Download What is ZC? - SCRI Zebra Chip

Evolución del Programa de
Investigación de la Mancha Rayada
(Zebra Chip;ZC) de la Papa
Charlie Rush
Texas AgriLife Research - Amarillo
3a Conferencia de la Papa (Washington – Oregon)
Kennewick, WA
25 de enero de 2012
1
Síntomas de la
Enfermedad
Cuando ZC fue identificada
por primera vez, el agente
causal de la enfermedad era
desconocido, haciendo la
identificación e investigación
extremadamente difícil.
•Los síntomas tempranos
aparecen como una ligera
clorosis y enrollamiento foliar,
además de un acortamiento de
los entrenudos.
Síntomas de la
Enfermedad
• El enrollamiento de las hojas
se intensifica, y se observa una
clorosis y desarrollo de hojas
moradas/purpuras, muy similar
al amarillamiento de la papa
por los psílidos.
• Ocurren brotes de yemas
auxiliares, hinchazón de nudos,
y la formación de tubérculos
aéreos- típico de enfermedades
causadas por fitoplasmas.
Síntomas de la
Enfermedad
• En la etapa final de la
enfermedad, las hojas cloróticas
se vuelven necróticas y los tallos
colapsan. Las raíces y tallos se
pudren antes de morir la planta.
Sano
ZC
Síntomas de la Enfermedad
• La intensidad de las rayas medulares
necróticas en tubérculos infectados
pueden variar pero son característicos
para el diagnóstico de ZC.
• Aunque los síntomas no son visibles
en tubérculos crudos, las papas fritas
en hojuelas y a la francesa si pueden
manifestar este defecto medular.
Creación del Programa de Investigación
de ZC (Resumen de Eventos Preliminares)
• 2000 – Una nueva enfermedad de la papa, la cual primeramente
afectó su calidad, fue identificada en el sur de Texas y llamada
Zebra Chip (ZC).
• Inicialmente, ZC fue vista como un problema del sur de Texas sin
etiología conocida– y con mínima preocupación fuera de las áreas
afectadas.
•Tres de cuatro consultores, un agrónomo, un entomólogo y un
fitopatólogo fueron traídos de la mayores áreas de producción de
EE.UU. para tratar de identificar la causa del problema.
•Algunos productores aportaron fondos para investigación de
campo que evaluaban fungicidas, insecticidas, fumigación de
suelo y nutrientes.
Resumen de Eventos Preliminares
• 2000 – 2004 – Se incrementó la incidencia y distribución de
ZC resultando en grandes perdidas para los productores de
papas en Texas.
• Papas con síntomas similares fueron encontradas en áreas de
producción fuera de Texas incluyendo áreas de producción de
semilla en Colorado, Nebraska y Wyoming.
• Resultados positivos en ensayos con temprana aplicación de
insecticidas conllevaron a enfocar en vectores como la
chicharrita de alas vítreas y pulgón saltador de la remolacha.
• La iniciación de un régimen de aplicación para “cero
tolerancia” comprobó que fue inefectivo y económicamente
desastroso.
Resumen de Eventos Preliminares
• 2004 – 2007 - ZC continúa expandiéndose en rango y
severidad
•Las epidemias de 2005 y 2006 dieron, como resultado,
perdidas multimillonarias por lo que ayuda fue solicitada a la
legislatura de Texas y organizaciones nacionales de
productores.
• 2007 – La legislatura de Texas aprobó $2 Millones para
establecer la Iniciativa de Investigación de Zebra Chip
para el 2008 y 2009 –El enfoque de esta Iniciativa fue en la
etiología, epidemiología, y control de enfermedad/manejo de
plagas.
Resumen de Eventos Preliminares
•2008 – Dos descubrimientos claves: Candidatus
Liberibacter solanacearum fue identificado como el
patógeno que causa ZC y el Psílido de la Papa fue
identificado como el vector – técnicas de diagnostico
precisas fueron desarrolladas.
Bushlan
d
Known
ZC
Plant ve
Plant
NT
+ve
C
• 2009 - Un fondo Federal (SCRI) de $6.9M fue otorgado
a un grupo multidisciplinario de varios estados para
estudiar todos lo concerniente sobre ZC!
