La zanahoria (Daucus carota) es una raíz que se cultiva en todo el mundo y se utiliza para consumo humano en ensaladas, jugos, guisos y como guarnición. En 2019, en México se produjeron 353,750 t valuadas en 54,738,948 dólares. En 2018, México ocupó el lugar 24 entre los más grandes productores de zanahoria a nivel mundial (^{FAO, 2020}; ^{SIAP, 2020}). Como ocurre con todos los cultivos, la zanahoria es afectada por un gran número de patógenos, donde destacan, bacterias, hongos, virus, fitoplasmas y nematodos (^{Davis y Nuñez, 2007}; ^{Seo et al., 2015}; ^{Groves et al., 2020}). El nematodo del quiste de la zanahoria (NQZ), Heterodera carotae^{Jones (1950a}), es un patógeno que se encuentra distribuido en las zonas productoras de zanahoria en Europa, Norteamérica y África del Sur (^{Subbotin et al., 2010}; ^{Yu et al., 2017}; ^{Escobar-Avila et al., 2018}; ^{Handoo y Subbotin, 2018}). Este NFQ tiene un rango limitado de hospedantes: zanahorias silvestres y cultivadas, y algunos miembros silvestres de la familia Apiaceae, como Torilis spp. (^{Jones, 1950b}; ^{Greco, 1986}; ^{Mugniery y Bossis, 1988}). Este nematodo completó su ciclo de vida en 36 días a 20 °C y, en un estudio de campo en Italia, tuvo cuatro generaciones por año y causó pérdidas de rendimiento de hasta 20% en cultivos de zanahoria (^{Greco, 1986}; ^{Greco y Brandonisio, 1986}). Recientemente, se encontró que H. carotae está ampliamente distribuido en varios municipios del Valle de Tepeaca, Puebla, México, donde completa su ciclo de vida en 73 días a 20-25 °C (Escobar-Avila et al., 2017; Escobar-Avila et al., 2018). La diferencia en la duración del ciclo de vida entre las poblaciones europeas y mexicanas de H. carotae nos lleva a creer que el número de generaciones por año y la dinámica poblacional también son diferentes. Entender la dinámica poblacional es determinante para diseñar estrategias de manejo. Los objetivos del presente estudio fueron: i) determinar la dinámica poblacional de una población de H. carotae en suelo y en raíces de zanahoria durante un periodo de cultivo de 10 meses bajo condiciones de invernadero; ii) determinar el número de generaciones del nematodo y la capacidad de reproducción de la población; y iii) determinar las pérdidas en el rendimiento del cultivo de zanahoria a las densidades poblacionales del nematodo que fueron evaluadas.

En junio de 2017, se colocaron en invernadero 90 macetas (3 L volumen) a 13-20 °C (temperatura en el invernadero). Sesenta de las macetas contenían suelo naturalmente infestado con el nematodo y 10 semillas de zanahoria (cv. Christian). El suelo naturalmente infestado con el nematodo fue recolectado en un campo infestado en Santa Maria Actipan, Acatzingo, Puebla, México (18° 58’ 486’’ N; 97° 50’ 295’’ O; 2246 msnm). El suelo fue completamente homogeneizado y después se extrajeron los juveniles de segundo estadio utilizando la técnica de tamizado-centrifugado y flotación (^{Jenkins, 1964}), a fin de determinar el promedio por maceta del inóculo inicial de H. carotae, que fue de 1200 juveniles de segundo estadio (J2). Las otras 30 macetas se utilizaron como controles; cada maceta con 3 kg del mismo suelo, salvo que éste fue tindalizado, en donde se colocaron 10 semillas de zanahoria (cv. Christian). El experimento fue establecido en un diseño completamente al azar. Todas las macetas se mantuvieron en el invernadero por un periodo de 10 meses (junio 2017-abril 2018) y se regaron cada 3 días con 20 mL de agua del grifo. Después de que las semillas germinaron, las macetas fueron muestreadas destructivamente para determinar las densidades poblacionales del nematodo; se evaluaron tres macetas (con nematodo) cada 15 días y tres macetas control (sin nematodo) cada 30 días. Las raíces y el suelo de cada maceta fueron evaluados por separado. Para determinar el peso fresco de las raíces de zanahoria, éstas se agitaron ligeramente, se lavaron y después se eliminó el follaje. De cada maceta, las raíces de cada planta fueron pesadas de manera individual y posteriormente se determinó la media por maceta. Dado que las macetas control se evaluaron mensualmente, solo los datos de las macetas con suelo infestado muestreadas al mismo tiempo que las macetas control fueron utilizados para el análisis estadístico del peso fresco. Se realizó una prueba t para identificar