Cultius resistents al nematode ‘Meloidogyne chitwoodi’ (Agronomia mediterrània, 06/2021)

Els nematodes del gènere Meloidogyne, per acomplir el seu cicle vital, infesten en l’estat larvari l’arrel de plantes, formant-hi unes agalles. La infestació comporta un afebliment o fins i tot la mort de la planta. Hi ha una seixantena d’espècies del gènere Meloidogyne, i entre totes poden infectar més de dues mil espècies diferents de plantes. Són molts els cultius agrícoles d’arreu del món que pateixen pèrdues com a conseqüències d’aquests cucs. L’espècie Meloidogyne chitwoodi, descrita per Golden, O’Bannon, Santo & Finley el 1980, és considerada una espècie de quarantena per la part de l’Organització Europea i Mediterrània per a la Protecció de les Plantes (OEPP), pels perjudicis que causa al cultiu de tomàquet i de patata. Laura Soraia Perpétuo, de Coimbra, és la primera autora d’un article a Scientific Reports que explora una estratègia sostenible per reduir l’impacte d’aquest nematode no passi per productes fitosanitaris, basada en el cultiu de plantes del gènere Solanum que hi ofereixin una resistència natural. En la seva recerca, Perpétuo et al. avaluen la resistència de Solanum linnaeanum i S. sisymbriifolium cv. Sis 6001 a M. chitwoodi a través de l’índex de formació d’agalles i del factor de reproducció. En el cas de S. linnaeanum, la infestació és limitada, i tan sols mascles de M. chitwoodi poden desenvolupar-se en les arrels. En el cas de S. sisymbriifolium, els cucs que hi penetren en les arrels no arriben al segon estadi larvari.

El nematode “Meloidogyne chitwoodi” forma agalles a les arrels de tomaqueres (C, cultivar Coração de boi) i patateres (D, cultivar Désirée), però no pas a les pomeres del dimoni (A, “Solanum linnaeanum”) o a “Solanum sisymbriifolium” (B, cultivar Sis 6001)

Una estratègia sostenible contra Meloidogyne chitwoodi

Aquests experiments foren concebuts i dissenyats per Laura Soraia Perpétuo, Maria J. M. da Cunha, Maria Teresa Batista i Isabel Luci Conceição. Perpétuo és membre del Centre d’Ecologia Fundacional-Ciència per la Gent i el Planeta (CFE) del Departament de Ciències de la Vida de la Universitat de Coimbra, del CERNAS l’Institut Politècnic de Coimbra i del Centre de Recerca de Productes Forestals i Enginyeria de Processos Químics (CIEFQPF) de Coimbra. Da Cunha és membre del CFE i del CERNAS. Batista és membre del CIEPQPF i Conceição del CFE. Perpétuo i Conceição analitzaren les dades. La recerca rebé el suport del CFE, de l’Instituto do Ambiente, Tecnologia e Vida (IATV), de projectes portuguesos i europeus. Les autores agraeixen també el suport del Jardí Botànic de la Universitat de Tras-os-Montes i Alto Douro, de Bragança, així com les llavors fornides per Vandinter Semo, de Scheemda. Aquestes llavors foren multiplicades per Óscar Machado i Filipe Melo de l’Escola Superior d’Agricultura de Coimbra, a qui les autores també agraeixen l’ajut en el manteniment de les plantes. Perpétuo redactà el primer esborrany de l’article, que fou revisat per les altres autores. També agraeixen les autores els comentaris de Kenneth Evans, de Rothamsted Research. L’article fou tramès a la revista el 7 de juliol del 2020, i fou acceptat el 27 d’octubre.

Actualment, es calcula que els nematodes paràsits de plantes provoquen la pèrdua del 9-15% de la collita mundial. Gairebé tots els camps agrícoles són infestats, però el major impacte econòmic el constitueixen els nematodes formadors d’agalles a les arrels del gènere Meloidogyne. La detecció d’algunes espècies d’aquest gènere obliga a l’adopció de mesures de quarantena, de manera que a l’impacte directe del paràsit s’hi afegeix l’afectació sobre el comerç internacional.

