Conociendo los fitoplasmas, el caso del maíz nativo

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Edel Pérez López*, Jacel Adame García**, Mauricio Luna Rodríguez*

CIENCIA UANL / AÑO 20, No. 84, abril-junio 2017

En 1967, científicos japoneses examinaron cortes provenientes de plantas de áster que mostraban síntomas de amarillamiento y malformaciones florales, en los cuales detectaron la presencia de microorganismos cuyo aspecto era casi idéntico al de los micoplasmas (microorganismos recién descubiertos por veterinarios japoneses en muestras de animales con neumonía), lo que motivó que a estos nuevos organismos se les diera el nombre de fitoplasmas, al haber sido observados en plantas (Doi et al., 1967).

Los fitoplasmas son bacterias que hasta el momento son imposibles de aislar en medios de cultivo artificiales. Afectan las plantas y en la actualidad se sabe que son los causantes de grandes pérdidas en cultivos de gran importancia económica como la papaya y el maíz (Pérez et al., 2016a).

La clasificación taxonómica de los fitoplasmas actualmente aceptada es: Súper Reino Procaryota, Reino Mónera, Phyllum Firmicutes, Clase Mollicutes, Familia Acholeplasmataceae, Género Candidatus (Ca.) Phytoplasma, en la que una nueva especie puede ser descrita como Ca. Phytoplasma si la secuencia del gen de la región 16S del ADN ribosomal tiene una similitud menor a 97.5% con las de otras especies de Ca. Phytoplasma previamente descritas (IRPCM, 2004).

Los fitoplasmas bloquean la circulación de sustancias elaboradas por la planta, y agotan la reserva de azúcares en las raíces; acciones que provocan síntomas característicos en las plantas infectadas, algunos de los cuales se describen como clorosis, virescencia, escoba de brujas y achaparramiento (figura 1). Otros síntomas que causan los fitoplasmas son esterilidad de flores, frutos y semillas anormales, degeneración de las flores y declinamiento. En las hojas se puede observar una reducción del tamaño, aclaramiento de las venas, engrosamiento, apariencia bronceada-rojiza, mosaico, entre otros (Pérez et al., 2013a, b).

La principal forma de transmisión natural de los fitoplasmas es mediante insectos, principalmente las conocidas chicharritas (figura 2), las cuales se alimentan del floema de las plantas (Weintraub y Beanland, 2006), aunque se ha demostrado que la transmisión puede ocurrir también de forma eficiente a través de injertos.

 

Fitoplasmas asociados al maíz

México, entre sus diversos cultivos con denominación de origen, cuenta con el reconocimiento como el sitio de origen y domesticación del maíz, que incluye a más de 60 razas únicas en el mundo (Pérez et al., 2016b). Por ello es fundamental el estudio de las enfermedades que afectan a este cultivo.

El maíz, como tantos cultivos alrededor del mundo, es afectado por fitoplasmas que causan las enfermedades conocidas como “enanismo arbustivo del maíz” (MBS, del inglés Maize bushy stunt) y el “enrojecimiento del maíz” (MR, del inglés Maize redness).

Los síntomas del “enrojecimiento del maíz” fueron observados por primera vez en 1957 en el distrito de Banat, Serbia, donde se registraron dos grandes fases epidémicas, la primera a finales de los años cincuenta e inicio de los sesenta, y la segunda a finales de los noventa e inicio de 2000, reportándose afectaciones en cerca de 50% de la producción. Por mucho tiempo el agente causal de la enfermedad se mantuvo desconocido y se sospechó de muchos agentes bióticos y abióticos como causantes del MR. Más tarde, en 2006, Duduk y Bertaccini encontraron que el patógeno asociado a la sintomatología del MR es el fitoplasma “stolbur” (Candidatus Phytoplasma solani). El análisis molecular de plantas sintomáticas en Italia y Hungría ha corroborado la presencia de este patógeno en cultivos de maíz.

Diferentes fitoplasmas se pueden asociar a síntomas similares, como enanismo, madurez temprana y anormal de la planta, el enrojecimiento de las hojas, la muerte precoz, malformaciones y pocos granos en el elote. Los fitoplasmas que afectan al maíz en Amé- rica Latina están asociados al “enanismo arbustivo del maíz” y pertenecen al grupo conocido como aster yellows, todos miembros de la especie Candidatus Phytoplasma asteris. Esta enfermedad fue descubierta por primera vez en México en 1955, pero no fue hasta 1978 que se asoció con fitoplasmas.