diferencias significativas entre el peso de las raíces cuando había nematodos presentes o ausentes (p<0.05). El análisis se realizó con el programa SygmaPlot 12.0. La pérdida de rendimiento de zanahoria se calculó como el porcentaje de pérdida entre el peso de la raíz de las macetas control y las macetas con suelo infestado. Después de pesarlas, todas las raíces de cada maceta fueron cuidadosamente lavadas con agua del grifo y luego teñidas con fucsina ácida-lactoglicerol para observar y contar los estadios del nematodo en el interior y en la superficie de las raíces (J2, J3, J4, hembras y quistes) (^{Byrd et al., 1983}). Se registraron todos los estadios del nematodo y se calculó la densidad promedio del nematodo por etapa y fecha. La densidad total promedio del nematodo se tomó como el 100 por ciento de cada fecha. Por otro lado, el suelo de cada maceta se homogeneizó completamente y, a continuación, se extrajeron los J2 y quistes de 200 cm³ de suelo utilizando la técnica de tamizado-centrifugado y flotación (Jenkins, 1964) y el método de ^{Fenwick (Fenwick, 1940}), respectivamente. El número promedio de quistes se utilizó para calcular el factor de reproducción de la población dividiendo la densidad de población final (Pf) de cada fecha por la densidad de la población inicial (Pi). El valor de Pi se tomó de la fecha anterior inmediata de muestreo.

En general, el peso fresco de las raíces de zanahoria fue significativamente menor en las macetas con nematodos que en las macetas control (p<0.05) (Cuadro 1). Desde que comenzó el experimento y hasta 60 días post-germinación (DPG), el peso fresco de la raíz no fue significativamente diferente entre las macetas con nematodo y control (p>0.05). Sin embargo, a partir de los 90 DPG, se observó una diferencia significativa en el peso fresco de la raíz entre las macetas con nematodo y las macetas control cada vez que se muestrearon. Al final del experimento (300 DPG), se observó un promedio de pérdida de rendimiento de 70.8%. En el interior de las raíces de zanahoria se observaron J2 a los 15 DPG, pero a medida que los DPG aumentaron, el número de J3, J4 y de hembras aumentó también (Figura 1). A los 75 DPG, se presentaron todos los estadios en varias proporciones, pero los quistes fueron el estadio predominante (Figura 1). A lo largo de todo el periodo que duró el experimento, se completaron cinco generaciones del nematodo; los mayores picos (números) de hembras se observaron a los 60, 105, 195, 225 y 255 DPG con medias de 172, 224, 228, 264 y 235 hembras, respectivamente (Figura 2A). En cuanto a la población del nematodo en el suelo, se observaron tres picos máximos en las poblaciones de J2 a los 105, 150 y 195 DPG con una media de 735, 882 y 967 J2/200 cm³ de suelo, respectivamente. Se observó una tendencia similar en las poblaciones J2 en el interior de las raíces de zanahoria (Figura 2B). El factor de reproducción calculado de los quistes, se relacionó de manera inversa con las densidades poblacionales iniciales y variaron entre 230 y 558 quistes/200 cm³ de suelo (Figura 2C). Cuando las densidades de la Pi del nematodo estaban a su nivel mínimo, el factor de reproducción estaba a su nivel máximo. En cambio, cuando las densidades de Pi del nematodo estaban a su máximo, el factor de reproducción estaba a su nivel mínimo (Figura 2C). Al final del experimento se calculó un factor de reproducción de 1.6.

Figura 1 Estadios del nematodo del quiste de la zanahoria Heterodera carotae presentes dentro de las raíces de zanahoria durante un periodo de cultivo de 10 meses bajo condiciones de invernadero. La densidad media total del nematodo de las tres repeticiones se consideró como el 100% de cada fecha. 

Figura 2 Dinámica poblacional y factor de reproducción de Heterodera carotae en suelo y raíces de zanahoria cv. Christian durante un periodo de cultivo de 10 meses bajo condiciones de invernadero. A) Dinámica poblacional de hembras de Heterodera carotae en raíces de zanahoria. Número promedio de hembras de tres repeticiones; * = Representación simple de una curva spline. B) Dinámica poblacional de juveniles de segundo estadio (J2) de H. carotae en suelo y raíces de zanahoria. Número promedio de J2 de las tres repeticiones. C) Relación entre el factor de reproducción de H. carotae y las densidades poblacionales iniciales en zanahoria. 

