son económicamente importantes debido a los profundos efectos que tienen en los cultivos. La aplicación de fungicidas es necesaria en la fecha temprana de espiga para la cebada y en la floración temprana para el trigo, donde la aplicación temprana puede limitar la infección de la mazorca. La cebada y el trigo difieren en la aplicación de fungicidas debido a sus diferencias en los rasgos de desarrollo. [11] La enfermedad generalmente se desarrolla al final de la temporada o durante el almacenamiento, por lo que el uso de fungicidas solo es efectivo al comienzo de la temporada. El manejo contra las plagas de insectos, como los barrenadores de las mazorcas del maíz, también reducirá la infección de la mazorca por heridas causadas por la alimentación de los insectos. [12]
El cultivo de una variedad de huéspedes que sean resistentes al tizón de la cabeza por Fusarium es una de las formas más rentables y basadas en la evidencia para controlar la enfermedad. El uso de variedades que tienen colmillos más sueltos que cubren la mazorca son menos vulnerables al tizón de la cabeza por Fusarium . Una vez recolectada la cosecha, es fundamental almacenarla a baja humedad, por debajo del 15%, ya que esto reducirá la aparición de especies de Gibberella zeae y Fusarium en almacenamiento. [12]
Evitar la siembra de cultivos de granos pequeños después de otros cultivos de granos pequeños o maíz y la labranza de los residuos de cultivos minimiza las posibilidades de que el tizón de la cabeza por Fusarium en años ambientalmente favorables. Se ha demostrado que la rotación de granos pequeños con soja u otros cultivos no hospedantes reduce el tizón de la cabeza por Fusarium y la contaminación por micotoxinas. [10] La rotación de cultivos con la labranza de residuos evita que los cultivos se queden para infectar la superficie del suelo. Los residuos pueden proporcionar un medio de hibernación para que las especies de Fusarium causen el tizón de la cabeza por Fusarium . Como resultado, las posibilidades de infección aumentan considerablemente en la siguiente cosecha de cereales pequeños. [10] Si la labranza es mínima o nula, el residuo se esparce y permite que el hongo hiberne en tallos y mazorcas de maíz podridas y produzca esporas.
Las semillas (granos) que colonizan con el hongo tienen menos resistencia debido a la mala germinación. Plantar semillas certificadas o tratadas puede reducir la cantidad de tizón de las plántulas, que es causado por las semillas colonizadas por el hongo. Si es necesario replantar semillas que fueron recolectadas de un campo infectado por el tizón de la cabeza por Fusarium , entonces las semillas deben ser tratadas para evitar la reaparición de la infección. [10]
Importancia
La pérdida de rendimiento y la contaminación de la semilla con micotoxinas , junto con la reducción de la calidad de la semilla, son las principales contribuciones al impacto de esta enfermedad. Se pueden encontrar dos micotoxinas , tricoteceno deoxinivalenol , un fuerte inhibidor de la biosíntesis, y zearalenona , una micotoxina estrogénica, en los granos después de las epidemias de tizón de la cabeza por Fusarium . [13] El desoxinivalenol es un tipo de vomitoxina y, como su nombre lo indica, es un antialimentario. El ganado que consume cultivos contaminados con vomitoxina se enferma y se niega a comer más. La zearalenona es un fitoestrógeno que imita el estrógeno de los mamíferos. Puede ser desastroso si ingresa en la cadena alimentaria, ya que la zearalenona provoca abortos en mujeres embarazadas y feminización de hombres. [14]