Specialty Crop Research Initiative
(Iniciativa de Investigación de Cultivos de Hortalizas y Frutales)
El manejo de Zebra Chip Para Incrementar Ganancias
Y La Sostenibilidad de la Producción de Papa en EEUU
• Un equipo de 20 investigadores multidisciplinarios y especialistas en
extensión agrícola, y una Junta del Consejo de Partes Interesadas
como son los agricultores, procesadores, y representantes de la
agroindustria.
• Un equipo con miembros de seis Universidades y USDA-ARS
• Los científicos son representados por seis estados: California,
Idaho, Nebraska, North Dakota, Texas y Washington – otros estados
también colaboran.
Meta del Proyecto: Reducir perdidas causadas por ZC a niveles
económicamente sostenibles al desarrollar un programa de manejo de
enfermedades que sea detallado y ambientalmente responsable.
Estados que Cooperan con SCRI
√
√
√
√
√
√
√
√
√ = Miembros de la Junta o Productores colaboradores
Specialty Crop Research Initiative
(Iniciativa de Investigación de Cultivos de Hortalizas y Frutales)
Siete áreas de Enfoque Prioritario:
1) Detección, Diversidad de Vector/Patógeno y Etiología de la Enfermedad
2) Epidemiología
3) Manejo de Plagas
4) Mejoramiento Genético
5) Economía
6) Evaluación de Riesgo/Pronóstico de Enfermedades
7)Transferencia de Tecnología
Cada área de enfoque prioritario es sostenida por una
serie de objetivos específicos y tiene a un supervisor como
Líder de Investigación.
Specialty Crop Research Initiative
(Iniciativa de Investigación de Cultivos de Hortalizas y Frutales)
•El proyecto ZC SCRI recibe fondos
continuos por cinco años
• Una contraparte de 1:1 en efectivo o
contribución de tiempo-salario era parte
del requisito para obtener los fondos.
• Los productores y la industria han sido
importantes en dar apoyo y proveer dinero
en efectivo
La Junta del Consejo administra y distribuye
anualmente el mini-grant y el dinero proveído por la
industria y los productores.
Specialty Crop Research Initiative
(Iniciativa de Investigación de Cultivos de Hortalizas y Frutales)
• La Iniciativa de ZC en Texas y la Iniciativa de
ZC del SCRI han estado en comunicación para
minimizar la redundancia entre ambas partes.
• El programa de Texas fue reducido a $1.6
Millones y renovado para el 2012 – 2013.
•Aunque ZC es una amenaza para toda la
industria de la Papa en los E.E.U.U., hasta la
fecha el sector de las papas en hojuelas (fritas)
ha sido el mas afectado y es el mas apoyo y
fondos de investigación ha proveído. Esto
podría cambiar con la detección de ZC en el
Pacifico Noroeste.
Como Afectará ZC en el Pacifico Noroeste
(PN) a las Metas y Objetivos del SCRI?
No las afectará; el ZC SCRI ya era un programa nacional y
los investigadores del SCRI se involucraron de inmediato,
ayudando en donde fuese posible y respondiendo las preguntas
o interrogantes que ahora son de suma importancia para los
productores en el PN:
• Por qué este año fue distinto?
• De donde vinieron los psílidos?
• Los tubérculos infectados sirven
como inoculo primario?
• Las infestaciones tardías de
psílidos pueden causar problemas?
Efecto de la temperatura en el
desarrollo de los psílidos adultos
Número promedio de adultos
140
120
100
80
60
40
20
0
10
15
20
25
30
35
Temperatura (C)
Desarrollo nulo o mínimo de los psílidos adultos @ 32C (90 F)
Por qué fue el 2011 diferente?
