Notas de investigación

 

Efecto de la temperatura y humedad relativa en la germinación de esporangios de Bremia lactucae Regel*

 

Effect of temperature and relative humidity on the germination of Bremia lactucae Regel sporangia

 

Ricardo Yáñez López¹, Juan Ángel Quijano Carranza^2§, Carlos Manuel Bucio Villalobos¹, María Irene Hernández Zul¹, José Honorato Arreguín Centeno¹ y Jesús Narro Sánchez²

 

¹Universidad de Guanajuato, Campus Irapuato-Salamanca División Ciencias de la Vida, Apdo. Postal 311, Irapuato Guanajuato, México C. P. 36500. Tel. 01 461 6115623. Ext. 219. (ranez@itelcel.com), (buciovillalobos@yahoo.com.mx), (irenezul@hotmail.com), (jharrece@hotmail.com).

²INIFAP-CIR Centro-Campo Experimental Bajío Carretera Celaya-San Miguel de Allende, km 6.5, C. P. 38010, Celaya Guanajuato, México. Tel. 01 461 6115623. Ext. 219. (jnarros@hotmail.com). ^§Autor para correspondencia: juanangelquijano@prodigy.net.mx.

 

* Recibido: noviembre de 2011
Aceptado: julio de 2012

 

Resumen

El propósito de este trabajo realizado en 2009, fue estudiar el efecto de la temperatura, y la humedad relativa, en la germinación de esporangios de Bremia lactucae Regel. El efecto de estas variables sobre la germinación de esporangios in vitro, se evaluó en cámaras de incubación mediante 21 tratamientos formados por los niveles de temperatura de 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35 ºC en combinación con humedades de 70, 80, 90%. La germinación se evaluó a las 24 h de establecer el tratamiento. Se realizó un análisis estadístico para determinar la importancia de estas variables y su interacción sobre la germinación de esporangios e inferir sobre el rango óptimo de temperatura y humedad. Se encontró que existe efecto significativo de la interacción entre estas variables sobre la germinación, presentándose esta desde los 5 ºC hasta los 25 ºC. El tratamiento que presentó el mayor porcentaje de germinación fue el de 10 ºC en combinación con humedad relativa 90%. Con base en una análisis de superficie de respuesta. Se concluyó que el óptimo de germinación de esporangios se consigue con temperaturas de entre 9.5 y 12.5 ºC con una humedad de 90%.

Palabras clave: Bremia lactucae, Lactuca sativa, esporangios, germinación.

 

Abstract

The purpose of this work, performed in 2009, was to study the effect of temperature and relative humidity on the germination of Bremia lactucae Regel sporangia. The effect of these variables on the in vitro germination of sporangia was evaluated in incubation chambers, with 21 treatments formed by the temperature levels of 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35 ºC combined with humidities of 70, 80, 90%. Germination was evaluated 24 h after the treatment was established. A statistical analysis was carried out to determine the importance of these variables and their interaction on the germination of sporangia and infer on the optimum temperature and humidity ranges. We found that there is a significant effect of the interaction between these variables on germination, which appears starting at 5 ºC until 25 ºC. The treatment that presented the highest percentage of germination was 10 ºC, in combination with a relative humidity of 90%. Based on an surface response analysis, we concluded that the optimum of sporangia germination can be obtained with with temperatures ranging from 9.5 to 12.5 ºC with a relative humidity of 90%.

Key words: Bremia lactucae, Lactucasativa, sporangium, germination.

 

