Biocontrol de la pudrición de raíz de nochebuena de interior con Trichoderma spp.*

Root rot biocontrol for indoor poinsettia with Trichoderma spp.

Felipe de Jesús Osuna-Canizalez^1§, María Félix Moreno-López¹, Faustino García-Pérez¹, Sergio Ramírez-Roj as¹ y Jaime Canul-Ku¹

¹ Campo Experimental Zacatepec-INIFAP. Carretera Zacatepec-Galeana, km. 0.5. C. P. 62780. Zacatepec, Morelos, México. Tel. 7341103906. (garcia.faustino@inifap.gob.mx), (ramirez.sergio@inifap.gob.mx), (canul.jaime@inifap.gob.mx).^§ Autor para correspondencia: osuna.felipe@inifap.gob.mx.

* Recibido: septiembre de 2011
Aceptado: marzo de 2012

Resumen

En Morelos, la pudrición de la raíz causada por Fusarium spp., es una de las principales enfermedades de la nochebuena de interior. Por su efecto devastador, en su prevención o control se realizan aplicaciones frecuentes de productos químicos, con los riesgos inherentes a la salud humana y al ambiente. En la búsqueda de alternativas bioracionales al manejo de esta enfermedad, se realizó un ensayo en el que se evaluaron tres cepas comerciales de Trichoderma spp., en tres diferentes sustratos: S1= "tierra de hoja" (70% v/v)+tezontle grueso (15% v/v)+tezontle fino (10% v/v)+agrolita (5% v/v); S2= turba (80% v/v)+ fibra de coco (20% v/v); S3= "tierra de hoja" (70%) + "tepojal" (30%), en las variedades comerciales más comunes, Freedom Red y Prestige Red. Se utilizó un diseño factorial de tratamientos 4 x 3 x 2 y los tratamientos resultantes se evaluaron en un diseño completamente al azar con seis repeticiones. Respecto a la incidencia de pudrición de la raíz, las cepas comerciales de Trichoderma spp., no mostraron diferencias entre sí ni con el testigo químico. La pudrición de la raíz estuvo asociada con S2, debido a una baja capacidad de aireación, y sólo se presentó en Prestige Red. La población (UFC g-¹) de Trichoderma spp., en el sustrato al término del ciclo, fue igual (p< 0.05) entre cepas comerciales y entre estas y el testigo químico (sin inoculación), debido a la presencia de cepas nativas de Trichoderma en los componentes orgánicos de los sustratos ("tierra de hoja", turba y fibra de coco).

Palabras clave: Euphorbia pulcherrima, Fusarium spp., cepas nativas, sustratos, variedades.

Abstract

In Morelos, root rot caused by Fusarium spp., is one of the main diseases of indoor poinsettia. In order to prevent or control its devastating effect, frequent applications of chemical products are performed, with inherent risks to human health and environment. In quest for alternative biorational options, an essay in which three commercial strains of Trichoderma spp., was done, in three different substrates: S1= "organic soil" (70% v/v)+thick tezontle (15% v/v)+thin tezontle (10% v/v)+agrolita (5% v/v); S2= peat moss (80% v/v)+ coconut fiber (20% v/v); S3= "organic soil" (70%)+"tepojal" (30%), in most common commercial varieties, Freedom Red and Prestige Red. A factorial design of 4 x 3 x 2 treatment was used and resulting treatments were evaluated in a completely random design with six repetitions. Regards root rot incidence, commercial strains of Trichoderma spp., did not show differences between them, either with chemical control. Root rot was associated with S2, due low aeration capacity, and only it was seen in Prestige Red. Population of Trichoderma spp.,(UFC g-¹) in the substrate at end of cycle was the same (p< 0.05) between commercial strains and between them and the control (without inoculation), due presence of native strains of Trichoderma in organic components of substrates ("organic soil", peat moss and coconut fiber).

Introducción

En México se producen anualmente alrededor de 14 millones de plantas de nochebuena de interior; Morelos es el estado productor más importante, con 5.85 millones de plantas (Anónimo, 2009). En Morelos, uno de los problemas fitosanitarios más importante en este cultivo es la marchitez de la planta causada por pudrición de la raíz (García e t al., 2009), la cual se presenta durante cualquier etapa del ciclo de desarrollo, aunque su incidencia es mayor en etapas avanzadas, al inicio del proceso de pigmentación; los síntomas de la enfermedad son los siguientes: las hojas pierden gradualmente turgencia, se debilitan, adquieren tonalidades que van del verde claro al amarillo verdoso, finalmente empardecen, se desprenden y la planta muere. Estudios previos permitieron identificar al hongo Fusarium sp., como el principal agente causal de esta enfermedad de la raíz en nochebuena (García et al., 2009).