C. R. Basin (Cuenca Rio Columbia), Oregon
Temp. promedio (F)
70
69
Dalhart, Texas
82
80
Junio 2011
78
68
76
67
74
66
72
70
65
68
1994
64
1994
1998
2002
2006
2010
Temp. promedio (F)
2002
2006
2010
2014
1998
2002
2006
2010
2014
2014
84
80
78
76
1998
82
July 2011
80
74
78
72
76
70
68
1994
1998
2002
2006
Año
2010
74
1994
2014
Año
Temperatura máxima (F)
encima /debajo del umbral
C. R. Basin (Cuenca del Rio Columbia), Oregon
5
0
25
Junio 2011
20
15
-5
10
-10
5
-15
0
-20
-5
-25
-10
-30
-15
0
Temperatura máxima (F)
encima /debajo del umbral
Dalhart, Texas
10
20
30
40
0
10
20
30
40
18
10
Julio 2011
16
5
14
12
0
10
8
-5
6
4
-10
2
0
-15
0
10
20
Día del Mes
30
40
0
10
20
Día del Mes
30
40
De donde provienen los psílidos?
Probable fuente
para el Pacífico
Noroeste
Análisis de la Trayectoria de
Masas de Aire





Monitoreo del movimiento de las masas de aire
a través de regiones
Averiguar el origen y el recorrido que tomo
para llegar a un lugar (seguimiento pasado).
Su probable destino y la trayectoria tomada
(seguimiento futuro)
Tiene un gran rango de aplicacionesmonitoreando y prediciendo dispersiones de
contaminantes y materiales nocivos que se
mueven en el aire
Monitorear el movimiento de los psílidos???
Columbia River Basin (Cuenca del
Río Columbia) – Oregon/Washington
Seguimiento pasado (Mayo – Julio)
Weslaco, Texas
Seguimiento futuro (Abril – Julio)
ZC en la Semilla
• En semilla enferma, los síntomas se
observan justo después de que las plantas
emergen, mientras que en semilla sana los
síntomas aparecen después de la floración
• Generalmente es letal.
• Las semillas (tubérculos) con ZC, y las
plantas que emergen, son importantes en
la epidemiología de ZC?
ZC en la semilla- Estudios en Invernadero
• 480 tubérculos con ZC (confirmados)
fueron colectados de un campo y colocados
en almacenamiento en frío.
• Solo los tubérculos que produjeron brotes
fueron plantados y se tomaron datos de
brotes emergentes. Utilizando PCR se
diagnosticó CLs (Ca. Liberibacter
solanacearum).
ZC en la Semilla
Tubérculo
ZC a
Sano
% Germinacion
18% (86 plantas)
% Liberibacter Pos(+)
2% (9 plantas, muy baja
concentración)
100
0
a Numero total de tubérculos con ZC en este estudio fueron 480. Todas las plantas provenientes
de tubérculos con ZC fueron diagnosticadas para Lso(=CLs).
ZC en Semilla- Estudio de Campo
Las plantas con ZC en la semilla
fueron marcadas, al igual que
plantas sanas y plantas con ZC
inducidas por el vector (40 c/u)
Después de 3 semanas, se
contaron las plantas sintomáticas
a 2 metros de alrededor de las
planta(s) “foco de enfermedad”
Proporción de Plantas con Nuevas Infecciones
alrededor de 2 Metros de la Planta “Foco de
Infección”
Tipo de Plantas
Plantas
Identificadas
Originalmente
Porcentaje
con Nuevas
Infecciones
dentro 2 m
Total de
Plantas
Infected
dentro de 2m
ZC via Vector
40
53%*
33*
ZC en Semilla
40
10%
5
Sanas
40
18%
7
* Significativamente diferente del control/testigo sano
Las infestaciones tardías de psílidos pueden ser un problema?
Parcelas de pre-emergencia establecidas,
y al emerger de suelo, fueron reducidas a
4 plantas por jaula.
