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Revista mexicana de fitopatología

versión On-line ISSN 2007-8080versión impresa ISSN 0185-3309

Rev. mex. fitopatol vol.36 no.2 Texcoco may./ago. 2018

http://dx.doi.org/10.18781/r.mex.fit.1801-1 

Notas Fitopatológicas

Organismos asociados a daños en tubérculos de papa en postcosecha

Clemente de Jesús García-Ávila1 

Gilda Abigail Valenzuela-Tirado1 

José Guadalupe Florencio-Anastasio1 

Isabel Ruiz-Galván1 

Magnolia Moreno-Velázquez1 

Bárbara Hernández-Macías1 

José Abel López-Buenfil1 

Daniel Bravo-Pérez1 

José Manuel Pineda-Ríos1 

Andrés Quezada-Salinas1  * 

Graciela Ávila-Quezada2 

1Servicio Nacional de Sanidad, Inocuidad y Calidad Agroalimentaria. Unidad Integral de Diagnóstico, Servicios y Constatación, Carretera Federal México-Pachuca Km 37.5, CP. 55740, Tecámac, Estado de México

2Universidad Autónoma de Chihuahua, Facultad de Zootecnia y Ecología, CP. 31000, Chihuahua, México.

Resumen

La papa (Solanum tuberosum L.) es uno de los cultivos de mayor consumo humano a nivel mundial. El cultivo es amenazado desde sus inicios por distintos organismos; algunos de ellos ocasionan daños superficiales en los tubérculos, que reducen la calidad y apariencia lo que provoca el rechazo por el consumidor. De un total de 34 muestras de tubérculos de papa destinados para consumo humano, obtenidas mediante muestreo visual dirigido, en la Central de Abastos de Ecatepec, se identificaron a los microorganismos asociados a algún daño físico o alteración superficial; además, de manchas atípicas en la superficie de tubérculos. Del total de las muestras en el 50% se identificaron a las bacterias Enterobacter aerogenes, Pseudomonas fluorescens y Streptomyces sp. En el 41% se identificaron a hongos y protozoarios como Fusarium oxysporum, F. solani, F. verticillioides, Rhizoctonia solani, Alternaria sp., Colletotrichum sp., Clonostachys sp., Geotrichum sp., y Spongospora subterranea f. sp. subterranea. Del 9% de las muestras restantes no se identificó ningún organismo relacionado al daño.

Palabras clave: Solanum tuberosum; microorganismos; hongos; bacterias

La papa (Solanum tuberosum L.) es uno de los cultivos más utilizados para el consumo humano a nivel mundial. De este tubérculo se producen 381 millones de toneladas anualmente en el mundo (FAO, 2014). En México ocupa el quinto lugar en importancia alimenticia, superado por el maíz, trigo, frijol y arroz. Del total de la producción nacional, el 56% se destina para consumo en fresco, 29% para la industria y el 15% como semilla (Mora-Aguilar, 2014). A nivel mundial, se han reportado alrededor de 70 enfermedades y desordenes fisiológicos que afectan a este cultivo y causan severos daños especialmente en los tubérculos (Herrera y Scott, 1993; Stevenson, 2001). Entre los síntomas de las enfermedades que afectan tubérculos se identifican agallas, manchas y pudriciones (Fiers et al., 2012), principalmente; estos pueden ser ocasionados por hongos, bacterias, nematodos y virus. Asimismo, existen otros factores que además de la apariencia física, demeritan la calidad de los tubérculos provocando el rechazo por el consumidor; sin embargo, Fiers et al., (2010) mencionó que las manchas superficiales afectan solamente la epidermis de los tubérculos, sin alterar su sabor y propiedades nutricionales (Jemison et al., 2008; Vázquez-Carrillo et al., 2013). Algunas de estas alteraciones superficiales que afectan la peridermis de los tubérculos son el resultado de la presencia de patógenos como Colletotrichum coccodes, Helminthosporium solani, Rhizoctonia solani, Spongospora f. sp subterranea y Streptomyces spp.; además, de ser en muchos casos vía de entrada para otros microorganismos oportunistas que conducen a la pudrición de tubérculos. Especies de hongos como Fusarium sp., con frecuencia causan daños relevantes a nivel mundial en tubérculos que se encuentran en campo y almacenamiento, en esta última puede llegar a afectar hasta el 60% de la producción (Boyd, 1972). También se pueden presentar otras condiciones que provocan la mala calidad y apariencia, estas pueden ser debidas a daños mecánicos, por insectos, factores abióticos como la humedad y temperatura, el uso de productos químicos, deficiencias nutrimentales, y otros daños que se desconocen sus causas, conocidos como manchas atípicas (Friedmans, 1960; Stevenson et al., 2001; Fiers, 2010; Naerstad et al., 2012). Por otra parte, las bacterias y hongos que ocasionan pudriciones o daños más severos en la peridermis de tubérculos, producen una amplia gama de enzimas como pectinasas, celulasas, xilanasas y proteasas, responsables de la maceración del tejido y muerte celular (Olivieri et al., 2004). Los síntomas incluyen ya sea pudriciones secas o blandas, decoloración del tubérculo y pudrición anular, y son debidas a diversos hongos como Fusarium spp., Verticillium spp.; bacterias, como Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum, Pectobacterium carotovorum subsp. atrosepticum, Ralstonia solanacearum, entre otras (de Haan et al., 2008; Czajkowski et al., 2011; Fiers et al., 2012; Gashgari y Gherbawy, 2013). Debido a lo anterior, el objetivo de este estudio fue identificar a los microorganismos asociados a síntomas y daños en postcosecha de tubérculos de papa destinados para consumo humano que se pueden encontrar en sitios comerciales, como la Central de Abastos de Ecatepec.