Tradicionalmente, los métodos para controlar la pudrición de raíz en nochebuena se basan en aplicaciones frecuentes de productos agroquímicos (García, 2008), los cuales incrementan tanto el costo de producción como los riesgos a la salud humana, por exposición directa a los productos o por contaminación de aire y agua con los mismos. En Morelos, dicho riesgo se incrementa por el hecho de que la mayoría de viveros comerciales de producción de nochebuena se localizan en zonas urbanas o periurbanas, con alta densidad poblacional.

El uso de agentes de control biológico para prevenir o controlar enfermedades en plantas cultivadas, es una alternativa sustentable que ha mostrado efectividad en amplio número de casos (Harman, 2000). El hongo Trichoderma spp., es uno de los agentes de biocontrol más eficaces debido a que posee una serie de mecanismos contra agentes patógenos, como micoparasitismo, producción de antibióticos, estimulación de mecanismos de defensa de las plantas y competencia efectiva por espacio en la rizosfera (Lorito et al., 2010; Shoresh et al., 2010); esto último se debe a sus altas tasas de crecimiento y a su habilidad para adaptarse a condiciones de estrés, como el de temperatura alta (Montero-Barrientos et al., 2010).

La nochebuena de interior se cultiva en contenedores o macetas de diversas capacidades. Los sustratos más comúnmente empleados incluyen como componente orgánico a la "tierra de hoja" y al "ocochal", que consisten en residuos vegetales acumulados en la superficie de suelos forestales ubicados en Villa del Carbón, Estado de México, compuestos principalmente por hojas de encino y acículas de pino; los componentes inorgánicos de las mezclas incluyen materiales como el "tezontle" y el "tepojal", ambos de origen volcánico, obtenidos localmente, en el caso del primero, y en la localidad de Calimaya, estado de México, el segundo; el tercer componente inorgánico comúnmente empleado es la agrolita, producida mediante un proceso industrial que involucra la expansión de la perlita a altas temperaturas.

En el cultivo de plantas en contenedor, la selección de un sustrato con propiedades físicas y químicas adecuadas es fundamental, debido al volumen reducido en el que desarrollan las raíces (Caron y Rivière, 2003), en comparación a cuando desarrollan en suelo. Desde el punto de vista microbiológico, diversos reportes señalan interacciones significativas entre la naturaleza del sustrato y el desarrollo de microorganismos benéficos, en términos positivos en algunos casos (Callejas-Ruiz et al., 2009) o negativos en otros (Vestverg y Kukkonen, 2007). En diversos estudios se reportan efectos supresivos de sustratos sobre el desarrollo de patógenos de la raíz, especialmente con la adición de composta (Yogev et al., 2006; Raviv, 2007; Pane et al., 2011).

En Morelos, actualmente las dos variedades de nochebuena de interior más demandadas son Freedom Red y Prestige Red, ambas reportadas como susceptibles a la secadera por pudrición de raíz. Por ello, los objetivos del presente estudio fueron: a) determinar la factibilidad del biocontrol de pudrición de la raíz de nochebuena de interior en las dos variedades, mediante la inoculación de cepas comerciales de Trichoderma spp.; y b) definir el efecto del sustrato sobre variables del crecimiento y calidad de planta terminada de nochebuena de interior y su interacción con las cepas comerciales de Trichoderma spp.

Sitio experimental

El ensayo se llevó a cabo en un vivero ubicado en la localidad de Tetela del Monte, Cuernavaca, Morelos, a 2 200 msnm, 18° 58' 0" latitud norte y 99° 15' 0" longitud oeste. La estructura es metálica, con polietileno blanco-lechoso en el techo, con transmisividad 30% y malla sombra con 50% de transmisividad, en las paredes.

