Striga hermonthica , comúnmente conocida como hierba bruja púrpura [1] o bruja gigante , es una planta hemiparasitaria [1] que pertenece a la familia Orobanchaceae . Es devastador para cultivos importantes como el sorgo ( Sorghum bicolor ) y el arroz ( Oryza sativa ). [2] En el África subsahariana , además del sorgo y el arroz, también infesta el maíz ( Zea mays ), el mijo perla ( Pennisetum glaucum ) y la caña de azúcar ( Saccharum officinarum).). [3]
Hierba bruja púrpura | |
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Striga hermonthica flores | |
clasificación cientifica | |
Reino: | Plantae |
Clade : | Traqueofitos |
Clade : | Angiospermas |
Clade : | Eudicots |
Clade : | Asterides |
Pedido: | Lamiales |
Familia: | Orobanchaceae |
Género: | Striga |
Especies: | S. hermonthica |
Nombre binomial | |
Striga hermonthica (Delile) Benth. |
Striga hermonthica ha sufrido una transferencia genética horizontal de Sorghum a su genoma nuclear. El gen de S. hermonthica , ShContig9483 , se parece más a un gen de Sorghum bicolor y, además, muestra una similitud significativa pero menor con un gen de Oryza sativa . No muestra ninguna similitud con ningún gen eudicot conocido . [2]
Anfitrión y síntomas
La hierba bruja púrpura infecta una variedad de pastos y legumbres en el África subsahariana, incluidos el arroz, el maíz, el mijo, la caña de azúcar y el caupí. Los síntomas imitan los de la sequía o los síntomas de deficiencia de nutrientes. La clorosis , el marchitamiento y el retraso en el crecimiento son el resultado de la capacidad de la hierba bruja para extraer nutrientes de su huésped. Los síntomas de preemergencia son difíciles de diagnosticar debido a su similitud con la falta general de nutrientes. Una vez que ha tenido lugar la emergencia de la planta, el daño se ha vuelto demasiado severo para mitigarlo. [4]
Ciclo parasitario
Las semillas de hierba bruja pasan el invierno en el suelo después de ser dispersadas por el viento, el agua, los animales o la maquinaria humana. [5] Cuando el ambiente sea el correcto y si la semilla se encuentra a unos pocos centímetros de la raíz del huésped, comenzará a germinar. La planta en germinación crece hacia hormonas, llamadas estrigolactonas , que se liberan de la raíz del huésped. [6] [7] La planta crece según el gradiente de concentración de estas estrigolactonas. En ausencia de estrigolactona, la semilla no germinará. Se han utilizado plantas knockout de strigolactone en un intento de prevenir la infección evitando la germinación. [7] Una vez en contacto con la raíz, la bruja produce un haustorio que establece una relación parasitaria con la planta. Permanece bajo tierra durante varias semanas mientras extrae nutrientes. El tallo bajo tierra es redondo y blanco. Después de esta etapa, emerge del suelo y rápidamente florece y produce semillas. Las flores se autopolinizan antes de abrirse. Después de la emergencia, la planta puede realizar la fotosíntesis para aumentar sus demandas metabólicas. [6]
Ambiente
La temperatura ideal para la germinación de Witchweed es de 30-35 ° C. Por debajo de 20 ° C, las semillas no germinarán. Las semillas pueden sobrevivir a temperaturas bajo cero. [8] Sin embargo, se debate la longevidad de la semilla. La mayoría dice que, en condiciones ideales, las semillas pueden permanecer viables hasta 14 años, pero los suelos húmedos disminuyen en gran medida la resistencia de las semillas. Como máximo en un año, el 74% de las semillas viables se perdieron debido a la humedad del suelo. [9]
Gestión
Biocontrol