Muestreo. Se recolectaron tubérculos de papa en agosto de 2017 destinados para consumo humano en la central de abastos de Ecatepec, Estado de México, para esto se realizó un muestreo dirigido a aquellos que presentaban algún daño físico o alternación superficial, además de manchas atípicas, cada tubérculo se envolvió en papel absorbente y depositados en bolsas de polietileno, inmediatamente fueron transportadas al laboratorio de Micología y Bacteriología del Centro Nacional de Referencia Fitosanitaria, se clasificaron de acuerdo a los síntomas y/o daños típicos por la presencia de hongos, bacterias o insectos, como necrosis, pudriciones, pudriciones secas, manchas, lesiones corchosas, costras negras, obteniendo un total de 34 muestras, las cuales fueron procesadas el mismo día para su diagnóstico.

Aislamiento de hongos. De cada muestra sospechosa para hongos y bacterias se tomaron fotografías de los síntomas o daños. Posteriormente, de manchas en tubérculos y de la transición de tejido sano-enfermo se tomaron secciones de 1 cm2, se desinfestaron con hipoclorito de sodio al 1% durante 1 minuto, se lavaron con tres cambios de agua destilada estéril por tres minutos cada uno y secaron en papel absorbente estéril, posteriormente se colocaron sobre medio PDA (agar-papa-dextrosa) contenido en cajas Petri de 90 x 15 mm. Por otra parte, para propiciar el desarrollo de microorganismos sobre el tubérculo, se realizaron cámaras húmedas de cada tubérculo y síntoma sembrado en PDA, se tomaron dos muestras de cada tubérculo y se desinfestaron siguiendo la metodología antes mencionada. En ambos casos la incubación se realizó a una temperatura de 22±2 °C y fotoperíodo de 12 horas. Después de cinco días, de las cajas que presentaron desarrollo de colonias fúngicas, se realizaron cultivos monospóricos en nuevas cajas con PDA. La identificación se realizó mediante claves taxonómicas, y características morfométricas (Sneh et al., 1991; Barnett y Hunter, 2006; Leslie y Summerell, 2006; Seifert y Gams, 2011).

En el caso de tubérculos con síntomas de pústulas y agallas sospechosas a las causadas por Spongospora subterranea, se observaron las estructuras presentes bajo el microscopio, se realizaron cortes histológicos y se elaboraron preparaciones permanentes para la identificación de S. subterranea mediante claves taxonómicas. Para confirmar la presencia de Spongospora subterranea f sp. subterranea se realizó una prueba de PCR utilizando iniciadores específicos Sos1 (5’-CCTGGGTGC-GATTGTCTGTT-3’) y Sps2 (5’-CACGCCAATGGTTAGA-GACG-3’) reportados por Bell et al. (1999).

Aislamiento de bacterias. Para realizar la identificación de bacterias se utilizaron tubérculos ya sea con presencia de pudrición o necrosis. Bajo la misma metodología descrita para el aislamiento de hongos se obtuvo las cepas bacterianas en medio B de King; de cada una se realizaron pruebas bioquímicas, mediante técnicas serológicas y enzimáticas (ELISA) (Schaad et al., 2001); además, de pruebas de patogenicidad en tubérculos de papa (Goszczynska et al., 2000).

Del total de las muestras analizadas el 50% resultó positivo a bacterias, el 41% a hongos y del 9% no se identificó ningún organismo relacionado al daño. En lo que respecta a hongos, se identificó a: Fusarium sp. (F. oxysporum, F. solani, F. verticillioides), Rhizoctonia solani, Alternaria sp., Colletotrichum sp., Clonostachys sp., Geotrichum sp., y al protozoario Spongospora subterranea f sp. subterranea (Figura 1 y 2). Las especies del Alternaria, Colletotrichum, Clonostachys, Fusarium, Rhizoctonia, han sido asociadas anteriormente a colonizar la superficie de los tubérculos (Fiers et al., 210; Naerstad et al., 2012; Gherbawy y Gashgari, 2013; Zimudzi et al., 2017).