A Europa, els cucs Meloidogyne són especialment preocupants per les pèrdues que produeixen en el cultiu de tomàquet (que poden ésser tota la collita en camps seriosament infestats). En el cas de M. chittwoodi destaca a Portugal l’impacte que pot tindre sobre la collita de patata, fent-la inútil per al consum o el processament. De les 431.686 hectàrees dedicades a Portugal al cultiu de la patata, M. chitwoodi deu ser-hi present a la major part, però és quan se’l detecta en el tubercle que les mesures de quarantena poden afectar seriosament les exportacions.

Com que aquests nematodes són de distribució global i té un ample espectre d’hostes són impossibles d’erradicar. Per controlar-ne la presència, hom aplica rotacions de cultiu o l’ús de cultivars resistents, a més de recórrer a nematicides. L’aplicació de nematicides, però, té limitacions tant pel que fa al cost com a les regulacions en matèria de protecció ambiental i de la salut. És en aquest context, que Perpétuo et al. consideren que el mètode més efectiu per controlar Meloidogyne spp. seria l’ús de cultivars resistents. En el cas de la patata, però, no s’han desenvolupat cultivars resistents. Sí que hi ha però espècies i cultivars del gènere Solanum que ho són, i Perpétuo consideren que se les pot fer servir com a “cultius parany”, és a dir com a planta capaç d’atreure larves de cucs per després impedir-ne el desenvolupament.

Solanum sisymbriifolium, per exemple, fou introduïda als Països Baixos com a cultiu parany per a nematodes.

Solanum linnaeanum és una espècie invasiva, ben difosa al sud de Portugal.

Aquestes dues espècies creixen de manera espontània. Perpétuo et al. avaluen en el seu estudi la primera espècie i una cultivar de la segona (cv. Sis 6001) com responen a la infestació per M. chitwoodi.

Infestacions experimentals

Perpétuo et al. utilitzen en els seus experiments un isolat de M. chitwoodi del NEMATO-lab de la Universitat de Coimbra, realitzat a partir d’un camp de patates de Porto. Aquest isolat era mantingut i multiplicat en tomaqueres susceptibles (S. lycopersicum cv. Coração de boi), amb inòculs de 15 masses d’ous per planta. Les tomaqueres eren crescudes en testos plens de 500 g d’una barreja de sòl esterilitzada a vapor (sorra:sòl:troba, a una relació 1:1:1 en volum), que es mantenien en un hivernacle (a 12h:12h de llum:foscor, 20-25 °C, i 70-75% d’humitat relativa). A 90 dies després de l’inòcul, les plantes eren desarrelades, i se’n recuperaven els ous de nematodes que eren extrets en una solució d’hipoclorit sòdic al 0,52%. La integritat de l’aïllat de M. chitwoodi era comprovada al començament i final de cada assaig amb una anàlisi fenotípic d’esterasa.

S’utilitzaren quatre plantes com a subjecte experimental: el tomàquet Coração de boi ja esmentat, S. linnaeanum, S. sisymbriifolium cv. Sis 6001 i S. tuberosum. Les tres primeres creixien des de la llavor, i la quarta des de trossos de tubercles. Les llavors de S. linnaeanum procedien d’una planta que creixia en el marge d’una carretera de l’Algarve.

A les quatre setmanes d’edat les plantes eren inoculades amb 5000 ous de M. chitwoodi. Aquesta era, doncs, la densitat de població inicial. En cada experiment, es deixava una planta control sense inocular. Als 70 dies de la inoculació les plantes eren desarrelades. Les arrels eren rentades i tenyides de floxina B per tal de poder comptar les agalles i les masses d’ous. Així s’obtenia la densitat de població final. El factor de reproducció és el quocient entre la població final i la població inicial.

Les arrels amb menys de 100 masses d’ous eren tenyides amb fucsina àcida, per tal de registrar els diferents estadis de desenvolupament de M. chitwoodi.

Les dades de nombre d’agalles, de masses d’ous, de comptatges d’ous i de factor de reproducció eren analitzades estatísticament per comprovar-ne la normalitat i l’homogeneïtat de variància. Seguidament se’n feia una anàlisi de variància, i les mitjanes eren comparades.

La resistència de S. linnaeanum i S. sisymbrifolium

Les condicions de l’hivernacle i els períodes determinats eren apropiats i suficients per al desenvolupament i reproducció de M. chitwoodi en el tomàquet cv. Coração de boi i en la patata cv. Désirée. M. chitwoodi no era capaç de reproduir-se en S. linnaeanum i tan sols escassament ho era en S. sisymbrifolium cv. Sis 6001.

