Control de la podredumbre radical causada por Phytophthora cinnamomi en dehesas mediante biofumigación con Brassica spp.

Abstract

1. INTRODUCCIÓN O MOTIVACIÓN DE LA TESIS. Los ecosistemas de dehesa (montados en Portugal) son uno de los más característicos de la Península Ibérica. Su importancia tanto ecológica como económica ha llevado a la inclusión de este ecosistema entre los protegidos bajo la Directiva hábitats de la Unión Europea (Anexo I de la Directiva del Consejo 92/43/ EEC relativa a la conservación de los hábitats naturales y de la fauna y flora silvestre) y a formar parte de la red natura 2000. Las dehesas son ecosistemas seminaturales creados y mantenidos por el hombre, constituidos por arboleda dispersa, principalmente del género Quercus, pastos, matorral, fauna silvestre y ganadería extensiva. La dehesa es ante todo un sistema de producción ecológica en donde la integración de la fauna silvestre, el ganado y la arboleda define el carácter seminatural del ecosistema. Desde la década de los 90 se viene observando un severo decaimiento de los Quercus mediterráneos en las dehesas del suroeste de España y Portugal que está ocasionando una alta mortalidad de encinas y alcornoques. Entre los factores asociados a este decaimiento, la podredumbre radical causada por Phytophthora cinnamomi destaca por su gravedad. Phytophthora cinnamomi es un patógeno de distribución mundial capaz de infectar a miles de especies huéspedes. Se encuentra en la lista de las 100 peores especies invasoras del mundo, y es especialmente virulento causando la podredumbre radical de encinas y alcornoques que lleva a la muerte del arbolado, que según las condiciones ambientales puede ser un proceso de muerte lenta (decaimiento) o de muerte súbita. En ambos casos, los síntomas observados a nivel aéreo son amarillez y/o marchitez foliar, defoliación y muerte regresiva de brotes y ramas (puntisecado) y a nivel radical, necrosis de las raicillas absorbentes o ausencia de las mismas. La enfermedad radical es difícil de controlar debido a la longevidad de las esporas de resistencia, su alta capacidad de movimiento a través del agua libre del suelo y a su alto número de huéspedes. En ecosistemas de dehesa, la naturaleza del patosistema Quercus/ Phytophthora no permite la utilización de métodos de control legislativo (cuarentenas) o la aplicación masiva de fungicidas, por lo que se debe plantear un sistema de control que integre distintas medidas culturales y biológicas de bajo coste y acordes a la producción ecológica de las dehesas. En este contexto, la biofumigación se presenta como una técnica candidata a formar parte del manejo integrado de la enfermedad. La biofumigación se basa en la actividad biocida de compuestos volátiles (isotiocianatos, nitrilos, etc.) liberados tras la hidrólisis de los glucosinolatos (GSLs), metabolitos secundarios producidos por especies de la familia Brassicaceae. Los GSLs son enzimáticamente hidrolizados en el suelo por la acción de la enzima endógena mirosinasa. Se conocen más de 130 GSLs diferentes, pero el efecto nocivo de éstos contra patógenos, plagas y malas hierbas parece estar relacionado con un perfil concreto de GSLs, o con un GSL específico. Está demostrado que estos productos son tóxicos para un amplio número de patógenos de suelo, incluyendo a hongos, bacterias y nematodos, así como a oomicetos pertenecientes al género Phytophthora, pero su efecto sobre P. cinnamomi aún es desconocido. 2. CONTENIDO DE LA INVESTIGACIÓN. Esta Tesis parte de la hipótesis de que los compuestos volátiles liberados tras la incorporación al suelo de material biofumigante puede minimizar la capacidad de P. cinnamomi de infectar raíces de encinas y alcornoques en dehesas. El primer paso para poder verificar la efectividad de esta estrategia de control ha sido conocer cuál es la densidad de inóculo crítica a partir de la cual se desarrolla la enfermedad radical. En observaciones de campo se han referenciado densidades de inóculo muy variables en dehesas con presencia de P. cinnamomi en el sur de España, en una horquilla que varía entre 4 y 2500 Unidades Formadoras de Colonia (CFU)×g-1 de suelo seco. Nuestros experimentos demuestran que infestaciones de suelo a partir de 61 CFU×g-1 dan lugar al desarrollo de los síntomas radicales en Quercus, si bien valores tan bajos como 3 CFU×g-1 son suficientes para poder detectar la presencia del patógeno en raíces asintomáticas. Se evaluó cómo la biofumigación afecta a los distintos estadios vegetativos y reproductivos del ciclo de vida de P. cinnamomi. Para ello se ensayaron diferentes genotipos de tres especies con potencial biofumigante cosechadas en distintos estados fenológicos: Brassica carinata, B. juncea y B. napus. Se analizó el perfil de GSLs de cada genotipo y su evolución con el desarrollo de la planta, y posteriormente se evaluó el efecto de los volátiles liberados tras la hidrólisis de los tejidos sobre el crecimiento miceliar, la producción de esporangios y zoosporas, la viabilidad de las clamidosporas del patógeno en