La hierba bruja se encuentra históricamente entre las plantas parásitas más difíciles de controlar. Fusarium oxysporum se puede utilizar como posible control biológico de la hierba bruja y su especificidad de hospedador lo convierte en un buen candidato. Se cree que este hongo infecta la vasculatura temprana de la planta Striga . [10] La aplicación de cepas nativas de Fusarium oxysporum no ha mostrado una restauración adecuada del cultivo. Sin embargo, el uso de cepas seleccionadas por su capacidad para producir en exceso aminoácidos específicos [11] [12] ha mostrado resultados altamente efectivos. Los datos sobre 500 granjas infestadas con Striga se obtuvieron en ensayos de parcelas pareadas durante dos temporadas de cultivo en 2014-2015, utilizando semillas híbridas y fertilizantes en comparación con semillas híbridas, fertilizantes y FoxyT14 (un trío de las cepas de virulencia mejorada para Fusarium ). La mayoría (99,6%) de los agricultores obtuvieron un rendimiento igual o mayor en sus parcelas Foxy T14 en relación con el rendimiento en sus parcelas de prácticas agrícolas comparables sin Foxy T14. El rendimiento promedio de maíz en la temporada de lluvias de marzo a junio aumentó en un 56,5% en las parcelas Foxy T14 en relación con las parcelas de práctica del agricultor ( p <0,0001, prueba t por pares ). Aproximadamente un tercio de los agricultores duplicó su rendimiento en esta prueba. [13] Este desarrollo de tecnología se llama The Toothpick Project [14] y se basa en el mecanismo utilizado para administrar las cepas de hongos a los pequeños agricultores a través de un palillo de dientes, donde el agricultor puede producir un inóculo fresco en la granja cultivando las cepas de hongos en arroz cocido. . El proyecto se está lanzando en Kenia y un equipo de científicos en otros once países está trabajando para aislar las cepas locales para el desarrollo.
Imprimación herbicida
Otra posible solución a la hierba bruja púrpura para los cultivos de mijo y sorgo es la imprimación con herbicidas. Cuando las semillas resistentes a los herbicidas se empaparon en productos químicos herbicidas antes de plantar, se produjo una disminución de hasta un 80% en la infestación. [15] El uso de fertilizantes ricos en nitrógeno reduce la tasa de infección por bruja. Aunque el mecanismo detrás de esto no se comprende completamente, se cree que la abundancia de nitrógeno interrumpe la actividad de la reductasa de nitrógeno. Esto tiene un efecto dominó, lo que resulta en la desregulación del ciclo de luz y oscuridad de la planta, lo que resulta en la muerte de la striga. [dieciséis]
En 2018, se descubrió que una proteína esencial para la germinación de la bruja se une constantemente a las moléculas del detergente Triton X-100 , que parece inhibir la germinación de las semillas de striga, evitando que las estrigolactonas naturales se unan a su sustrato habitual. [17]
Cultivo intercalado
Cultivos intercalados con Desmodium spp. como en la agricultura de empujar y tirar, se ha demostrado que es muy eficaz en la supresión de Striga . [18] Los aleloquímicos liberados por las raíces de Desmodium conducen a una "germinación suicida" de Striga , reduciendo así el banco de semillas en el suelo. [19] También se ha propuesto que las estrigolactonas sintéticas podrían usarse en la agricultura para inducir la germinación suicida de las semillas de Striga. [20]
Impacto
A finales del decenio de 1990, "se estimó que 21 millones de hectáreas de cereales en África estaban infestadas por S. hermonthica , lo que provocó una pérdida anual estimada de cereales de 4,1 millones de toneladas". [3]
Referencias
- ^ a b " Striga hermonthica " . Base de datos de PLANTAS del Servicio de Conservación de Recursos Naturales . USDA . Consultado el 4 de diciembre de 2015 .
- ^ a b Yoshida, Satoko; Maruyama, Shinichiro; Nozaki, Hisayoshi; Shirasu, Ken (28 de mayo de 2010). "Transferencia horizontal de genes por la planta parásita Stiga hermonthica ". Ciencia . 328 (5982): 1128. doi : 10.1126 / science.1187145 . PMID 20508124 . S2CID 39376164 .
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enlaces externos
- Striga hermonthica en plantas de África occidental: una guía fotográfica.