En 1982, una gran epidemia afectó a 4 millones de hectáreas de trigo y cebada de primavera que crecían en el norte de las Grandes Llanuras de Dakota del Norte, Dakota del Sur y Minnesota. Las pérdidas de rendimiento superaron los 6,5 millones de toneladas por un valor aproximado de $ 826 millones, con pérdidas totales relacionadas con la epidemia cercanas a los mil millones de dólares. [7] Años después de esta epidemia, se registraron pérdidas que se estimaron entre $ 200 y $ 400 millones anuales. Las pérdidas de cebada debido al tizón de la cabeza por Fusarium son grandes en parte debido a la presencia de deoxinivalenol. Los precios de la cebada de 1996 en Minnesota cayeron de $ 3.00 a $ 2.75 por bushel si la micotoxina estaba presente y otros $ 0.05 por cada parte por millón de desoxinivalenol presente. [7]
Ver también
- Base de datos del genoma de Fusarium graminearum
- Ascomycota
- Homotálico
- Ascospora
Referencias
- ^ Bai G, Shaner G (2004): Manejo y resistencia en trigo y cebada al tizón de la cabeza por Fusarium. Revisión anual de fitopatología 42: 135-161 [1]
- ^ De Wolf ED, Madden LV, Lipps PE (2003): Modelos de evaluación de riesgos para las epidemias de tizón de la cabeza por Fusarium del trigo basados en datos meteorológicos dentro de la temporada. Phytopathology 93: 428-435. [2]
- ^ Beyer M, Aumann J (2008): Efectos de la infección por Fusarium en la composición de aminoácidos del grano de trigo de invierno. Food Chemistry 111: 750-754. [3]
- ^ Beyer M, Verreet JA (2005): Germinación deascosporasde Gibberella zeae afectada por la edad de las esporas después de la descarga y factores ambientales. Revista europea de patología vegetal 111: 381-389. [4]
- ^ Beyer M, Röding S, Ludewig A, Verreet JA (2004): Germinación y supervivencia demacroconidiosde Fusarium graminearum afectados por factores ambientales. Revista de fitopatología 152: 92-97. [5]
- ^ a b c d Rubéola, Goswami; Kistler, Corby (2004). "Rumbo al desastre: Fusarium graminearum en cultivos de cereales" (PDF) . Patología Molecular Vegetal . 5 (6): 515–525. doi : 10.1111 / J.1364-3703.2004.00252.X . PMID 20565626 .
- ^ a b c d e f "Faro de maíz (Gibberella zeae)" . www.plantwise.org . Consultado el 25 de octubre de 2017 .
- ^ Bushnell WR, Leonard KJ (2003): Tizón de la cabeza por Fusarium del trigo y la cebada, AP Press, St. Paul, Minnesota
- ^ Jansen C, Von Wettstein D, Schäfer W, Kogel KH, Felk A, Maier FJ (2005): patrones de infección en espigas de cebada y trigo inoculadas con el tipo salvaje y el gen de sintasa trichodiene interrumpidos Fusarium graminearum . Actas de la Academia Nacional de Ciencias 102: 16892-16897 [6]
- ^ a b c d "Gestión del tizón de la cabeza por Fusarium en granos pequeños de Virginia" . Consultado el 25 de octubre de 2017 .
- ^ Alqudah, Ahmad M .; Schnurbusch, Thorsten (30 de mayo de 2017). "La fecha de partida no es tiempo de floración en la cebada de primavera" . Fronteras en la ciencia de las plantas . 8 : 896. doi : 10.3389 / fpls.2017.00896 . ISSN 1664-462X . PMC 5447769 . PMID 28611811 .
- ^ a b Usuario, Super. "Pudrición de la mazorca por Fusarium y gibberella (información ampliada)" . maizedoctor.org . Archivado desde el original el 6 de marzo de 2018 . Consultado el 25 de octubre de 2017 .
- ^ Guenther, John C .; Trail, Frances (2005). "El desarrollo y diferenciación de Gibberella zeae (Anamorph: Fusarium graminearum) durante la colonización del trigo". Micología . 97 (1): 229-237. doi : 10.1080 / 15572536.2006.11832856 . JSTOR 3762213 . PMID 16389974 . S2CID 19273705 .
- ^ Volk, Tom. "Gibberella zeae o Fusarium graminearum, tizón de la espiga del trigo" . botit.botany.wisc.edu . Consultado el 25 de octubre de 2017 .
enlaces externos
- Experimento científico interactivo que muestra el crecimiento de Gibberella zeae (GCSE / A-level) [ enlace muerto permanente ]
- Base de datos de Fusarium graminearum
- Index Fungorum
- Base de datos de hongos del USDA ARS