Figura 1 A) Tubérculos de papa con manchas oscuras superficiales, realacionadas a Clonostachys sp. y Colletotrichum sp. B) Pudriciones secas, donde se identificaron los hongos Fusarium sp., Rhizoctonia solani, Alternaria sp., y Geotrichum sp. C) Hundimiento del corazón del tubérculo. D) Pústulas o costras circulares sobre la superficie del tubérculo características debidas a Spongospora subterranea. E) Manchas o lesiones corchosas en forma de figuras poliédricas, daños característicos de Streptomyces sp. F) Costras negras, duras similar a la tierra, que son esclerocios que forma Rhizoctonia solani sobre la peridermis del tubérculo  

Figura 2 Microorganismos (hongos y protozoario) aislados de tubérculos de papa. A) Macroconidios de Fusarium oxysporum. B) Macroconidios de Fusarium solani. C) Conidios en cadena de Fusarium verticillioides. D) Hifas de Rhizoctonia solani. E) Conidios de Alternaria sp. F) Conidios de Colletotrichum sp. G) Fiálides y conidios de Clonostachys sp. H) Artroconidios de Geotrichum sp. I) Esporosoros de Spongospora subterranea f. sp. subterranea 

Por otra parte, de los tubérculos que presentaron síntomas de necrosis o pudrición, se identificó a Enterobacter aerogenes y Pseudomonas fluorescens (Figura 3). Así también, en el 11.7% de los tubérculos se identificó a la bacteria Streptomyces sp., la cual, solo se determinó a nivel de género. Esta bacteria es muy común reportada en tubérculos de papa, que ocasionando severos síntomas como lesiones corchosas irregulares de color marrón, o lesiones en forma poliédrica que pueden llegar a unirse y proporcionan una mala apariencia y calidad (Fiers, 2010; Fiers et al., 2010).

Figura 3 Tubérculos de papa con síntomas de necrosis en la peridermis del tubérculo, en todos los casos se aislo e identificó a las bacterias Enterobacter aerogenes y Pseudomonas fluorescens. 

En tubérculos de papa se pueden presentar diferentes daños superficiales que demeritan su valor comercial. Algunos son causados por patógenos o por insectos, o por factores abióticos y otra serie de alteraciones que se desconocen sus causas, es decir, desórdenes fisiológicos. Fiers et al. (2010), reportó a Fusarium spp., Rhizoctonia spp., Penicillium spp., Alternaria spp., Clonostachys spp., como los géneros más comunes que colonizan la superficie de tubérculos de papa en condiciones de almacenamiento. De igual forma, Gherbawy y Gashgari (2013), en un estudio realizado identificaron a Fusarium, Penicillium, Ilyonectria, Alternaria, y Rhizoctonia, como los géneros más comunes aislados en diferentes tipos de síntomas de manchas en tubérculos de papa. Por su parte, Naerstad et al. (2012), señalaron que los patógenos más comunes que ocasiona manchas en tubérculos, reducen el rendimiento y calidad son: Rhizoctonia solani, Spongospora subterranea f. sp. subterranea, Helminthosporium solani, Colletotrichum coccodes, Fusarium sp. y Streptomyces sp. En cuanto a Fusarium sp., los resultados obtenidos en este trabajo coinciden con los reportados en estudios previos ya que este se identificó como uno de los géneros más frecuentemente aislado en la peridermis de tubérculos de papa (Chelkowski, 1989; Fiers et al., 2010; Gherbawy y Gashgari, 2013; Zimundzi et al., 2017) y la especie F. oxysporum se ha aislado de la mayoría de los cultivares estudiados (Manici y Cerato, 1994; Zimundzi et al., 2017). Además, de Fusarium spp, se identificó a otros hongos colonizando las mismas manchas de los tubérculos, como Alternaria sp., Colletotrichum sp., Clonostachys sp., Rhizoctonia solani, y Geotrichum sp., este último no se ha reportado colonizando u ocasionando daños en el cultivo o tubérculos de papa, se encuentra cosmopolitamente en el suelo, pero solo una especie es importante como agente patogénico, Geotrichum candidum, especie que se ha reportado como el agente causal de la pudrición amarga de los cítricos en postcosecha (Brown 1988; López-García et al., 2003; Talibi et al., 2012); además, de pudriciones blandas en postcosecha en fresa (Fraire-Cordero et al., 2003) y otros cultivos; por lo que se recomienda realizar estudios subsecuentes para poder determinar su condición patogénica. En el caso de tubérculos de papa, no se ha asociado como agente patogénico, y podría considerarse como contaminante en la superficie de los tubérculos de papa en postcosecha o como supresor de los microrganismos patogénicos en este estudio.

