Materiales y métodos

Área de estudio. Este trabajo se desarrolló en cinco plantaciones de cacao en el estado de Tabasco y región Norte de Chiapas, México. Los datos fueron registrados en el ciclo productivo 2011-2012. El área de estudio se encuentra en un clima cálido húmedo con abundantes lluvias en verano. La precipitación media anual es de 2432 mm, con periodos de lluvia que se extienden de junio a marzo, y periodo de sequía en abril y mayo. La temperatura media anual es de 26 °C y predominan los suelos vertisoles y gleysoles (^{INEGI, 2017}). Datos de ubicación geográfica y altitud de cada plantación se indican en Cuadro 1.

Características de las plantaciones. El estudio se realizó en plantaciones comerciales tradicionales de cacao, constituidas por híbridos de tipo Trinitario, susceptibles a la MN. Las plantaciones tuvieron de 20 a 25 años y una densidad de 784 plantas ha^-1 con un arreglo topológico aproximado de 3.5 × 3.5 m. En cada plantación se delimitó una parcela experimental de 180 árboles en un área rectangular de 10 × 18 árboles de cacao. En total se evaluaron 48 árboles en la sección central de 4 × 12. El manejo de las plantaciones consistió en la eliminación mecánica de brotes vegetativos basales y el control mecánico de maleza.

Registro de frutos. Frutos mayores a 7 cm de longitud, incluyendo chilillos, frutos verdes y maduros, se registraron de forma semanal durante un año para determinar la fluctuación del flujo de frutos potenciales a la infección por P. capsici y para relacionar la incidencia de enfermedad.

Evaluación de incidencia de MN y la moniliasis del cacao. En cada plantación se etiquetaron todos los frutos de 8 a 10 cm de largo, provenientes de los flujos de floración y amarre de frutos que se presentaron durante el año de evaluación. El número de frutos se estimó mediante censo de 48 árboles. Cada fruto se observó semanalmente in situ para detectar síntomas y signos de MN que consistieron en manchas circulares con borde regular color café oscuro, y una capa de micelio poco densa con apariencia de algodón blanquecino. Por otra parte, para evaluar el potencial competitivo de la infección del hongo causante de la moniliasis sobre la incidencia de MN se registró semanalmente el número de frutos enfermos por moniliasis cuyos síntomas fueron mancha color café (mancha chocolate) con bordes irregulares y esporulación abundante de acuerdo con ^{Torres-de la Cruz et al. (2020}). Para estimar la incidencia de cada enfermedad se registró el número de frutos enfermos entre el número total de frutos evaluados por 100.

Análisis temporal del progreso de la mancha negra del cacao. El análisis temporal de la MN se realizó de acuerdo con ^{Torres-de la Cruz et al. (2020}). Para ello, por cada parcela se generaron gráficas del progreso temporal del porcentaje de incidencia, acumulada y no acumulada, en función del tiempo. Con el progreso acumulado parcelario se estimó la incidencia inicial (Y ₀ ), área bajo la curva de progreso de enfermedad (ABCPE), tasa de infección aparente (r) con el modelo Gompertz en su forma no lineal, e incidencia acumulada final (Y _f ) (^{Torres-de la Cruz et al. 2020}; ^{Campbell y Madden, 1990}). Adicionalmente, se ajustaron los modelos epidemiológicos monomolecular y logístico para analizar el posible efecto monocíclico y policíclico de la infección. Los valores de incidencia se multiplicaron por cuatro para escalar la curva epidémica y permitir el ajuste a los modelos epidemiológicos ya que Y _f fue inferior al 10%.

Variables climáticas. La temperatura y la humedad relativa se registró por plantación a intervalos de 2 h mediante sensores Hobo H8® (Onset Instruments, Pocasset, MA, EUA), instalados a 2 m de altura al centro de parcela. Los datos se recolectaron semanalmente. Datos de precipitación acumulada mensual de 2011 y 2012 se obtuvieron de registros de estaciones más cercanas a las plantaciones estudiadas: Poblado C-28 (Estación 27078), Paraíso (Estación 27034), Tulipán (Estación 27051), INIFAP (Estación 27095), Platanar (Estación 07130).