L’esterilitat del sòl era confirmada per l’absència d’agalles i de masses d’ou en les plantes inoculades. L’índex d’agalles en les arrels de tomaqueres i patateres era de 5, i el factor de reproducció superava era de 9 i de 10, respectivament. En el cas de les tomaqueres, el 40% de les arrels eren infestades amb nusos més grans, mentre que les arrels principals restaven netes. En el cas de les patateres, el 50% de les arrels eren infestades, amb presència d’agalles també a les arrels principals. Totes les tomaqueres i patateres inoculades presentaven símptomes d’esgrogueïment, marciment i caiguda de fulles.

En el cas de S. linnaeanum no s’hi desenvolupaven masses d’ou en les arrels. Hi havia inflaments petits (de mitjana 519 inflaments petits per planta) i s’hi podien detectar nematodes a l’interior de les arrels (entre 329 i 883 en les 10 plantes analitzades). Dels nematodes detectats, el 44% eren juvenils de segon estadi, l’11% eren juvenils del quart estadi, i el 45% eren adults. Significativament, tots els adults detectats en S. linnaeanum eren mascles.

En el cas de S. sisymbriifolium, de 10 plantes, n’hi hagué 2 que mostraren presència d’agalles (una amb una agalla i sense masses d’ous; i una altra planta amb 11 agalles i 9 masses d’ous que contenien un total de 187 ous). En les arrels de S. sisymbriifolium s’hi detectaren entre 4 i 117 nematodes per planta: un 69% eren juvenils de segon estadi, un 14% eren juvenils de quart estadi i un 17% eren adults (d’aquests, un 63% eren mascles i un 37% eren femelles).

L’aplicació com a cultius parany

El temps de generació de Meloidogyne varia segons la temperatura, la humitat, la llum i l’estatus de la planta hoste (edat, estatus nutricional, etc.). Perpétuo et al. hagueren d’adaptar el protocol habitual d’infestacions experimentals per passar d’un temps de 60 dies a un de 70. En qualsevol cas, la resistència de la planta és el mecanismes més eficient per controlar la densitat de població dels nematodes. Aquesta resistència es pot manifestar en diferents estadis del cicle vital del nematode, però sembla que les plantes resistents, més que no pas impedir la penetració de juvenils de segon estadi, el que impedeixen es que aquestes madurin, o que ho facin únicament com a femelles estèrils (que no produeixen ous o produeixen ous no-viables) o com a mascles.

En el cas de S. linnaeanum i S. sisymbriifolium cv. Sis 6001 hi ha un primer factor de resistència que es manifesta en una baixa penetració de juvenils de M. chitwoodi. Cal pensar que aquesta resistència és mitjançada per substàncies de l’exudat radical, i que seria superior en S. sisymbriifolium respecte de S. linnaeanum.

Un segon factor de resistència actua sobre els juvenils de segon estadi que han penetrat en les arrels. S. linnaeanum aconsegueix impedir la maduració de femelles en les seves arrels a un nivell superior a S. sisymbriifolium.

Perpétuo et al. es decanten per utilitzar S. linnaeanum com a cultiu parany contra M. chitwoodi en Portugal. La seva resistència activa sembla més efectiva i consistent. A més, S. linnaeanum també és resistent a altres plagues i malalties (com Verticillium). La incorporació de S. linnaeanum en rotacions de cultius permetria capturar larves de M. chitwoodi del sòl impedint-ne la maduració reproductiva ulterior. També se la podria utilitzar com a portaempelt. Al capdavall, les arrels de S. linnaeanum arriben més fons que els nematicides que s’apliquen habitualment. Totes aquestes aplicacions, però, haurien d’intentar evitar que S. linnaeanum arribés a florir o a produir llavors.

Una línia d’investigació pertinent seria la identificació i aïllament dels gens de S. linnaeanum i S. sisymbriifolium que confereixen resistència a M. chitwoodi, per tal de transferir-los tomaqueres i patateres.

Lligams:

Solanum linnaeanum and Solanum sisymbriifolium as a sustainable strategy for the management of Meloidogyne chitwoodi. Laura Soraia Perpétuo, Maria J. M. da Cunha, Maria Teresa Batista, Isabel Luci Conceição. Sci. Rep. 11: 3484 (2021).

Arxivat a Ciència i Tecnologia
%d bloggers like this: