Artículo Original

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Reacción de cultivares de caña de azúcar ante Puccinia kuehnii durante siete años en Mayabeque

Reaction of sugarcane cultivars to Puccinia kuehnii in Mayabeque for seven years


RESUMEN

El objetivo de este trabajo fue determinar la reacción de cultivares de caña de azúcar ante la roya naranja en la Estación Territorial de Investigaciones de la Caña de Azúcar Mayabeque-Artemisa, en el periodo 2012-2018. La evaluación de la enfermedad se realizó de forma, visual en las hojas, cada seis meses y se diagnosticó por microscopia óptica. Las uredosporas se caracterizaron en cuanto a color, forma y tamaño. Los individuos se agruparon según la presencia de pústulas en las hojas 0 y +1, así como el porcentaje de superficie ocupada por esta. La reacción de los individuos ante el hongo se determinó en la hoja + 3 en diez plantas. Existe una ligera tendencia al aumento de los cultivares comerciales y clones de caña de azúcar infectados con el hongo. La enfermedad se manifestó con mayor severidad en los años 2015 y 2016. Mostraron resistencia 13 cultivares comerciales (C86-56, C132-81, C334-64, C137-81, C88-380, B80250, B78503, C98-128, C98-129, C86-251, C90-469, C1051-73 y C90-317). Seis presentaron síntomas (C85-1, C88-523, C95-416, PR980, C89-559 y C89-147); mientras que, tres (Co997, CP52-43 y C87-51) manifestaron inestabilidad en su comportamiento. Las diferencias en el comportamiento de Puccinia kuehnii en los siete años de estudio indican una expresión diferencial en la interacción hospedante-patógeno-ambiente.

Palabras clave: 

hongo; roya naranja; pústulas.

ABSTRACT

The objective of this work was to determine the reaction of sugarcane cultivars to orange rust at the Mayabeque-Artemisa Sugarcane Territorial Research Station in the 2012-2018 period. The disease evaluation was visually performed on the leaves every six months and diagnosed by optical microscopy. Uredospores were characterized by their color, shape and size. The individuals were grouped according to the presence of pustules on leaves 0 and +1, as well as the percentage of surface occupied by them. The reaction of the individuals to the fungus was determined on the leaf + 3 in ten plants. The commercial cultivars and sugarcane clones infected with the fungus had a slight tendency to increase. The disease manifestation was more severe in 2015 and 2016. Resistance to the disease was shown by 13 commercial cultivars (C86-56, C132-81, C334-64, C137-81, C88-380, B80250, B78503, C98-128, C98- 129, C86-251, C90-469, C1051-73, and C90-317). Six cultivars (C85-1, C88-523, C95-416, PR980, C89-559, and C89-147) displayed symptoms, whereas three of them (Co997, CP52-43, and C87-51) manifested instability in their behavior. Differences in the behavior of Puccinia kuehnii in the seven years of study indicate a differential expression in the host-pathogen-environment interaction.

Key words: 

fungus; orange ruts; pustules.


Los agentes nocivos constituyen uno de los principales factores negativos para la producción azucarera mundial. En las últimas décadas se han incrementado considerablemente (1), entre ellos está la roya naranja (Puccinia kuehnii (W. Krüger) E. J. Butler), hongo de importancia potencial para la caña de azúcar en Cuba (2).

La roya naranja es una enfermedad fúngica que estuvo presente durante años en Asia y en Oceanía como una patología secundaria, sin afectar sensiblemente la producción hasta el año 2000, cuando ocurrió una epifitia que produjo pérdidas millonarias en los cañaverales australianos al infectar el cultivar Q124. En el año 2007 aparece en Estados Unidos y desde allí se dispersó a varios países de Centroamérica, el Caribe y América del Sur (3,4). En Cuba se detectó por primera vez en 2008 (2).

Se caracteriza por la aparición de lesiones pequeñas en el envés de las hojas, estrechas, paralelas a la nervadura central y en ocasiones con una aureola verde amarillenta pálida. A medida que aumentan de tamaño se ampollan y forman pústulas de color naranja producto a la elevación de la epidermis, que se rompe por la fuerza que produce la formación de las uredosporas del hongo (5). Estas nunca llegan a color marrón y se agrupan manteniendo su individualidad. Pueden distribuirse en todo el limbo, aunque tienden a agruparse en la base de la superficie de las hojas y se identifican por su alta capacidad de esporulación (6).

Los estudios realizados en Cuba en condiciones naturales de infección, mostraron que la presencia de síntomas no mantiene estabilidad en los focos de infección informados (7), por lo que se consideró que el comportamiento epifitiológico de la enfermedad es inestable para estas condiciones. Lo anterior sugiere la necesidad de establecer métodos eficientes y reproducibles que permitan un monitoreo preciso de la respuesta de la planta al hongo para la posterior selección de cultivares de caña de azúcar resistentes la roya naranja (8). En casa de cultivo se identificaron respuestas diferenciales a la infección por P. kuehnii, a través de interacciones no compatibles con diferentes grados de susceptibilidad (9).