Los síntomas que la caracterizan son enrojecimiento de las hojas, amarillamiento de las hojas que puede confundirse con afectaciones por patógenos virales, elotes que no llegan a desarrollarse completamente y enanismo de la planta (figura 3); habiéndose identificado a especies del género Dalbulus como los insectos responsables de transmitir los fitoplasmas en el maíz.

A pesar de que varios trabajos habían detectado el enanismo arbustivo en variedades comerciales de maíz, recientemente nuestro grupo confirmó molecularmente la presencia de la especie Candidatus Phytoplasma asteris, afectando variedades de maíz nativo en las comunidades de Mazapa y Las Trancas, en Puebla, y en el municipio Las Vigas de Ramírez, en Veracruz (Pérez et al. 2016b). De esta forma no sólo se confirma esta especie de fitoplasma como la única asociada a maíz en América Latina, sino que se confirma también la habilidad del patógeno de afectar variedades de maíz nativas y únicas de México.

Aunque la incidencia detectada no es alarmante, la detección de la enfermedad en plantaciones de maíz nativo debe ser motivo de atención para ser considerado en futuros estudios.

Las encuestas aplicadas durante el trabajo desarrollado por nuestro equipo en las comunidades, revelaron que la aplicación de insecticidas podría reducir la incidencia de los síntomas (Pérez et al,. 2017), por lo que se realizaron talleres informativos para mostrar a los productores la importancia del patógeno, la apariencia de las plantas de maíz afectadas por fitoplasmas, los insectos responsables de dispersar la bacteria, así como alternativas naturales que pueden ser empleadas como insecticidas (figura 4).

Figura 4. Taller de capacitación con ejidatarios y sus familias.

 

Conclusiones

Para México, el maíz es más que alimento, es cultura, tradición e historia. El cultivo de germoplasma de maíz nativo o criollo ha sido la principal fuente de subsistencia e ingreso para pequeños productores y ejidatarios de comunidades rurales, por lo que llevar a cabo estudios que ayuden a identificar y conocer la situación que guarda este germoplasma con patógenos como los fitoplasmas es primordial para desarrollar estrategias de manejo cultural o mejoramiento genético. El presente trabajo fue un paso hacia la tarea de fortalecer la interacción productor-investigador.

 

*Universidad Veracruzana

**Tecnológico Nacional de México

Contacto: mluna@uv.mx

 

Referencias

Doi Y., et al. (1967). Mycoplasma or PLT group like microrganisms found in the phloem elements ofplants infected with mulberry dwarf, potato witches’ broom, aster yellows or pawlonia witches’broom. Annals of Phytopathological Society Japan. 33: 259-266.

Duduk B. y Bertaccini A. (2006). Corn with symptoms of reddening: New host of stolbur phytoplasma. Plant Disease. 90: 1313-1319.

IRPCM. (2004). Candidatus Phytoplasma, a taxon for the wall-less, non-helical prokaryotes that colonise plant phloem and insects. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 54: 1243- 1255.

Pérez L., E., et al. (2013a). First report of a Candidatus Phytoplasma asteris isolate affecting macadamia nut trees in Cuba. New Disease Reports. 28: 1.

Pérez L., E., et al. (2013b). First report of a Candidatus Phytoplasma ulmi isolate affecting sapodilla trees in western Cuba. New Disease Reports. 28: 18.

Pérez L., et al. (2016a). The underestimated diversity of phytoplasmas in Latin America. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 66: 492- 513.

Pérez L., E., et al. (2016b). Maize bushy stunt phytoplasma affects native corn at high elevations in southeast Mexico. European Journal of Plant Pathology. 4: 963-971.

Pérez L., E., et al. (2017). Maize bushy stunt in native corn: implications for Mexican ‘‘subsistence farmers’’. Environmental Development and Sustainability. doi:10.1007/s10668-017-9966-0.

Weintraub P.G. y Beanland L. (2006). Insect vectors of phytoplasmas. Annual Review of Entomology. 51: 91- 111.