En este estudio, el nematodo del quiste de la zanahoria Heterodera carotae causó pérdidas de rendimiento promedio de 70.8% en la zanahoria durante un periodo de cultivo de 10 meses, de junio de 2017 a abril de 2018, bajo condiciones de invernadero. Este porcentaje es mucho más alto que los porcentajes anteriormente reportados por ^{Greco et al. (1993}), que llegaron a un máximo de 20% en condiciones de campo en Italia. ^{Ambrogioni y Marinari-Palmisano (1976}) determinaron un límite de tolerancia, es decir, la densidad máxima del nematodo a la cual no se producen pérdidas de rendimiento (^{Seinhorst, 1986}: ^{Schomaker y Been, 2006}), de 0.19 huevos/cm³ de suelo en un ensayo en campo, mientras que ^{Greco y Brandonisio (1980)} determinaron un límite de tolerancia de 0.8 huevos/cm³ de suelo en un experimento a nivel de microparcela. En este último estudio, se produjeron pérdidas de rendimiento de 40 y 70% a densidades de 16 y 32 huevos/cm³ de suelo, respectivamente (^{Greco y Brandonisio, 1980}). En nuestro estudio, la densidad inicial del nematodo fue de 1200 J2/tres kg de suelo, que equivale a 0.4 J2 por g de suelo. Es difícil comparar estos resultados con trabajos anteriores porque las concentraciones iniciales de inóculo del nematodo no fueron iguales. Sin embargo, la densidad inicial del nematodo en este estudio fue menor que la que reportaron ^{Greco y Brandonisio (1980)}, y aun así causó una pérdida de rendimiento de 70%. Además, la concentración de inóculo utilizada en nuestro estudio estuvo, teóricamente, dentro del límite de tolerancia, y, por tanto, no debió haber producido pérdidas de rendimiento (^{Greco y Brandonisio, 1980}). La diferencia entre estos resultados y los reportes anteriores puede deberse a diversos factores. En primer lugar, las variedades vegetales que se usaron en el experimento fueron diferentes, y se sabe que algunas variedades de zanahoria son más susceptibles que otras a los nematodos (^{Barrot, 2018}). Es posible que la cv. Christian sea más susceptible que la cv. Vilmorin 66 que utilizaron ^{Greco y Brandonisio (1980)}. En segundo lugar, la temperatura y el tipo de suelo tienen un papel muy importante en la emergencia y el desarrollo de H. carotae (^{Greco y Brandonisio, 1986}). La temperatura óptima para la emergencia de J2 de H. carotae es de entre 15 y 20 °C, aunque pueden invadir plantas y desarrollarse a 10 °C (^{Greco y Brandonisio, 1986}; ^{Greco, 1987}). Nuestro estudio fue realizado a 13-20 °C, y, por tanto, no hubo restricciones de temperatura durante la emergencia y el desarrollo. En tercer lugar, es posible que la población mexicana (Santa Maria Actipan) de H. carotae utilizada en este experimento, pueda ser más virulenta que la población europea. Es necesario realizar más estudios sobre la virulencia de la población mexicana. En el interior de las raíces de zanahoria, se observaron J2, J3, J4, hembras y quistes a los 15, 30, 45, 60 y 75 DPG, respectivamente, a 13-20 °C. Estos resultados coinciden con los obtenidos por ^{Escobar-Avila et al. (2017}), quienes evaluaron la misma población en la cv. Mexicana y observaron J2, J3, J4, hembras y quistes a los 10, 24, 38, 59 y 73 DPG, respectivamente, bajo condiciones de invernadero a 20-25 °C. Por el contrario, en Italia, el ciclo de vida de esta especie de nematodo se completó en 36 días a 20 °C en la cv. Selection 92 (^{Greco y Brandonisio, 1986}). Según ^{Greco y Brandonisio (1986)}, el rango de temperatura para el desarrollo de H. carotae es de 10-20 °C, y a más de 25 °C, el desarrollo del nematodo se detiene. Por tanto, en los meses en que las temperaturas promedio son elevadas, es posible que el ciclo de vida se prolongue (^{Greco, 1987}; ^{Mugniery y Bossis, 1988}). Sin embargo, en este estudio este no fue un factor, ya que la temperatura se mantuvo entre 13 y 20 °C. Los factores que pudieron haber influido en la duración del ciclo de vida (dos veces mayor en la población de la cv. mexicana que la de la población italiana) fueron la variedad de zanahoria que se utilizó y las características particulares de la población mexicana