El empleo de cultivares resistentes se considera el método más efectivo para el control de enfermedades de las plantas, por ser aplicable en áreas extensas y no causar impactos ambientales significativos (10). En el caso de la roya naranja, ese es la principal vía de control (4) y es necesario tener en cuenta el polimorfismo de P. kuehnii, así como la variabilidad en su agresividad y virulencia a causa de la existencia de razas fisiológicas que originan variaciones en la interacción hospedante-patógeno-ambiente. Esta se ha informado recientemente en el país, pero por las pérdidas que ocasiona en otras regiones cañeras se hace necesario su monitoreo sistemático.

El objetivo del presente trabajo fue evaluar la reacción de cultivares de caña de azúcar ante la roya naranja en el periodo 2012-2018 en la Estación Territorial de Investigaciones de la Caña de Azúcar (ETICA) Mayabeque-Artemisa.

En el bloque experimental de la Estación Territorial de Investigaciones de la Caña de Azúcar (ETICA) Mayabeque-Artemisa, se evaluó la reacción de todos los cultivares comerciales y clones de caña de azúcar ante la roya naranja plantados en el periodo 2012-2018. La estación está ubicada en las coordenadas geosreferenciadas norte: 22º 47´ 12´´ y oeste: 82º 23´ 13´´, municipio Quivicán, provincia Mayabeque.

La enfermedad se detectó de forma visual cada seis meses (primavera y frío), en cualquier edad del cultivo, y se diagnosticó por microscopia óptica con ocular 10X, hematocímetro y objetivos 40X, lo cual permitió la caracterización de las uredosporas en cuanto a color, forma y tamaño. Se realizó una breve descripción de los síntomas en el sistema foliar de las plantas y se agruparon los cultivares comerciales y clones según la presencia de pústulas en las hojas 0 y +1, así como el porcentaje de superficie ocupada por estas (< 15 %, >15 y <25 %, > 25 %).

En la determinación de la reacción de los individuos ante el hongo se realizaron evaluaciones en la hoja + 3, según nomenclatura de Kuijper, en diez plantas por cultivar. Se asumieron los grados según la escala propuesta por el INICA (11) modificada para medir la resistencia del hospedante ante la roya parda (Puccinia melanocephala Sydow Sydow) (Tabla 1) variando la longitud de las pústulas. El tamaño de las pústulas se determinó por medio de una regla graduada de 20 cm.

El procesamiento estadístico de los datos para el agrupamiento de los cultivares evaluados, atendiendo a la reacción de estos ante la enfermedad, se realizó mediante el Análisis de conglomerado por ligamiento completo en el programa STATISTICA versión 8.0.

Tabla 1. 

Escala propuesta por el INICA (11) modificada para medir la reacción del hospedante ante roya parda modificada en la caña de azúcar, variando el largo de las pústulas / Scale mode by INICA (11) to measure host reaction to modified brown rust in sugarcane, varying the length of the pustules.

GradoCategoríaSíntomas
1InmuneNo hay síntomas visibles o se presentan pequeñas manchas de tejido muerto en el hospedante.
2ResistentePuntos cloróticos que pueden tener centros rojizos pequeños rodeados de un área necrótica en forma de parche y presentarse pústulas pequeñas (1-2 mm).
3Moderadamente ResistenteManchas necróticas o cloróticas con pústulas pequeñas o medianas sin abrir (2,1-3,5 mm) en áreas necróticas.
4SusceptibleManchas grandes en las hojas enrojecidas o necróticas, con pústulas esporuladas (3,6-5 mm). Manchas rojas a café fusionadas cubriendo gran parte de la lámina foliar.
5Altamente Susceptible Pústulas grandes (> 5 mm) que coalescen sin presencia de tejido muerto y que esporulan activamente. Amarilleamiento de la hoja, así como necrosis del tejido por la cantidad de pústulas presentes.

La Tabla 2 muestra una ligera tendencia al aumento de los cultivares comerciales y clones de caña de azúcar infectados con el hongo en la ETICA Mayabeque-Artemisa, lo cual puede estar motivado por el incremento de la presión del inóculo de P. kuehnii, en el bloque experimental durante los siete años de estudio.

Tabla 2. 

Cantidad de cultivares comerciales y clones de caña de azúcar evaluados ante la roya naranja en el periodo 2012-2018 / Number of sugarcane commercial cultivars and clones evaluated for orange rust in the 2012-2018 period.

Cultivares comerciales y clonesAños
2012201320142015201620172018
Estudiados1544165217747431347882613
Con síntomas37373534382131
Porcentaje de enfermos2,402,241,974,582,822,385,05

En las hojas de las plantas muestreadas se observaron, inicialmente por ambas caras, manchas amarillas elongadas con un halo clorótico; estas evolucionaron a lesiones típicas de P. kuehnii de coloración anaranjada. Los síntomas de la presencia del hongo se visualizaron en el envés de las hojas, donde aparecen pequeñas lesiones alargadas de color amarrillo pálido que toman coloración naranja-amarronado y luego pasan a ser entre un color anaranjado y café.