Los diferentes géneros y especies de hongos que se han identificado colonizando la superficie de la peridermis de tubérculos de papa; además de tener un comportamiento patogénico en el cultivo, existen algunos géneros que pueden tener un comportamiento antagónico con organismos patogénicos, los cuales se han evaluado para determinar su potencial como agentes de biocontrol. El hongo Clonostachys spp., conocido por su capacidad antifúngica, y acción micoparasítica contra patógenos, produce una amplia variedad de compuestos orgánicos volátiles. Estudios demuestran que Clonostachys sp., presenta antibiosis y una efectiva colonización de las heridas ocasionadas por daños mecánicos, protegiendo de la entrada de agentes patogénicos (Gan et al., 2007; Assefa, 2013), y limitando el crecimiento de otros organismos en el tubérculo de papa (Gan et al., 2007). Por otro lado, la especie Gliocladium roseum (anamorfo: Clonostachys rosea) se ha reportado como patógeno en cultivos de papa y agente causal de pudriciones secas (Theron, 1991).

Danyluk et al. (2013), señalaron que la microbiota dominante sobre hortalizas recién cosechadas está constituida por bacterias Enterobacter, Bacillus spp., Pantoea spp., Cyanobacterium, Erwinia spp., Pectobacterium y Pseudomonas, provenientes del contacto con el suelo, agua y aire. En las áreas dañadas por necrosis o pudrición en algunos de los tubérculos colectados en este trabajo, se identificaron bacterias, se observó una delimitación marcada que detuvo el avance de la pudrición, lo que puede sugerir que las bacterias antagonistas identificadas Enterobacter aerogenes y Pseudomonas fluorescens impidieron el crecimiento necrotrófico de algún agente patogénico que estuviera colonizando el tubérculo. El-Ghaouth et al. (1998) mencionaron que estos organismos no causan algún daño al estar en contacto con el tejido vegetal. Cabe señalar que se han reportado a distintas especies de Enterobacter spp., y Pseudomonas fluorescens como agentes de biocontrol debido a que pueden suprimir enfermedades como la pudrición seca en tubérculos de papa, ocasionada por Fusarium spp., al producir diferentes metabolitos antifúngicos (Schisler, 1994); además, puede reducir la severidad de la enfermedad hasta un 25% (Chelkowski, 1989; Schisler et al., 1995; Schisler et al ., 2000). Pseudomonas fluorescens también se reportó como agente de biocontrol de bacterias como Erwinia carotovora subsp. atroseptica al producir el componente antimicrobiano 2,4-diacetylphloroglucinol (DAPG) que inhibe el crecimiento de esta bacteria en condiciones in vitro (Cronin et al., 1997).

En el 9% de las muestras analizadas, no se estableció una relación clara entre un microorganismo con los daños o síntomas en el tubérculo, los síntomas se identificaron como hundimientos en el centro del tubérculo de color marrón. Las principales causas de los desórdenes fisiológicos son una respuesta de la planta a estrés, estos incluyen prácticas culturales inadecuadas durante el cultivo, incluida la elección de los cultivares susceptibles, la manipulación o almacenamiento, temperaturas extremas, el pH del suelo, niveles de humedad y niveles de nutrientes inadecuados (Fiers, 2010; Mikitzel, 2014). Zotarelli et al. (2013), mencionaron que debido a la lixiviación de nutrientes como el nitrato conduce a un estrés nutricional de la planta, lo que da lugar a alteraciones fisiológicas, como son el centro marrón, corazón hueco, necrosis por el calor interno, agrietamiento, entre otros.

El objetivo de este estudio fue identificar los organismos asociados a daños en tubérculos de papa. En conclusión, se encontró una diversidad de microorganismos patogénicos colonizando un mismo tubérculo; además de distintas bacterias conocidas por ser antagónicas de microorganismos patógenos. En este estudio el hongo Alternaria sp., se aisló con mayor frecuencia en los tubérculos colectados. Se encontraron asociados de manera consistente ya sea síntomas de necrosis o pudriciones, o ambos a las bacterias antagónicas Enterobacter aerogenes y Pseudomonas fluorescens, limitando el avance de la necrosis en el tejido del tubérculo de papa; sin embargo, se requiere más investigación para conocer la interacción de estos organismos en la superficie de los tubérculos de papa.

LITERATURA CITADA

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Primera publicación DOI: 02 de Mayo, 2018.

First DOI publication: May 02, 2018.

Recibido: 09 de Enero de 2018; Aprobado: 16 de Abril de 2018

*Autor para correspondencia: andresqs@colpos.mx.

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