Diseño de tratamientos y diseño experimental

Se utilizó un diseño de tratamientos factorial completo 4 x 3 x 2. El primer factor constó de cuatro niveles: tres cepas comerciales de Trichoderma spp., disponibles localmente, a) c 1= Fithan^MR, c2= Trico-Bio^MR, c3= Bactiva^MR; el testigo químico fue el cuarto nivel, en el que se realizaron cuatro aplicaciones de fungicidas químicos (1) Carbendazim; 2) Metalaxil; 3) Captan; y 4) Carbendazim). El factor dos fueron los sustratos, con tres niveles: S1= "tierra de hoja" (70%) + tezontle grueso (15%) + tezontle fino (10%) + agrolita (5 %); S2= turba + fibra de coco (80% y 20%, respectivamente); y S3= "tierra de hoja" (70%) + "tepojal" (30%) (sustrato tradicional); en todos los casos, la proporción se expresa en términos de v/v. El tercer factor correspondió a las dos variedades más comunes en el estado de Morelos, Freedom Red y Prestige Red, ambas de flor roja. Los 24 tratamientos formados se evaluaron en un diseño completamente al azar con seis repeticiones. La unidad experimental constó de una maceta con 1.8 L de sustrato y una planta.

Sustratos

Una vez mezclados los diferentes componentes, los sustratos se analizaron en laboratorio para determinar algunas propiedades físicas como densidad aparente, densidad real, espacio poroso total, así como proporción de agua, aire y material sólido a capacidad de contenedor; las determinaciones se llevaron a cabo en un medidor de tres fases del suelo, marca Daiki, modelo DIK 1120, con modificaciones al protocolo para adaptarlo a sustratos; dicha modificación consistió en tomar la muestra de cada sustrato a capacidad de contenedor, mediante el cilindro metálico de volumen conocido que normalmente se usa para tomar muestras de suelo en campo, para de ahí determinar en el equipo las proporciones de aire, sólidos y agua presentes en la muestra de sustrato. Las propiedades químicas evaluadas fueron pH y conductividad eléctrica, usando una proporción sustrato: agua de 1:1.5. Los sustratos no se esterilizaron previo a su uso.

También se determinó la presencia de Trichoderma spp., en los sustratos previo a su utilización, mediante la técnica de dilución en placa, usando PDA (39 g L-¹) y rosa de bengala (50 ppm) más sulfato de estreptomicina (48 ppm) para prevenir crecimiento de bacterias, ajustando el medio a pH= 3.5 con ácido láctico. Las cajas con cada sustrato en medio de cultivo se incubaron a 25 °C en la oscuridad; transcurridas 48 horas se iniciaron las observaciones para identificar morfológicamente las colonias, para después observar estructuras en el microscopio, y con el auxilio de las claves de Barnet y Hunter (1972), determinar la presencia de Trichoderma spp.; finalmente se cuantificaron las UFC g^-1 de sustrato. Las propiedades de los sustratos se muestran en el Cuadro 1.

Se utilizaron esquejes enraizados de los cultivares de nochebuena Freedom Red y Prestige Red, de 32 días de edad, desarrollados en el mismo sitio experimental.

Inoculación y reinoculación de Trichoderma spp.

La inoculación inicial se llevó a cabo tres días después del trasplante (ddt), en dosis de 1 ml L-¹ de agua en el caso de Fithan^MR y Trico-Bio^MR y 1 g L-¹ en el caso de Bactiva^MR; esta y las siguientes inoculaciones se hicieron durante los riegos. Se realizaron cuatro reinoculaciones de las cepas comerciales, en las dosis indicadas; la decisión de reinocular se tomó con base en muestreos periódicos de sustrato, mediante el siguiente procedimiento: se invertía la maceta y se extraía la planta con cepellón, tomando cuidadosamente alrededor de 15 g de sustrato en total, de tres partes del cepellón. En el último muestreo se tomaron tres repeticiones por tratamiento y se analizaron por separado para realizar análisis estadístico; en todos los muestreos previos se formaron muestras compuestas, considerando el sustrato de cada repetición como una submuestra. Se decidía reinocular cuando en el sustrato de alguno de los tratamientos de biocontrol se presentaba conteos bajos, con tendencia a cero, de UFC de Trichoderma.

Variables del crecimiento y color de brácteas

Se midieron las variables altura de planta en seis repeticiones, así como el número de tallos, hojas y brácteas, en tres repeticiones por tratamiento; el color se midió en una bráctea totalmente pigmentada, con un espectrofotómetro X-Rite, Modelo 3 960. Debido a su ciclo más corto, en Freedom Red las mediciones se hicieron a los 161 ddt, mientras que en Prestige Red se realizaron a los 189 ddt.

Evaluación de pudrición de la raíz

Se realizaron observaciones semanales para detectar síntomas de pudrición de la raíz (García et al., 2009). Cuando aparecieron plantas enfermas, se llevaron a laboratorio y se siguió un procedimiento estándar mediante el cual se colocaron trozos de raíz en un medio con PDA, se incubó por 72 h a 25 °C en la oscuridad, después de lo cual, las colonias desarrolladas se identificaron morfológicamente y microscópicamente con base en las claves de Barnett y Hunter (1972) y Toussoun y Nelson (1976).

Análisis estadístico

Se realizó un análisis de varianza a los resultados de las variables evaluadas, utilizando el procedimiento GLM del paquete estadístico SAS 2000, versión 8.1. En función de los resultados del análisis de varianza, se realizaron comparaciones de medias de tratamientos, de acuerdo con la prueba de Tukey, con el mismo paquete estadístico.

Resultados

Crecimiento de Trichoderma spp.

No se presentaron diferencias significativas en el número de UFC g^-1 de sustrato, entre las diferentes cepas evaluadas, ni entre estas y el testigo químico, en el que no se inoculó artificialmente a Trichoderma spp. (Cuadro 2).

En las muestras de los diferentes sustratos, tomadas antes del establecimiento del ensayo y analizadas en laboratorio, se detectó la presencia de Trichoderma spp., en la "tierra de hoja" (69 UFC g-¹), en la turba (1 400 UFC g-¹) y en la fibra de coco (100 UFC g-¹); en los sustratos inorgánicos (tezontle en sus dos granulometrías, tepojal y agrolita) no se detectó la presencia de Trichoderma.

En lo que respecta al efecto del sustrato sobre la población de Trichoderma al final del ciclo del cultivo, no hubo diferencias estadísticas significativas (Cuadro 3).

Finalmente, las poblaciones de Trichoderma en el sustrato no fueron afectadas por la variedad utilizada (Cuadro 4).

Pudrición de raíz

En general, se tuvo una incidencia baja de plantas con pudrición de la raíz (Cuadro 5); la enfermedad se presentó solamente en la variedad Prestige Red y se asoció con el sustrato de turba+fibra de coco, debido probablemente a su elevada retención de humedad (Cuadro 1).

En las raíces de plantas enfermas predominaron Fusarium sp., y Trichoderma spp., Fusarium spp., se detectó en todas las plantas enfermas del ensayo (5 de 5), mientras que Trichoderma se encontró en 3 de 5 plantas enfermas.

Variables del crecimiento y color de brácteas

No se encontró efecto significativo de las cepas de Trichoderma inoculadas, sobre variables del crecimiento de la planta ni sobre el color; los componentes de color, croma y luminosidad, tuvieron valores más altos (p≤ 0.05) en el testigo químico, comparado con los tratamientos que incluyeron inoculación artificial (Cuadro 6).

El sustrato 1 tuvo valores más altos (p≤ 0.05) de las variables altura de planta y número de hojas, respecto a los otros dos sustratos; el sustrato 3 (testigo comercial), tuvo los valores más bajos (p≤ 0.05) de todas las variables del crecimiento, mientras que en el sustrato 2 no se encontraron diferencias significativas con el sustrato 1 en las variables número de tallos y número de brácteas (Cuadro 6). Ningún componente del color fue afectado significativamente por el factor sustratos (Cuadro 6).

Entre variedades, Freedom Red presentó valores más altos (p≤ 0.05) en las variables altura y número de brácteas, así como en todos los componentes del color; Prestige Red tuvo mayor número de tallos y hojas en comparación con Freedom Red (Cuadro 6).

Discusión

El uso indiscriminado de agroquímicos es una práctica común en los viveros de producción de nochebuena de interior (García, 2008); ésta práctica se ve agravada por el hecho de que las plantas se producen en ambientes cerrados o semicerrados y porque la mayoría de las zonas productoras se ubican en áreas urbanas o periurbanas. El uso de agentes de biocontrol en el manejo de diversas enfermedades de plantas, así como otras estrategias bioracionales como el uso de extractos botánicos para el control de plagas, son alternativas que deben explorarse para reducir los riesgos del uso de agroquímicos en la salud humana y en los ecosistemas. En este sentido, la utilización de Trichoderma spp., en el manejo de enfermedades que atacan a las raíces de las plantas se ha documentado con amplitud (Harman, 2000; Harman et al., 2004). A pesar de que en los últimos años se ha incrementado el número de agentes biológicos de control disponibles en el mercado, éstos sólo representan 0.02% (Paulitz, 2001) al 1% (Fravel, 2005) de las ventas totales a nivel mundial, en comparación con los agroquímicos.

En todos los componentes orgánicos de los sustratos evaluados se encontraron cepas nativas de Trichoderma sp., en las pruebas de laboratorio realizadas antes del inicio de los ensayos. En la "tierra de hoja" ya se tenían antecedentes de este hecho, en evaluaciones previas realizadas por nuestro grupo (no publicadas); al respecto, Callejas-Ruiz et al. (2009), reportan la presencia de cepas nativas de micorriza en la "tierra de hoja", en un ensayo con nochebuena cv. Supjibi. Por otro lado, no se esperaba encontrar Trichoderma en turba o en fibra de coco, tal como ocurrió, ya que se asegura por parte de las empresas productoras, que estos sustratos son esterilizados, regularmente con vapor de agua, previo a su venta. Al respecto cabe señalar reportes sobre la tolerancia de Trichoderma a altas temperaturas (Montero-Barrientos et al., 2007; 2008) y otros estreses abióticos (Montero et al., 2010), lo cual podría explicar su presencia en el material original previo al ensayo.

Bajo las condiciones del ensayo, las cepas nativas al parecer crecieron adecuadamente, ya que sus poblaciones en el sustrato, en los tratamientos sin inoculación de cepas comerciales, fueron iguales (p< 0.05) alas cuantificadas en los tratamientos en que se realizó la inoculación artificial (Cuadros 2 y 3).

La incidencia de pudrición de la raíz se asoció claramente con la variedad y con el sustrato (Cuadro 5). Prestige Red es una variedad de nochebuena de interior que se espera ocupe parte del mercado de Freedom Red, la variedad más popular en Morelos; los resultados obtenidos en el estudio muestran una mayor susceptibilidad de Prestige Red a la pudrición de la raíz, lo que motiva una alerta a los productores. De hecho, en los tratamientos que incluyeron Freedom Red no se presentó ninguna planta con pudrición de la raíz. Por otro lado, en la mezcla de turba y fibra de coco se presentó el mayor número de plantas con problemas de secadera (Cuadro 5), lo cual probablemente se debió a la baja capacidad de aireación de este sustrato (Cuadro 1). La planta de nochebuena se considera como demandante intermedia de porosidad de aireación (Johnson, 1968) y probablemente la proporción de poros de aire fue insuficiente en este sustrato. En el caso de turba, se reporta que tiene baja supresividad de patógenos asociados a la raíz (Bonanomi et al., 2007), por lo que regularmente se deben utilizar fungicidas para prevenir damp ing-off o "secadera", tanto en la producción de plántulas como en sistemas de cultivo sin suelo en invernadero (Pane et al., 2011).

A nivel internacional, la turba es el sustrato orgánico más ampliamente utilizado (Carlile, 2009); la producción anual se estima en 25 millones de m³ (Caron y Rivière, 2003). Por otro lado, la fibra de coco es un sustrato emergente que se pretende sustituya parcialmente a la turba, debido al agotamiento de las reservas mundiales de ésta y a la amplia y sostenida disponibilidad de la fibra de coco (Nichols, 2007); a nivel mundial, se estima que la disponibilidad anual de fibra de coco es alrededor de 8 millones de toneladas con las que pueden cultivarse unas 350 000 ha de invernadero (Nichols y Savidov, 2009).

En Morelos y los otros estados productores de ornamentales en la región central de México, los componentes orgánicos más utilizados en la producción en contenedor, son "tierra de hoja" y "ocochal", los cuales provienen del Estado de México y se obtienen en bosques manejados por comuneros y ejidatarios, con supervisión de Procuraduría Federal de Protección al Medio Ambiente (PROFEPA). Los resultados del presente estudio muestran que la tierra de hoja es un componente orgánico competitivo en la producción de nochebuena, ya que en proporciones adecuadas, aporta buenas propiedades físicas y microbiológicas al sustrato, tales como elevada proporción de espacio poroso total, capacidad de aireación y cepas nativas de microorganismos benéficos.

Conclusiones

Los resultados obtenidos mostraron la factibilidad del biocontrol de pudrición de la raíz de nochebuena de interior mediante inoculación del sustrato con las cepas comerciales de Trichoderma spp. La mayor incidencia de pudrición de la raíz se presentó en el sustrato con turba (80% v/v) + fibra de coco (20%), lo cual se asoció con una baja capacidad de aireación de la mezcla. Se detectaron cepas nativas de Trichoderma spp., en la "tierra de hoja", la turba y fibra de coco. La variedad Prestige Red mostró mayor susceptibilidad a pudrición de la raíz, en comparación con Freedom Red, que tuvo cero incidencia.

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