Al principio las lesiones son pequeñas, ovaladas y, a medida que la infección avanza, aumentan de tamaño. Se ampollan formando pústulas de color anaranjado o anaranjado-pardo de hasta 6 mm de longitud, en las cuales se encuentran las esporas del hongo que tienen una apariencia de polvo anaranjado intenso con activa esporulación.

Los síntomas se extienden a lo largo de la hoja en sentido de los haces vasculares y, en raras ocasiones, se unen para formar lesiones más grandes e irregulares. Pueden estar agrupadas en forma de parches o aisladas en cualquier tercio de la hoja y en la nervadura central del sistema foliar de las plantas. (Fig. 1)

Figura 1. 

Síntomas típicos de P. kuehnii en hojas de caña de azúcar en el cultivar Co213 en la ETICA Mayabeque-Artemisa./ Typical symptoms of P. kuehnii on sugarcane leaves in the cultivar Co213 at the ETICA Mayabeque-Artemisa.

Las lesiones pueden aparecer en cualquier hoja de la planta ocupando toda la superficie de esta, sin tener en cuenta su edad; a veces, en unas aparecen muchas pústulas, mientras que las otras dentro de la misma planta no muestran síntomas. También existen plantas con y sin síntomas dentro del mismo plantón.

Las uredosporas observadas en el microscopio son de color naranja pálido, con un engrosamiento apical. La pared es gruesa, mientras que las paráfises son pocas o pueden estar ausentes.

La descripción de los síntomas de la enfermedad en el sistema foliar de las plantas de los cultivares comerciales y clones estudiados en el periodo 2012-2018 en la ETICA Mayabeque-Artemisa permitió agruparlos según la presencia de pústulas en las hojas 0 y +1, así como el porcentaje de superficie ocupada por estas (Tabla 3).

Tabla 3. 

Agrupación de los cultivares comerciales y clones de caña de azúcar según la descripción de los síntomas de roya naranja en el sistema foliar de las plantas estudiadas en el periodo 2012-2018 en la ETICA Mayabeque-Artemisa. / Grouping of sugarcane commercial cultivars and clones according to the description of the symptoms of orange rust on the leaf system of the plants studied at the ETICA Mayabeque-Artemisa in the 2012-2018 period.

Descripción de los síntomasPorcentaje de cultivares
Pústulas aisladas a partir de la hoja + 1. A medida que las hojas envejecen aumentan en número, pero no ocupan más de 15 % de su superficie. Los síntomas no se encuentran en todas las plantas. 55 % 19 % (Comerciales)
36 % (Clones)
Pústulas aisladas a partir de la hoja + 1. A medida que las hojas envejecen aumentan en número ocupando hasta 25 % de su superficie. Forman manchas desde el ápice hasta la base de las hojas. Los síntomas no se encuentran en todas las plantas.30 %6 % (Comerciales)
24 % (Clones)
Pústulas aisladas a partir de la hoja + 1. A medida que las hojas envejecen aumentan en número ocupando más de 25 % de su superficie. Forman manchas, principalmente en el ápice y el tercio central de las hojas. Los síntomas no se encuentran en todas las plantas.3 %3 % (Comerciales)
Pústulas a partir de la hoja 0. A medida que las hojas envejecen aumentan en número ocupando más de 25 % de su superficie. Forman manchas, principalmente en el ápice y el tercio central a partir de la hoja + 3. Los síntomas no se encuentran en todas las plantas.12 %8 % (Comerciales)
4 % (Clones)

Los cultivares comerciales de caña de azúcar en los siete años de estudio mostraron diferentes grados de reacción frente a la roya naranja. En los años 2015 y 2016, la enfermedad alcanzó valores más altos; mientras que, en 2013 fueron menores, lo que pudo estar relacionado con la susceptibilidad de los cultivares estudiados en cada etapa y con las condiciones ambientales; ello indica una expresión diferencial en la interacción hospedante-patógeno-ambiente y la importancia del clima en el desarrollo del patógeno en la caña de azúcar.

Según el análisis de conglomerado efectuado a los 22 cultivares comerciales de caña de azúcar evaluados durante los siete años, se formaron cinco grupos (Figura 2). Uno con 13 que no mostraron síntomas (C86-56, C132-81, C334-64, C137-81, C88-380, B80250, B78503, C98-128, C98-129, C86-251, C90-469, C1051-73 y C90-317), por lo que en estos se debe seguir su estudio en otras localidades del país, ya que pueden ser fuentes de resistencia a la enfermedad. Otro con seis que siempre presentaron síntomas (C85-1, C88-523, C95-416, PR980, C89-559 y C89-147), mientras que tres (Co997, CP52-43 y C87-51) manifestaron inestabilidad en su comportamiento.