suelo natural infestado y el desarrollo de la enfermedad in planta. De los biofumigantes seleccionados, sólo los genotipos de B. carinata y B. juncea, ricos en el GSL sinigrina, demostraron potencial para ser usadas contra P. cinnamomi, ya que inhibieron su crecimiento miceliar, disminuyeron significativamente la producción de esporangios y disminuyeron la viabilidad de las clamidosporas en el suelo por debajo del umbral mínimo para el desarrollo de la enfermedad en raíces de Quercus. Sin embargo, cuando los suelos tratados se testaron sembrando plantas altamente susceptibles al patógeno (Lupinus luteus) sólo las plantas que crecieron en suelos biofumigados con B. carinata desarrollaron significativamente menos síntomas radicales que aquellas sembradas en suelos no tratados o en suelos biofumigados con el resto de especies. Se evaluó la efectividad de la harina de semillas de los mismos genotipos debido a su alta concentración en GSLs con respecto a las partes verdes en cualquier estado fenológico. Se comprobó que de nuevo sólo los genotipos ricos en sinigrina resultaron efectivos en la disminución de la viabilidad de las clamidosporas por debajo del umbral crítico para el desarrollo de la enfermedad en Quercus y, en este caso, la biofumigación del suelo con estos genotipos dio lugar a que las plantas de Lupinus no mostraran síntomas de la enfermedad, difiriendo del elevado nivel de síntomas que se observó en las plantas que crecieron en suelo no biofumigado o biofumigado con harina de semillas de genotipos sin sinigrina. Sin embargo, en ensayos de producción en dehesa de genotipos de B. carinata y B. juncea ricos en sinigrina se comprobó el escaso rendimiento de estos cultivos, por lo que se concluye que la producción directa de biofumigantes en dehesa no resulta factible y sería necesario producir semilla en otras áreas agrícolas de mayor productividad para ser posteriormente aplicada en suelos de dehesa. Para confirmar que la efectividad de los biofumigantes testados se debe a su elevado contenido en el GSL sinigrina y conocer si hay otras especies efectivas con distinto perfil de GSLs, se evaluó la actividad biofumigante de 14 especies de plantas pertenecientes a la familia Brassicaceae. En primer lugar, se clasificaron a las especies candidatas en tres grupos en función de su perfil de GSLs: Grupo A, plantas ricas en GSLs aromáticos, Gupo B1, plantas ricas en sinigrina y Grupo B2, plantas ricas en GSLs alifáticos distintos de sinigrina, y posteriormente se evaluó la inhibición del crecimiento micelial de P. cinnamomi como indicativo de su capacidad biofumigante, seleccionando especies de distinto grupo para evaluar su efectividad en la disminución de la viabilidad de las clamidosporas en suelo, y el posterior desarrollo de la enfermedad en plantas de Lupinus. Los resultados obtenidos confirmaron el papel de la sinigrina como principal GSL con capacidad biofumigante sobre P. cinnamomi, ya que únicamente los biofumigantes del Grupo B1 mostraron efecto biocida sobre cultivos in vitro de P. cinnamomi y sobre las clamidosporas en el suelo, impidiendo el desarrollo de la enfermedad en las plantas que crecieron en los suelos infestados que fueron tratados con estos biofumigantes. Tras la confirmación de que la capacidad biofumigante contra P. cinnamomi reside en el contenido en sinigrina del material empleado, se planteó el desarrollo de un producto ready-to-use con una alta concentración en este GSL para su aplicación directa en suelos de dehesa usando como materia prima un residuo industrial y fertilizantes cálcicos de efectividad demostrada contra P. cinnamomi. El producto, altamente efectivo in vitro, consistió en un extracto enriquecido en GSLs procedente de residuos de B. juncea producidos en la industria de obtención de aceites, suplementado con materia verde liofilizada como fuente de mirosinasa y CaCO3 como corrector de pH. 3. CONCLUSIÓN. Este trabajo demuestra que la biofumigación es una técnica efectiva que puede ser incorporada en la lucha integrada contra la podredumbre radical de los Quercus causada por P. cinnamomi en ecosistemas de dehesa. La biofumigación con plantas ricas en sinigrina reduce significativamente la viabilidad de las esporas de resistencia del patógeno en el suelo y minimiza la producción de zoosporas infectivas, disminuyendo significativamente la capacidad de P. cinnamomi para infectar raíces y causar enfermedad. Debido a que el método tradicional de enterrado en verde utilizando un cultivo biofumigante producido in situ es de difícil aplicación en dehesas por su baja productividad, que también se manifiesta en la producción de semillas (material con mayor contenido en sinigrina), se ha desarrollado un producto efectivo que resulta fácil de obtener, almacenar y usar en dehesas aplicándolo directamente al suelo cuando sea necesario. Además, la fabricación de este producto, usando como materia prima un residuo de la obtención industrial de aceite, es un respaldo al carácter ecológico que caracteriza la producción en estos ecosistemas.