del nematodo que se evaluó. Heterodera carotae tiene una biología interesante. Aproximadamente la mitad de los huevos son retenidos dentro del quiste, mientras que la otra mitad son depositados en una matriz gelatinosa que las hembras secretan por las glándulas anales (llamadas masas de huevos). En condiciones adecuadas, los huevos de las masas eclosionan tan pronto como concluye el desarrollo embriogénico. En cambio, la eclosión de los huevos dentro del quiste se demora; en general, estos huevos requieren un periodo de dos meses y la presencia de exudados de la raíz de la planta hospedante antes de eclosionar. Por tanto, H. carotae tiene la capacidad de eclosionar todo el año (^{Winslow, 1955}; ^{Aubert, 1986}; ^{Greco y Brandonisio, 1986}; ^{Greco, 1987}; ^{Baldwin y Mundo-Ocampo, 1991}). Esto es diferente a otras especies de nematodos formadores de quistes, ya que completan únicamente una generación por año y requieren un periodo de latencia antes de eclosionar (por ejemplo, los nematodos del quiste de los cereales H. avenae, H. filipjevi, H. latipons, y el nematodo del quiste de la papa Globodera rostochiensis). La biología peculiar de H. carotae explica por qué todos los estadios del nematodo ocurrieron al mismo tiempo dentro de las raíces de zanahoria durante el experimento; después de la primera aparición de las hembras, los huevos dentro de las masas eclosionaron de manera continua e infestaron las raíces de zanahoria. Durante el periodo de cultivo de 10 meses se completaron cinco generaciones del nematodo. En los primeros cuatro meses del experimento se completaron dos generaciones de nematodos (60 y 105 DPG), lo cual corresponde a un típico ciclo de cultivo de zanahoria. Después de seis meses, se observaron otras tres generaciones de nematodos con un periodo de 30 días entre una y otra (195, 225 y 255 DPG). Al parecer, al principio, el nematodo necesitó algún tiempo para establecer su población, lo cual produjo ciclos de vida prolongados (75 días), pero después el ciclo se acortó y las generaciones se completaron cada 30 días. Durante el experimento, el mayor número de J2 en el suelo se observaron a los 105, 150 y 195 DPG; se observó una tendencia similar en el interior de las raíces de zanahoria. En la primera generación de hembras, el número de J2 en el suelo fue constante. A partir de la segunda generación de hembras, los números de J2 alcanzaron su punto máximo a los 105 DPG y el tiempo sugiere que lo más probable es que hayan surgido de las masas de huevos. A los 150 días, se observó un segundo pico de J2, pero no aumentó el número de hembras o de quistes en las raíces; este segundo pico de J2 (150 días) se observó 60 días después de que se produjo el número más grande de quistes en las raíces (90 días). Como los huevos en el interior de los quistes requieren un periodo de dos meses antes de eclosionar, es probable que este segundo pico de J2 se haya derivado de los quistes (^{Greco y Brandonisio, 1986}). El momento en que se dio el tercer pico de J2 sugiere que fueron derivados de masas de huevos de la tercera generación de hembras (195 días). Estos resultados demuestran la gran capacidad de reproducción de esta especie, sobre todo en cultivos continuos de zanahoria, como se hace para la producción de semilla. El factor de reproducción se relacionó inversamente con las densidades poblacionales iniciales. Esto significa que cuando la población inicial es alta, el factor de reproducción es bajo. Esto se debe a la competencia por espacio y alimento en grandes poblaciones de nematodos (^{Seinhorst, 1966}; ^{Hajihasani et al., 2010}). Son escasos los estudios sobre la dinámica poblacional del nematodo del quiste de la zanahoria en el suelo y las raíces. Además, por lo general, se han realizado durante periodos más cortos (en solo 4-5 meses). Por lo tanto, estos resultados aportan información nueva e importante que se puede utilizar en el desarrollo de estrategias de manejo integrado y en las herramientas de toma de decisiones, a fin de optimizar el momento en que se realizan las aplicaciones de medidas de control.