Análisis estadístico. Los cálculos de la tasa de infección aparente (r), ABCPE y el ajuste de los datos de incidencia a modelos epidemiológicos se realizaron con procedimientos NLIN, SUMMARY y GLM de SAS® (^{SAS Institute, 2004}). Como criterio de bondad de ajuste se utilizó el coeficiente de determinación. Se realizó la comparación entre plantaciones con cada una de las variables ambientales mediante ANOVA (p = 0.5). Con un desfase semanal por efecto del periodo promedio de incubación, la incidencia absoluta de MN se correlacionó con la temperatura promedio semanal, humedad relativa promedio semanal, y con el número de frutos. Análogamente, la incidencia absoluta se correlacionó con intervalos desfasados de temperatura y humedad relativa para lo cual se calculó el número de horas/semana de temperatura y humedad relativa en los siguientes intervalos: temperatura, a) < 19.9 °C; b) 20-26.9 °C; c) 27- 29.9 °C; d) 30-34.9 °C, y e) > 35 °C; y humedad relativa, a) < 59.9 %, b) 60-90 %, y c) > 90 %. La incidencia acumulada mensual se correlacionó con la precipitación acumulada mensual, sin desfase, y se analizó la correlación entre incidencia final de MN con la precipitación acumulada durante los meses de progresión epidémica (septiembre 2011- febrero 2012). Para evaluar la potencial de competencia entre los agentes causales de moniliasis y MN se correlacionaron picos de moniliasis desfasados por dos a tres semanas, durante octubre-enero, respecto a picos de MN. Las correlaciones se analizaron con el coeficiente de Spearman (Rho) mediante el software IBM SPSS^® 22.0.

Resultados y discusión

Comportamiento temporal de la mancha negra del cacao. Se generaron cinco epidemias de MN, una por cada localidad-parcela estudiada (Figura 1). En los sitios Moctezuma, La Piedra y Poblado C-28, la MN se presentó de 15 - 18 semanas. En Paredón y Platanar la MN se extendió por 25 semanas. Todas las epidemias en general exhibieron una curva sigmoidal con ligeros eventos inter-sigmoidales. Las epidemias de Moctezuma, Paredón y Platanar tuvieron una prolongada fase pre-exponencial entre el 30 de agosto y 15 de octubre. Epidemias de MN de conformación sigmoidal atípicas también se han reportado para P. megakarya en Camerún (^{Ndoumbe-Nkeng et al., 2017}). Esto incrementos atípicos, inter-sigmoidales pueden deberse a nuevos focos de infección (Ndoumbe-Nkeng et al., 2017; ^{Ristaino, 2000}). Mientras que ^{Torres-de la Cruz y colaboradores (2020}), los atribuyeron a variaciones en el ritmo de fructificación con eventos intermitentes de infección en el caso de Moniliophthora roreri.

Figura 1 Curvas epidémicas del progreso temporal acumulado de incidencia de la mancha negra del cacao, causada por Phytophthora capsici, en cinco localidades-plantaciones comerciales con tecnología tradicional. Comportamiento promedio de temperatura, humedad relativa y precipitación en las cinco localidades de Tabasco y Norte de Chiapas. Ciclo productivo 2011-2012. 

La incidencia final (Y _f ), ajustada por el número de frutos producidos durante el periodo de enfermedad, fluctuó de 6.3 a 24.8% con una incidencia promedio de 12.5% (Cuadro 2). La menor Y _f se presentó en la plantación de Moctezuma, mientras que la mayor se obtuvo en Platanar (Cuadro 2). Estos resultados representan una intensidad baja respecto a otras regiones en África con ocurrencia de P. megakarya entre baja y alta incidencia (1.15 al 70%), y baja y moderada (16 al 40%) según la precipitación pluvial anual (^{Ndoumbe-Nkeng et al., 2009}). La dependencia de la precipitación de Phytophthora spp. para altas tasas de infección está bien documentada. Sin embargo, la intensidad de incidencia de MN puede depender también de la variedad de la planta de cacao, manejo sanitario, especie de Phytophthora implicada, y el manejo cultural de plantación (Akrofi, 2015; ^{Montes-Belmont y de los Santos, 1989}).

Los valores de intensidad de las epidemias, estimados con ABCPE, fluctuaron entre 141.9 y 2,416.8 (Cuadro 2). La parcela con mayor ABCPE fue Platanar (2,416.8) y la menor se obtuvo en Moctezuma (141.9). Sin embargo, la alta ABCPE del primero no correspondió con la mayor tasa de infección (r = 0.016) debido a su prolongada epidemia respecto a Poblado C-28 (r = 0.041) (Cuadro 2).

Las curvas epidémicas en todas las plantaciones evaluadas tuvieron la mejor bondad de ajuste al modelo Gompertz (Cuadro 2. De acuerdo con ^{Campbell y Madden (1990}), el modelo Gompertz describe epidemias policíclicas, con curvas de progreso sigmoidal asimétricas. En una epidemia policíclica, el agente causal tiene la capacidad de producir varios ciclos de infección, el cual permite incrementos epidémicos intermitentes. En un trabajo previo con Moniliophthora roreri se demostró también eventos policíclicos favorecidos por la permanencia de frutos infectados en el árbol, los cuales proveen inóculo para infecciones continuas mientras existan condiciones ambientales favorables para el desarrollo de la enfermedad y flujos productivos de frutos (^{Torres-de la Cruz et al., 2020}).

La caracterización de MN como epidemia policíclica puede tener implicaciones en el establecimiento de estrategias de manejo dirigidas a la reducción del inóculo secundario que permita retrasar o disminuir la intensidad de la tasa epidémica (^{Torres-de la Cruz et al., 2020}; ^{Campbell y Madden, 1990}). En este caso, la remoción periódica de frutos enfermos puede tener un impacto negativo en la incidencia de MN. En epidemias de MN causadas por P. megakarya, se reportó que la remoción de frutos enfermos puede reducir hasta 30% la incidencia (^{Ndoumbe-Nkeng, 2004}). La frecuencia de remoción de fuentes de inóculo es determinante. Remociones semanales fueron más efectivas que quincenales, con reducción de hasta el 66% de incidencia (^{Soberanis et al., 1999}). Mediante simulaciones numéricas se encontró que el intervalo óptimo de remoción fue de 4 d (^{Nembot et al. 2017}). Adicionalmente, la aplicación de fungicidas eficaces puede contribuir a la reducción del inóculo primario y secundario. Por ejemplo, el sulfato de cobre y caldo bordelés ha sido ampliamente utilizado en México para el control de MN (^{Torres-de la Cruz et al., 2019}).

Producción de frutos y cambio absoluto de incidencia MN y moniliasis. La densidad de frutos, de 7 cm hasta frutos maduros, mostró una fluctuación temporal similar en todas las plantaciones evaluadas. La presencia de frutos de diferentes edades, aunque cuantitativamente variable, se mantuvo durante todo el año de evaluación. La mayor producción de frutos totales se concentró en los meses de agosto a diciembre (28 frutos árbol^-1) con un pico productivo en octubre - noviembre (Figura 2), periodo que coincidió con la fase epidémica exponencial en todas las localidades-plantaciones (Figura 1). Estadísticamente, se demostró la correlación positiva de la incidencia absoluta con la intensidad de fructificación con un desfase de una semana (Rho = 0.52 - 0.74) (Cuadro 3). Esta dependencia de disponibilidad específica de tejido del hospedante ya se había reportado en Brasil para MN (^{Medeiros, 1967}). Análogamente, ^{Torres-de la Cruz y colaboradores (2020}) también reportaron estrecha dependencia entre la incidencia de moniliasis del cacao con la densidad de frutos para las condiciones de México, lo cual planteó la hipótesis de competencia entre estos patógenos.

Figura 2 Fluctuación de frutos de cacao (mayores de 7 cm - frutos maduros) e incidencia absoluta de mancha negra del cacao (Phytophthora capsici) y moniliasis del cacao (Moniliophthora roreri), en cinco plantaciones comerciales tradicionales de Tabasco y Norte de Chiapas, México. Ciclo productivo mayo 2011-mayo 2012. 

El incremento absoluto de MN y moniliasis exhibieron múltiples picos de incidencia con mayor intensidad y frecuencia en este último (Figura 2). Claramente, la moniliasis precedió eventos de infección causales de MN iniciando entre julio - agosto vs septiembre - octubre para MN. Debido a la ocurrencia de frutos durante todo el año, el comportamiento epidémico contrastante entre y dentro de cada enfermedad se debe a la capacidad parasítica de los patógenos en relación con el ambiente local. En Ghana se reportaron picos de infección de P. megakarya variables debido a la intensidad de precipitación (^{Dakwa, 1973}), con principales picos en agosto y octubre (^{Opoku et al., 2007}; ^{Opoku et al., 2000}). Mientras que, en Camerún, con mismo patógeno, se reportaron epidemias que se prolongaron hasta por 23 semanas también en función a la intensidad de lluvia (^{Ndoumbe-Nkeng et al., 2017}). En ^Bahía, Brasil, la mayor incidencia de MN (P. citrophthora, P. palmivora y P.capsici) se presentó en los meses más fríos del año (junio - agosto) (^{Oliveira y Luz, 2005}), con un pico máximo de incidencia en tres a cinco meses posteriores del inicio de epidemia (^{Medeiros et al., 1969}), indicativo de epidemias más intensas que en este estudio. La epidemia con menor duración se presentó en Moctezuma (8 semanas), localidad con la menor precipitación anual (1767 mm año^-1), mientras que Platanar tuvo la mayor (22 semanas), coincidiendo con la mayor precipitación (2992 mm año^-1) (Figura 1). Sin embargo, la intensidad epidémica de MN fue inferior, tanto en intensidad de picos como su frecuencia respecto a la moniliasis, lo cual demuestra la mayor aptitud parasítica de M. roreri para las condiciones del sureste de México. Formalmente, esto se evidenció con la correlación negativa significativa entre los cambios absolutos de estas dos enfermedades (Rho = -0.48 - -0.61) (Figura 2, Cuadro 3). M. roreri, es un hongo superior que pudo haber evolucionado con mayor plasticidad infecciosa y ambiental confiriendo mayor aptitud competitiva sobre P. capcisi, al menos a nivel de frutos, restringiendo la incidencia de MN a niveles inferiores al 24%, sobre todo cuando la moniliasis alcanza su etapa necrotrófica generando un entorno enzimático y tisular poco apto para la infección del oomiceto.

Análisis correlativo entre factores climáticos y MN. La temperatura y la humedad relativa mostraron un comportamiento similar en todas las plantaciones, sin diferencias significativas entre sitios (p>0.05). Sin embargo, en Platanar y Paredón, la temperatura tuvo los promedios semanales más bajos (25 y 24.6 °C, respectivamente) que el resto de las parcelas. Por otro lado, la humedad relativa tuvo la mayor variación interparcelaria. No obstante, no se encontraron diferencias significativas entre sitios (p>0.05). Al promediar temperatura y humedad relativa de todos los sitios muestreados, a intervalos semanales, se evidenció dos periodos de temperaturas mayores a 25 °C. El primer periodo se presentó del 25 de mayo al 12 de octubre (2011). El segundo periodo se registró del 14 de marzo al 9 de mayo (2012). El mayor periodo prolongado de humedad relativa superior 90% se presentó de julio a enero (Figura 1).

La precipitación acumulada mensual también exhibió un patrón similar en todos los sitios sin diferencias significativas (p>0.05). Octubre tuvo la mayor precipitación acumulada mensual (452-780 mm) con un promedio regional de 2596 mm año^-1. La precipitación total anual fluctuó de 1767 a 3076 mm año^-1, siendo menor en Moctezuma, próximo a la costa del Golfo de México, y mayor en Platanar (Figura 1).

La incidencia de MN se correlacionó positivamente con valores moderados con periodos de temperatura menores a 19.9 °C (Rho =0.43 - 0.63) y con periodos de temperatura en el rango de 20 - 26.9 °C (Rho = 0.38 - 0.81) (Cuadro 4). Temperaturas en el rango 27 a 29.9 °C mostraron una correlación negativa (Rho= -0.53 - -0.80) (Cuadro 4). Se han demostrado dos mecanismos de germinación de esporangios de P. palmivora en función de temperatura. Germinación directa con temperaturas cercanas a 25 °C, y ruptura del esporangio, liberación y germinación de zoosporas a 15 - 20°C (^{Erwin y Ribeiro, 1996}). P. capcisi, es posible que la humedad libre predominante en octubre, asociada al incremento de precipitación pluvial, y con temperaturas próximas a los 25 °C active la germinación directa de esporangios constituyendo el inóculo primario, mientras que temperaturas por debajo de este umbral, en condiciones de humedad puede ser responsable de la ruptura de esporangios para la producción de inóculo secundario

