Prevalencia del engrosamiento del cladodio del nopal en el centronorte de México

C. Perales-Segovia1*; M. A. De La Torre-Pizaña1; L. L. Valera-Montero1; E. A. Espinoza-Sánchez2; F. Sanjuan-Lara3; H. Silos-Espino1

1. Instituto Tecnológico El Llano Aguascalientes, Laboratorio de Biotecnología Aplicada y Laboratorio de Cultivo de Tejidos Vegetales. km 18, carretera Aguascalientes - S. L. P. El Llano Aguascalientes, México. C. P. 20330., Instituto Tecnológico El Llano, Instituto Tecnológico El Llano Aguascalientes, Laboratorio de Biotecnología Aplicada, Laboratorio de Cultivo de Tejidos Vegetales,

<state>Aguascalientes</state>
, Mexico , 2. Universidad Autónoma de Nuevo León, Laboratorio de Biotecnología, Facultad de Agronomía, carretera a Laredo, km 15. General Escobedo. Ex Hacienda El Canadá. Escobedo, N. L. México. C. P. 66050., Universidad Autónoma de Nuevo León, Universidad Autónoma de Nuevo León, Laboratorio de Biotecnología, Facultad de Agronomía,
<state>N. L.</state>
, Mexico ,
3. Centro de Bachillerato Tecnológico Agropecuario No. 79, km 3.5 camino a San Luis del Pino, Zinacatepec, Puebla, México., Centro de Bachillerato Tecnológico Agropecuario No. 79,
<state>Puebla</state>
, México

Correspondence: *. Autor correspondiente: Catarino Perales-Segovia. Instituto Tecnológico El Llano Aguascalientes, Laboratorio de Biotecnología Aplicada y Laboratorio de Cultivo de Tejidos Vegetales. km 18, carretera Aguascalientes - S. L. P. El Llano Aguascalientes, México. C. P. 20330. E-mail: E-mail:


Resumen:

Se detectó una población de plantas de nopal con engrosamiento de cladodio en el centronorte de México, con un porcentaje de daños visibles de 3 a 30%. Opuntia ficus-indica, var. Copena, de San Francisco de los Romo, Aguascalientes, fue el cultivar con cladodios comestibles con mayor prevalencia, atribuible a la producción intensiva del cultivo. El estado de Aguascalientes también presentó significativamente el mayor número de plantas enfermas de los cuatro estados bajo estudio. La microscopía electrónica mostró estructuras celulares individuales (500-1800 nm) parecidas a fitoplasmas. El engrosamiento del cladodio está presente en todas las huertas comerciales de nopal estudiadas en el centronorte de México, y los resultados del presente trabajo proporcionan información reciente sobre la situación de la enfermedad en la zona productora de nopal y evidencias del fitopatogeno, necesarios para proponer un programa de manejo integrado del nopal que apoye a los productores locales.

Received: 2017 February 3; Accepted: 2017 July 7

revbiocien. 2017 ; 5(7)
doi: 10.15741/revbio.05.2018.03

Keywords: Palabras clave: Opuntia, fitoplasmas, microfotografías, fitosanidad.