Por cada fecha de
infestación, psílidos fueron
verificados como positivos
para Lso, usando PCR
Psílidos fueron colectados de
colonias “Hot” (positivas) para
infestaciones semanales
Cada jaula fue infestada con 30
psílidos, comieron por una
semana y se aplicó insecticida
Cada semana y por 9
semanas, los psílidos fueron
colocados en la base de la
planta #1 (4 réplicas por
cada fecha de infestación)
Recolección de Datos de Cosecha
Cada tubérculo fue calificado para severidad
de la enfermedad con escala de 0-3, y fue
verificado por qPCR (tiempo real) para Lso,
y almacenado a 42F (5-6 C)
4.5
2.5
Escala 0-3
4
Síntomas Foliares
3
1.5
2.5
2
1
1.5
1
Síntomas en tubérculos
2
3.5
Foliar
Tuber
0.5
0.5
0
0
1
2
3
4
Infestación 5
34 Días Antes de la Cosecha
5
6
7
8
Infestación 6
27 Días Antes de la Cosecha
Infestación 7
20 Días Antes de la Cosecha
1.2
1
Proporción
0.8
Visually positive
0.6
Visually negative
0.4
Negatives that fried
positive
(Tubérculos visualmente negativos
que fueron positivos al freír)
0.2
0
1
2
3
4
5
6
7
Periodo de Infestación
8
9
Variabilidad en tubérculos infectados
Los síntomas son más severos del
lado del estolón pero la
concentración de Lso es más baja
1.6
1.4
Calificación visual
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
Lado del
TopEstolón
YemaBottom
terminal
Variabilidad en tubérculos
infectados- Propiedades Bioquímicas
Actividades de Proteinas de Defensa
0.090
120
Fenólicos totales
100
0.060
0.050
0.040
0.030
0.020
0.010
micromoles / g FW
100
0.070
80
60
40
80
70
60
50
40
30
20
20
0.000
Aminoácidos
90
0.080
microgramos / g FW
Actividad, absorbancia 450 nm / 5
min
0.100
10
Peroxidase
Polyphenol
oxidase
Top
Chitinase
0
Bottom
1.6
1.4
Calificacion visual
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
Top
“Top”= arriba “Bottom”= abajo
0
Top
Bottom
Bottom
Top
Bottom
Cambios en niveles de infección y severidad en síntomas de tubérculos
infectados por ZC provenientes de tubérculos infectados a la hora de
cosecha (3 meses de almacenamiento)
July 21st
120
Calificacion visual (severidad
en los sintomas)
Cuantificacion Relativa
de Lso
140
Oct 26th
100
80
60
40
20
45
1
40
0.9
35
0.8
0.7
30
0.6
25
0.5
20
0.4
15
0.3
10
0.2
5
0.1
0
0
July 21st Oct 26th
Calificacion visual de
sintomas
Cuantificacion Relativa
de Lso
0
RQs
Symptom
2
1.5
1
0.5
0
-0.5
July 21st (all 0s)
Oct 26th
Conclusiones y Comentarios
•
Los científicos del ZC SCRI tienen experiencia en la dinámica de
ZC y su vector y están ansiosos de ayudar a la industria de la
papa en el Pacifico Noroeste.
•
En el 2011, las condiciones en el Pacifico Noroeste fueron
altamente favorables para el desarrollo de ZC pero también
fueron anormales para la región.
•
Errar por el lado de la precaución! Monitorear y eliminar
plantas voluntarias en campos con ZC en el 2011, diagnosticar si
las plantas voluntarias tienen Lso, establecer un programa de
monitoreo temprano de psílidos en la región, diagnosticar si los
psílidos tienen Lso y estar preparados para iniciar un programa
intensivo de aplicación de insecticidas.
37
Conclusiones y Comentarios
•
Utilice un insecticida antes de plantar para el control temprano
y prepárese para una aplicación tardía para el control de los
psílidos hasta 10 días antes de la cosecha.
•
El impacto de una infección tardía en la temporada de cultivo
(e.g. < 2 semanas antes de la cosecha) en la calidad de semilla y
papas para procesar no esta claro; y en especial, lo que ocurre
durante el almacenamiento.
•
Los productores en el Pacifico Noroeste están en una mejor
posición para enfrentarse a ZC que los productores de Texas, los
cuales enfrentaron primero este problema. Los que ignoran el
potencial de peligro de ZC ponen en riesgo a ellos mismos y sus
vecinos. Pero, con las precauciones adecuadas, la buena calidad
de producción de papa se puede mantener aún así con la
presencia de la enfermedad.
38
Gracias! Preguntas?
Esta charla fue traducida del inglés al
castellano por Ronald French y Luz
Serrato-Diaz del Servicio AgriLife de
Extension de Texas (Texas AgriLife
Extension Service), Amarillo, Texas.
Síntomas de Zebra Chip observados en
el 2011 en el Pacifico Noroeste