Introducción

El mildiu velloso de la lechuga, causado por el hongo Bremia lactucae Regel, es uno de los principales problemas en la producción de lechuga (Lactuca sativa L.) a nivel mundial. Brotes severos de la enfermedad se presentan esporádicamente y se asocian a situaciones meteorológicas específicas, por lo cual se han realizado diversos estudios para entender la respuesta de éste organismo a elementos meteorológicos como: luz, temperatura, humedad relativa, rocío, y viento; ya que, éstos han sido reportados como limitantes en la esporulación, dispersión, germinación e infección de B. lactucae (Scherm, y van Bruggen, 1994; Scherm, y van Bruggen, 1995; Scherm, y van Bruggen, 1995a; Minchinton, 1998; Wu et al. 2000; Wu et al. 2002; Su et al., 2004; Nordskog et al, 2007). Aunque B. lactucae produce oosporas, su dispersión en campo ocurre principalmente por esporangios, (Verhoeff, 1960). Los esporangios que son liberados, se depositan en las hojas y sólo pueden infectar si se presentan 3 h con presencia de rocío (Powlesland, 1954; Verhoeff, 1960; Scherm, y Van Bruggen, 1993 y 1994). La temperatura es una variable importante en todos los procesos fisiológicos de los patógenos, afectando su crecimiento y el desarrollo (Cohen y Yarwood, 1952), en B. lactucae la incubación del hongo y el periodo de latencia; es decir, el tiempo desde la deposición de la espora hasta la aparición de los primeros síntomas, decrecen hiperbólicamente con el incremento de la temperatura, hasta alcanzar el óptimo. Cuando la temperatura está por encima del nivel óptimo, la curva decrece (Populer, 1981; Analystis, 1982; Scherm y Van Bruggen, 1994).

En B. lactucae la germinación de los esporangios y la penetración del hongo en el tejido vegetal ocurren de manera óptima a una temperatura de 15 ºC y con 3 h. de rocío (Scherm y Van Bruggen, 1993). De acuerdo con Paulus et al. (1980), el rango de temperaturas para la germinación es de entre 1.1 y 20 ºC, y para que la infección se presente se requiere de agua libre en la hoja. Minchinton (1998), menciona que la espora germina en un rango de temperatura de 0 a 20 ºC, y que se requiere de humedad para inducir la germinación ya que la espora contiene inhibidores de la germinación los cuales son solubles en agua.

La humedad, al igual que la temperatura es determinante para el inicio y desarrollo de la enfermedad. La humedad en la parte aérea de las plantas puede ser esencial para algunos patógenos, sobre todo en la etapa de germinación de esporas, en la etapa de formación del tubo germinativo y su posterior penetración. Esta estrecha relación entre los procesos de germinación, infección y desarrollo de la enfermedad y las variables meteorológicas abre la posibilidad de explicar y predecir el comportamiento de este tipo de organismos a través del uso de modelos de simulación. El objetivo de este trabajo consistió en determinar el umbral de temperatura y humedad relativa, así como el rango óptimo de éstas variables para la germinación de esporas de Bremia lactucae Regel.

 

Materiales y métodos

El experimento se llevó a cabo en el laboratorio de análisis de bioprocesos para el modelaje de organismos dañinos del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP) Campo Experimental Bajío, Celaya, Guanajuato.

El trabajo consistió en evaluar la germinación de esporangios a siete niveles de temperatura (5, 10, 15, 20, 25, 30 y 35 ºC) en combinación con 3 niveles de humedad relativa (70, 80 y 90%) en un arreglofactorial (7 x 3) con 4 repeticiones, con lo cual se obtuvo un total de 21 tratamientos, el diseño experimental fue completamente al azar. Se evaluó además un tratamiento extra de 12 ºC con 90% de humedad relativa para estimar las condiciones óptimas para la germinación de los esporangios.

El inóculo utilizado en este experimento se obtuvo de parcelas plantadas con lechuga del municipio de Cortázar. Con las esporas colectadas se formó una muestra compuesta la cual se mantuvo a temperaturas de entre 11 y 14 ºC. Como criterio para la selección de la muestra, la lechuga debía presentar síntomas claros de la enfermedad y de manera abundante.

La germinación de los esporangios se evalúo de manera directa in vitro, para ello, de las muestras provenientes de campo, se transfirieron asépticamente esporangios, con ayuda de un pincel, los cuales fueron depositados sobre una gota de agua destilada estéril contenida en un portaobjetos. Cada porta objetos fue incubado por 24 h a la temperatura y humedad antes indicadas, utilizándose para ello una cámara bioclimática marca Caron modelo 6010, la cual controla temperatura, humedad relativa y fotoperíodo. La cámara tiene un control de temperatura de 5 a 70 ºC con una variación de 0.1 ºC, un control de humedad relativa de 30 a 100% con una variación de 2%. Para la verificación de la temperatura y humedad en la cámara, se instaló un sensor automático marca Spectrum modelo 450, el cual registra temperatura y humedad relativa cada 10 min. Con base en el sensor se ajustó la desviación de la cámara en cada tratamiento.

Concluido el tiempo de incubación se estableció la proporción de esporangios germinados en una muestra de 100 esporas. Se utilizó un microscopio óptico marca ZEISS (Figura 1) para determinar el número de esporas germinadas en las cuatro repeticiones. Se consideró germinada sólo a aquella espora que presentó un tubo germinativo primario al menos igual a la mitad del diámetro de la espora (Denner, 1986; Celio y Hausbeck, 1998; Campbell, 2003).

 

Con los datos obtenidos se llevó a cabo un análisis de varianza para determinar la significancia estadística de los efectos principales y la interacción. Para inferir sobre las mejores condiciones para la germinación se construyeron gráficos de las interacciones para los efectos por temperatura y humedad. Además se llevó a cabo un análisis de superficie de respuesta para la germinación en función de temperatura y humedad relativa de acuerdo con la metodología propuesta por (Gutiérrez y de la Vara, 2004). Los análisis estadísticos y manejo de la información se llevaron a cabo en el software Statgraphics plus para Windows en su versión 5.1.

 

Resultados y discusión

Para la inducción de la germinación se probaron varios métodos antes de definir la técnica a utilizar y se observó que sólo los tratamientos donde los esporangios estaban en contacto directo con agua germinaban. En el Cuadro 1 se muestran los datos promedio para el porcentaje de germinación obtenidos en los diferentes tratamientos.

La temperatura y la humedad relativa mostraron un efecto altamente significativo sobre la germinación de esporas de B. lactucae (Cuadro 2).

El mayor porcentaje de germinación se presentó con la temperatura de 10 ºC (Figura 1), en combinación con 90% de humedad relativa.

La germinación ocurrió a partir de los 5 ºC y aumentó con la temperatura hasta alcanzar los valores más altos (96%) al nivel de los de 12 ºC; por encima de este nivel de temperatura, la germinación decreció hasta llegar a un valor 1% a 25 ºC (Figuras 2 y 3).

Al reducirse la humedad relativa la germinación disminuyó drásticamente, así, para los tratamientos correspondientes a 70% de humedad relativa, sólo el tratamiento con temperatura de 15 ºC presentó germinación, la cual en promedio fue 26%. A niveles superiores o inferiores a esta temperatura y con 70% de humedad relativa, la germinación fue de baja a nula.

En general, la germinación de los esporangios se ve favorecida por condiciones de alta humedad relativa y temperaturas frescas; de acuerdo con Minchinton (1998), la germinación de esporas de B. lactucae ocurre entre 0 y 20 ºC; por su parte, Paulus et al. (1980), citan que ésta ocurre entre 1.1 y 20 ºC. Los resultados obtenidos mediante este trabajo investigación indican que a 20 °C de temperatura se puede tener en promedio hasta 12.25 % de germinación de esporas, con una humedad relativa mínima 90%. Por otro lado, a niveles de temperatura de 25 ºC, la germinación es apenas 1%. En el nivel más baj o de temperatura que se evaluó (5 ºC), la germinación alcanzó 43.75%.

En la Figura 4, se muestra el gráfico del modelo de superficie de respuesta, el valor del coeficiente de determinación de este modelo (r²) fue de 78.88, lo cual indica que el modelo explica 78.88% de la variación observada en el porcentaje de germinación de esporangios a través de la temperatura y la humedad relativa. La ecuación de este modelo es la siguiente:

Germinación= -1052.8 + 38.8594 * temperatura + 18.5417

* HR - 0.457421 * temperatura^2 - 0.332893 * temperatura

* HR - 0.0727299 * HR^2

Donde:

HR= humedad relativa.

Conclusiones

Las esporangios de Bremia lactucae germinan solamente en presencia de agua libre y su germinación está determinada por las condiciones de temperatura y humedad. La respuesta de la germinación a la temperatura y humedad sigue una tendencia no lineal.

Las condiciones de temperatura y humedad relativa afectan de manera significativa a la germinación de esporangios, el rango de temperaturas favorables para la germinación va de 1 a 25 ºC, con un óptimo entre 9.5 y 12.5 ºC. Las condiciones favorables de humedad relativa para la germinación de esporangios de B. lactucae, se ubica en el rango 70 a 90% de humedad.