Introducción

El nopal, como planta cultivada, se ha introducido actualmente a más de 30 países en todo el mundo, en donde se aprovecha como verdura, tuna, forraje y en la agroindustria (Méndez-Gallegos y García-Herrera, 2006). En México la producción de nopal verdura se ubica en los estados de Morelos, Ciudad de México, Baja California, Puebla, Zacatecas y Aguascalientes con una producción de 787 000 t año-1, posicionando a México como uno de los principales productores (SIAP, 2014). Además de su valor nutricional, los cladodios de nopal contienen varios compuestos con gran valor como antioxidantes, mismos que se pueden utilizar en la medicina alternativa para eliminar los radicales libres (Feugang et al., 2006; Msaddak et al., 2015). Al cultivo de nopal lo afectan enfermedades que limitan la producción, provocadas por Armillaria mellea, Macrophomina sp., Sclerotinia sp., Phytophthora sp., Erwinia carotovora., Pseudomas viridiflava., Xanthomonas sp., Gnomonia sp., Dothioerella sp., Alternaria sp., Cercospora sp., Phoma sp., Cytospora sp., Gloesporium sp., Pleospora sp., Colletotrichum sp., Capnodium sp., Mycosphaerella sp., Fusarium sp., Phyllosticta opuntiae., Aecidium sp., Agrobacterium tumefasciens y Virus X de las cactáceas, las cuales provocan diferentes síntomas como: pudriciones, gomosis, manchas, antracnosis, fumagina, chamusco, marchitez, roñas, roya y agallas (Borrego y Burgos, 1986; Hernández-Pérez et al., 2009). Una de las enfermedades más devastadoras, es conocida como “planta macho”, caracterizada por el engrosamiento de cladodios, presencia de mosaicos, amarillamiento y deformación de los frutos (Cai et al., 2001; Bertaccini et al., 2007; Fucikovsky et al., 2011; Suaste et al., 2012). Se relaciona con virus, pero principalmente se le asocia con fitoplasmas (Clase Mollicutes) (Pimienta-Barrios, 1990; Bertaccini et al., 2007; Fucikovsky et al., 2011; Suaste-Dzul et al., 2012). Estos microorganismos son agentes causales de más de 700 enfermedades en plantas y se ubican exclusivamente en los vasos floemáticos de forma heterogénea y que por su baja población y tamaño, dificultan su detección (Lee et al., 1995; Wei et al., 2000; Harrison et al., 2002; Reddy et al., 2001; Weintraub, 2007; Hogenhout y Segura, 2010). Además, su dispersión se asocia a insectos plaga como chinches (Chelinidea sp.) y caracoles (Helix aspersa). La transmisión se incrementa debido a malezas asociadas a los cultivos como Argemone mexicana y Lupinus sp. que son reservorios de fitoplasmas del ‘áster amarillo 16Srl’ que produce síntomas de planta macho (Hernández-Pérez et al., 2009; Fucikovsky et al., 2011). El cultivo in vitro de fitoplasmas aún no se ha logrado, su detección, identificación y clasificación se ha realizado mediante técnicas de PCR, RFLPs y análisis filogenéticos por comparación del gen 16S rRNA y por microscopía electrónica en otras plantas cultivadas (Seemüller et al., 1998; Hodgetts et al., 2007; Lebsky et al., 2010; Suaste et al., 2012). Por todo lo anterior, el objetivo de la presente investigación fue determinar la prevalencia de la enfermedad denominada engrosamiento del cladodio en huertas comerciales de nopal, en el centronorte de México, e identificar al agente causal mediante microscopía electrónica.

Materiales y Métodos

Sitios de estudio y colecta del material biológico

El estudio se efectuó en seis huertas comerciales con diferentes tipos de Nopal, pertenecientes a tres especies: Opuntia ficus-indica, O. megacantha y O. albicarpa (Tabla 1) localizadas en cuatro estados de la región centronorte de México, seleccionadas por estar en producción, por tener un manejo agronómico similar, de superficies entre 5 y 10 ha, y por ser representativas del desarrollo de la enfermedad en plantaciones destinadas a la producción de nopal verdura y tuna (SIAP, 2016).

Tabla 1.

Huertas de nopal seleccionadas para el muestreo y detección del engrosamiento del cladodio en cuatro estados de la región centronorte de México.


Orchard Scientific Name/Comun Name Use
Orchard 1 (Ags.) O. ficus-indica/Copena Vegetable
Orchard 2 (Jal.) O. ficus-indica y O. albicarpa/Amarilla y Burrona Fruit
Orchard 3 (S.L.P.) O. albicarpa/Burrona Fruit
Orchard 4 (Zac.) O. albicarpa/Burrona Fruit
Orchard 5 (Zac.) O. megacantha/Picochulo Fruit
Orchard 6 (Zac.) O. ficus-indica y O. albicarpa/ Amarilla y Burrona Fruit

TFN1*Ags=Aguascalientes Estado, Jal= Jalisco Estado, S.L.P. =San Luís Potosí Estado, Zac=Zacatecas Estado


Determinación de la prevalencia de la enfermedad

Para determinar la prevalencia de la enfermedad in situ se evaluaron al azar, mediante el método de Cinco de Oros, 50 plantas por huerta, en dos muestreos, uno al final del invierno y el otro a mediados del verano del año 2014. Se registró el número de plantas con la sintomatología típica del engrosamiento del cladodio. En total se revisaron 600 plantas de nopal, registrando como enfermas aquellas con síntomas tales como: proliferación de frutos, mosaico, amarillamiento, deformación de frutos, cladodios “acorazonados” reducidos en tamaño y con proliferación de brotes en la parte plana del nopal, característicos del engrosamiento del cladodio. Los datos de plantas enfermas se analizaron estadísticamente en un diseño completamente al azar, por huerta y por estado (para los resultados por estado, se promediaron los datos de las tres huertas de Zacatecas) y se hicieron las respectivas pruebas de comparación de medias de Tukey (p<0.05).

Análisis e identificación por microscopía electrónica

Se realizaron análisis de microscopia electrónica de barrido (Jeol LV 5900) en el Laboratorio de Microscopía Electrónica de la Universidad Autónoma de Aguascalientes, Aguascalientes, México. Para esto, se tomaron muestras de cladodios con la sintomatología de la enfermedad de la variedad Copena de San Francisco de los Romo, Aguascalientes. Se cortaron muestras de 0.7 cm de la parte intermedia del parénquima y colénquima de cladodios, de plantas de nopal con síntomas y sin síntomas visibles. Las muestras fueron deshidratadas por fijación con glutaraldehído al 2.5 % en buffer salino de fosfatos (PBS) pH 7.4, posteriormente se conservaron a 4 °C durante 7 días. Transcurrido el tiempo, las muestras se colocaron en tubos de polietileno de 1.5 mL adicionándoles etanol al 30, 50, 70, 96 y 100 % respectivamente, de forma secuenciada con cambios cada 20 minutos. Después, las piezas de tejido se cortaron a la mitad y se montaron en un micrótomo Leica UltraCut para obtener cortes de 400 nm; las muestras fueron teñidas con azul de toluidina. Finalmente, se realizaron 30 cortes de 120 nm con una micro navaja de diamante, las muestras fueron secadas con papel filtro y teñidas con acetato de uranilo durante 45 minutos a temperatura ambiente, seguido de un lavado de 1 minuto en agua destilada y 5 minutos en citrato de plomo.

Resultados y Discusión

Prevalencia del engrosamiento del cladodio del nopal

De acuerdo con los resultados obtenidos de las diferentes huertas de nopal, se presentaron diferencias estadísticamente significativas en las dos variables registradas, la huerta de San Francisco de los Romo, Aguascalientes (Huerta 1), mostró la incidencia más alta de plantas del genotipo Copena con síntomas de la enfermedad con un promedio de 18 plantas enfermas y 10 plantas muertas. Asimismo, la plantación de Villa García, Zacatecas (Huerta 6), presentó la prevalencia más baja con promedios de 1.5 plantas enfermas y 3 plantas muertas. Las demás huertas presentaron diferentes niveles de daño provocado por el engrosamiento del cladodio (Tabla 2). Todas las especies de nopal comercial estudiadas mostraron susceptibilidad a la enfermedad.

Tabla 2.

Efecto del engrosamiento del cladodio del nopal en huertas comerciales de nopal para tuna y verdura en el centronorte de México.


Orchard Sick plants
Orchard 1 (Ags.) 18.00 a*
Orchard 2 (Jal.) 2.00 b
Orchard 3 (SLP) 3.50 b
Orchard 4 (Zac.) 12.00 ab
Orchard 5 (Zac.) 9.00 ab
Orchard 6 (Zac.) 1.50 b

TFN2*Los medios con el mismo literal son los mismos (Tukey p<0.05).


Las diferencias entre los estados incluidos en este estudio, fueron estadísticamente significativas en la cantidad de plantas muertas solamente. En promedio el estado de Aguascalientes fue el más afectado por la enfermedad, con más de siete plantas muertas, seguidos por los estados de Zacatecas y Jalisco. En el estado de San Luis Potosí no se presentó mortalidad ocasionada por la enfermedad (Figura 1).


[Figure ID: f1] Figura 1.

Resultados de plantas de nopal enfermas y muertas en los estados del centro-norte de México.


Microscopía electrónica

En las microfotografías de Microscopia Electrónica de Barrido se observaron cuerpos cilíndricos que aparecen como células individuales de tamaño variable (500 a 1800 nm), y que se distinguen de otros componentes celulares debido a que algunas se están replicando; semejantes a las reportadas por Lebsky et al., (2010) en frutos de papaya; también se observaron estructuras cilíndricas de mayor tamaño (10 µm) (Figura 2).


[Figure ID: f2] Figura 2.

Microfotografías de muestras de plantas de nopal de la variedad Copena con síntomas del engrosamiento del cladodio, con estructuras parecidas a fitoplasmas.


El nopal y otras especies cultivadas, son afectadas por problemas fitosanitarios de importancia económica que pueden ocasionar daños en todos sus órganos lo que ocasiona problemas de anclaje de la planta, e impide la absorción, transformación y translocación de nutrientes con efectos sobre el rendimiento y la calidad de la producción (Hernández-Pérez et al., 2009; Méndez-Gallegos y García-Herrera, 2006). De estas enfermedades, los fitoplasmas son considerados como uno de los principales problemas sanitarios en todas las zonas nopaleras del país, debido a su amplia distribución (Bertaccini et al., 2007; Pimienta-Barrios, 1990; Weintraub, 2007). Se encontró un porcentaje de plantas infectadas de 3 a 30 % en los 4 estados donde se realizó el estudio, lo cual difiere de lo encontrado por Hernández-Pérez et al., (2009), quienes detectaron solo un 15 % de plantas enfermas en huertas de nopal del estado de México. Se ubicaron por microscopía electrónica microorganismos, semejantes en forma y tamaño al agente causal del engrosamiento del cladodio en huertos de nopal de la región centronorte de México.

En plantas enfermas se encontró que existe alta población con daños del engrosamiento de cladodio, como proliferación de frutos, mosaico, amarillamiento, deformación de frutos, acorazonado de cladodios, cladodios y frutos reducidos en tamaño, con proliferación de brotes en la cara plana del cladodio, tal como ha sido descrito para enfermedades provocadas por fitoplamas (Bertaccini et al., 2007; Hernández-Pérez et al., 2009). La alta incidencia del engrosamiento del cladodio en algunas de las huertas, puede deberse a la susceptibilidad genética, a la alta cantidad de planta producida bajo condiciones de macrotunel y/o al manejo intensivo, para producir en menor tiempo la mayor cantidad de planta (uso de estiércol y fertilizantes). No obstante, si bien la enfermedad se encuentra distribuida ampliamente, encontramos que el daño ocasionado no es tan grave, ya que, de las plantas atacadas, pocas mueren y la mayoría conserva su producción.

Los nopales, al igual que otros cultivos de interés económico, muestran susceptibilidad a la infección por microorganismos patógenos causando una disminución en la producción; para el control eficiente de las enfermedades se requiere una identificación segura del agente causal, lo que por métodos visuales no representa una alta confiabilidad debido a la poca o nula sintomatología de algunas plantas; asimismo, se considera necesario realizar más investigación para identificar los mecanismos de patogenicidad y conocer cómo las plantas reaccionan a la infección, minimizando los síntomas de la enfermedad. Por otro lado, dado que los métodos de detección de fitoplasmas con alta confiabilidad son caros y precisan del estudio de los genomas, se requiere desarrollar un método de diagnóstico más accesible y hacer una propuesta de un programa de manejo integrado de la enfermedad. La plantación de San Francisco de los Romo, Aguascalientes, presentó la mayor prevalencia de la enfermedad, con relación a plantas muertas y enfermas. La prevalencia más baja la presentó la huerta de Villa García, Zacatecas. En cuanto a la prevalencia por estados, Aguascalientes presentó los daños más altos y el estado de Zacatecas la incidencia más baja del engrosamiento del cladodio. De acuerdo con los resultados de microscopía electrónica de barrido, se logró detectar microorganismos tipo fitoplasma, en las muestras de nopal Copena. Con la finalidad de preservar la actividad económica a partir del cultivo del nopal de la región caracterizada por condiciones poco propicias para otros cultivos, este trabajo proporciona información actual respecto a la situación de la enfermedad y proporciona bases para desarrollar una propuesta completa de manejo de la enfermedad en nopal.


fn1Como citar este artículo: Perales-Segovia, C., De La Torre-Pizaña, M. A., Valera-Montero, L. L., Espinoza-Sánchez, E. A., Sanjuan-Lara, F., Silos-Espino, H. (2018). Prevalence of thickening syndrome of cladodes on cactus pear in the north-center region of Mexico and electronic microscopy. Revista Bio Ciencias 5(2018), 9 pages, Article ID: 05.2018.03. http://revistabiociencias.uan.edu.mx/index.php/BIOCIENCIAS/article/view/309/pdf

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