En este trabajo, si bien la humedad relativa en general (Rho = 0.47 - 0.60) y la superior a 90% se correlacionó moderadamente con la incidencia (Rho = 0.41- 0.77) (Cuadro 3 y 4), en concordancia con otros trabajos (^{Akrofi 2015}; ^{Deberdt et al., 2008}; ^{Oliveira y Luz, 2005}; ^{Dakwa, 1973}), este factor puede ser en realidad un estimador de humedad de saturación sobre tejidos vegetales, la cual es determinante para la función motriz de las zoosporas flageladas. En consecuencia, como era de esperarse, la precipitación acumulada mensual, y la precipitación asociada al periodo con incidencia de MN (septiembre 2011-febrero 2012) tuvo una correlación moderada con cambios absolutos de enfermedad (Rho = 0.34 - 0.76, y Rho = 0.68, respectivamente) (Cuadro 3 y 4). En África, P. megakarya causó 70.3% de incidencia MN en sitios con precipitaciones superiores a 2200 mm, y del 1.15% en aquellos con menos de 800 mm (^{Ndoumbe-Nkeng et al., 2009}).

En todas las plantaciones, la MN tuvo su fase epidémica exponencial en octubre coincidiendo con la mayor precipitación mensual (452-780 mm) (Figura 1), y con el primer periodo de temperatura promedio superior a 25 °C. Sin embargo, la mayor duración del proceso epidémico en el Platanar, asociado con la más alta precipitación (2992 mm año^-1), sugiere que la temperatura es menos restrictiva para la infección. La humedad libre, superficial sobre los tejidos, más que humedad relativa, es determinante para la infección del pseudohongo, lo cual es congruente con su fisiología reproductiva y diseminación. Esto coincide con varios trabajos que asocian la precipitación con la ocurrencia de la enfermedad (^{Ndoumbe-Nkeng et al., 2009}; ^{Dakwa, 1973}; ^{Medeiros, 1967}).

Los efectos correlativos de incidencia MN absoluta con temperatura y humedad fueron significativos con un desfase semanal entre la inducción climática y la aparición de síntomas. Esta asociación estadística sugiere la existencia de un periodo de incubación promedio de una semana para P. capsici en cacao Trinitario para las condiciones de México. En P. megakarya, el periodo de incubación MN se estimó en seis días en árboles de cacao Amelonado (^{Ndoumbe-Nkeng et al., 2009}; ^{Adebayo et al., 1981}).

Conclusiones

El análisis de la estructura epidémica de la mancha negra (MN) en plantaciones comerciales de cacao Trinitario con tecnología tradicional de cinco localidades del sureste de México demostró que esta enfermedad exhibió un proceso epidémico corto y de baja intensidad restringido al periodo septiembre - febrero. La Y _f estuvo en el rango de 6 a 24%, con incidencia promedio de 12.4%. La mayor incidencia se presentó en Platanar, Pichucalco, Chiapas y la menor en Moctezuma, Paraíso, Tabasco. La fase exponencial epidémica ocurrió en octubre coincidiendo con la mayor intensidad de precipitación pluvial (452-780 mm), por lo que este factor podría ser determinante. Todas las epidemias se ajustaron al modelo Gompertz (r = 0.059 - 0.123, R² 0.97-0.99). El inóculo primario fue favorecido por precipitación, humedad relativa mayor al 90%, y temperaturas de 20 a 26.9 °C. Temperaturas menores a 20 °C, también contribuyeron al progreso policíclico de la enfermedad posiblemente por efecto en inóculo secundario producido por germinación indirecta de esporangios. A pesar de la disponibilidad de tejido susceptible (i.e., frutos) durante todo el proceso productivo, P. capcisi tuvo menor aptitud parasítica que M. roreri, el cual indujo epidemias más tempranas, con mayor duración e intensidad. La caracterización de MN como epidemia policíclica justifica estrategias de manejo dirigidas a la reducción del inóculo secundario para restringir la tasa epidémica. Se recomiendan estudios etiológicos para determinar el estatus actual del agente causal(es) de la MN.