 

Literatura citada

Analystis, S. 1982. Obtaining of sub-models for modeling the entire life cycle of pathogen. Z. Pflanzenkr. Pflanzenschutz. 87:371-382.         [ Links ]

Campbell, M. P. A. 2003. Tesis sobre efecto de factores ambientales y métodos de control, sobre la germinación y desarrollo de Uncinula necator en Vitis vinifera. Pontificia Universidad Católica de Chile Facultad de Agronomía e Ingeniería. Santiago-Chile. 141 p.         [ Links ]

Celio, G. J. and Hausbeck, M. K. 1998. Conidial germination, infection structure formation, and early colony development of powdery mildew on poinsettia. Phytopathology. 88:105-113.         [ Links ]

Cohen, M. and Yarwood, C. E. 1952. Temperature response of fungi as a straight line transformation. Plant Physiol. 27:634-638.         [ Links ]

Denner, F. D. N. Kotze, J. M. and Putterill, J. F. 1986. The effect of temperature on spore germination, growth and Appressorium formation of Colletotrichum gloeosporioides and Dothiorella aromatica. South African Avocado Growers' Association Yearbook 1986. 9:19-22.         [ Links ]

Gutiérrez, P. H. y de la Vara, S. R. 2004. Análisis y diseño de experimentos. México. Ed. Mc Grawn Hill. 571 p.         [ Links ]

Minchinton, E. 1998. Review of downy mildews on nursery plants. Victoria Australia. Agriculture Victoria. Institute for Horticultural Development. 31 p.         [ Links ]

Nordskog, B.; Gadoury, D. M.; Seem, R. M. and Hermansen, A. 2007. Impact of diurnal periodicity, temperature, and light on sporulation of Bremia lactucae. Phytopathology. 97:979-986.         [ Links ]

Paulus, O. A. Hall, D. and Teviotdale, B. 1980. Leaflet 21177 downy mildew. A fungus disease of lettuce. Division of Agricultural Sciences. 53 p.         [ Links ]

Populer, C. 1981. Epidemiology of downy mildews. Pages 57-105 in: the downy mildews. Spencer, D. M. (Ed.) Academic Press, New York. 76 p.         [ Links ]

Powlesland, R. 1954. On the biology of Bremia lactucae. Trans. Br. Mycol. Soc. 37:362-371.         [ Links ]

Scherm, H. and Van Brüggen, A. H. C. 1993. Response surface models for germination and infection of Bremia lactucae, the fungus causing downy mildew of lettuce. Ecol. Model. 65:281-296.         [ Links ]

Scherm, H. and Van Bruggen, A. H. C. 1994. Effects of fluctuating temperature on the latent period of lettuce Downy Mildew (Bremia lactucae). Ecol. Phytopathol. 84:853-859.         [ Links ]

Scherm, H. and Van Bruggen, A. H. C. 1995. Concurrent spore release and infection of lettuce by Bremia lactucae during mornings with prolonged leaf wetness. Phytopathology. 85(5):552-555.         [ Links ]

Scherm, H. and Van Bruggen, A. H. C. 1995a. Comparative study of microclimate and downy mildew development in subsurface drip- and furrow-irrigated lettuce fields in California. Plant Dis. 79(6): 620-625.         [ Links ]

Su, H.; Van Bruggen, A. H. C.; Subbarao, K. V. and Scherm, H. 2004. Sporulation by Bremia lactucae is affected by temperature, relative humidity and wind in controlled conditions. Phytopathology. 94:396-401.         [ Links ]

Verhoeff, K. 1960. On the parasitism of Bremia lactucae Regel on lettuce. Tij schr. Plantenziekten 66:133-203.         [ Links ]

Wu, B. M.; Subbarao, K. V. and Van Bruggen, A. H. C. 2000. Factors affecting the survival of Bremia lactucae sporangia deposited on lettuce leaves. Phytopathology. 90:827-833.         [ Links ]

Wu, B. M.; Van Bruggen, A. H. C.; Subbarao, K. V. and Scherm, H. 2002. Incorporation of temperature and solar radiation thresholds to modify a lettuce downy mildew warning system. Phytopathology. 92:631-636.         [ Links ]