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El cambio climático y sus impactos en los patógenos de las plantas

A través de la Maestría en Agricultura Tropical Sostenible (MATS), los estudiantes realizan investigación aplicada para el desarrollo de producción sostenible bajo la asesoría de expertos internacionales de universidades de prestigio mundial.

Por: Diego Andrés Rosas Velásquez y Marvin Joel Gómez Cerna. MATS-ZAMORANO
E-mail: diego.rosas@est.zamorano.edu, marvin.gomez@est.zamorano.edu

Sin duda alguna, el cambio climático representa en la actualidad uno de los principales retos que tiene la civilización humana para su sobrevivencia. Tanto la variabilidad climática como el cambio climático son los principales precursores de las epidemias de enfermedades de las plantas. Las alteraciones que provocan en la sincronía entre la fenología de los cultivos y los patrones de las enfermedades afectan la distribución espacial de las zonas agroecológicas, los hábitats y los patrones de distribución de enfermedades, lo que podría tener un impacto significativo en los cultivos y en la producción de alimentos.

Estas interacciones entre las plantas y sus enemigos naturales influenciadas por las condiciones climáticas serán exacerbadas por el cambio climático. En particular, los cambios de temperatura, precipitación y la frecuencia con que ocurren los eventos extremos climáticos tendrán un efecto en la epidemiologia de las enfermedades, debido a los niveles cambiantes de CO2, ozono (O3), radiación UV-B y otros compuestos libres de la atmosfera, que influirán en las enfermedades al modificar la fisiología y la resistencia del huésped (Reddy 2015).

Por otro lado, la dinámica del comercio global ha influenciado la creciente intensificación agrícola, específicamente en la distribución espacial de los cultivos y los efectos evidentes del calentamiento global en este proceso (Bebber, 2015). En el contexto de un mundo cambiante, con permanente incremento de la población, donde los agentes patógenos representan una amenaza significativa y creciente, es imperativo conocer la distribución geográfica de los agentes patógenos de los cultivos tanto a corto como a mediano plazo (Bebber et al., 2014).

Lo anterior podría fortalecer los modelos para la predicción de enfermedades. Se mejoraría la evaluación de los impactos futuros, así como la implementación de estrategias sostenibles, que permita disminuir los impactos negativos en la producción agrícola y la seguridad alimentaria global.

Comportamiento de las enfermedades en el futuro

Los cultivos pueden ser dañados por enfermedades causadas por hongos, bacterias / fitoplasma (marchitez) y virus. Los virus y fitoplasma frecuentemente se trasfieren a través de insectos vectores. La aparición de estos agentes está determinada en gran medida por la temperatura, precipitación, humedad, la radiación y el rocío, que afectan su crecimiento y propagación. También están fuertemente influenciados por las prácticas agrícolas (Patterson et al., 1999). Los fitopatólogos a menudo usan el triángulo de la enfermedad para ilustrar esta relación entre el medio ambiente, las plantas y los patógenos. El clásico triangulo de la enfermedad reconoce el papel del clima como un factor que influye en todas las etapas de los ciclos de vida del huésped y del patógeno, así como en el desarrollo de la enfermedad.

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Los cambios en la distribución de los cultivos, asociados a los cambios en variables climáticas, provocaran también un cambio en la distribución de las enfermedades. Nuevas enfermedades van a emerger, mientras que otras van a dejar de tener relevancia económica en algunos cultivos. Algunas enfermedades que colonizarán nuevos territorios provocarán infecciones a plantas nativas, volviéndose un nuevo problema fitopatógeno.  Los parásitos facultativos con amplios rangos de hospedadores en su mayoría caerían en esta categoría, aunque los parásitos obligados también pueden expandir su rango de hospedadores para infectar plantas en su proximidad (Reddy, 2015, Coakly et al., 1999). El cambio climático puede tener un impacto positivo, negativo o neutral en los patosistemas individuales debido a la naturaleza específica de las interacciones del huésped y el patógeno (Reddy, 2015).

Figura 1. Daño causado por el complejo mancha de asfalto Asfalto (Phyllachora maydis, Monographella maydis y Coniothyrium phyllachorae) y Cercospora (Cercospora zeae-maydis), afectando el área foliar del cultivo de maíz (Zea mays), 2019.

Nota: Fuente de la imagen Marvin Gomez

Medidas de adaptación para implementar la sostenibilidad agrícola

Debido a que las predicciones del cambio climático se basan en información incierta, especialmente a nivel regional y local, la respuesta debe ser en forma de estrategias adaptativas que se revisen y ajusten a medida que se disponga de nueva información y mejores modelos climáticos. El desarrollo de estrategias efectivas requerirá la participación de las agencias gubernamentales, la academia y el público en general (Reddy, 2015). Sin embargo, incluso recientemente se ha identificado la falta de una síntesis clara de principios y conclusiones novedosos para guiar la investigación futura (Bebber, 2015).

Tres factores son en gran parte responsables de esta aparente falta de principios generales. Primero, hay una falta grave de conocimiento de los efectos de algunos factores importantes como el CO2. En segundo lugar, solo hay información rudimentaria sobre las interacciones de factores individuales que influyen colectivamente en las enfermedades de las plantas en un clima cambiante. Tercero, los impactos sobre las enfermedades de las plantas se han considerado en gran medida en experimentos a pequeña escala (Reddy, 2015).

En tal sentido, se requiere de enfoques multidisciplinarios que aborden la complejidad que se da en el mundo real y que enfrentan los agricultores en América Latina. Por tanto, existe la necesidad de un análisis cuantitativo sistemático de los efectos del cambio climático para desarrollar futuros planes de manejo de enfermedades. Esos planes deben incluir el mejoramiento de plantas, los métodos de control químico y biológico, y un mayor monitoreo de nuevas amenazas de enfermedades.

Los métodos de adaptación y mitigación a realizar de manera inmediata serian mejorar los procesos de vigilancia fitosanitaria e inversión en investigación y desarrollo, sensibilizar a la comunidad pública y profesional de los problemas a futuro en la agricultura, desarrollo de políticas integradas he adaptativas y hacer uso de la biotecnología aplicada para un mejor desarrollo (Reddy, 2015 y Coakley et al., 1999). Esto demarca la importancia de la investigación científica en esta área de las ciencias agrícolas, que permita determinar los posibles impactos negativos del cambio climático en los cultivos agrícolas. Por lo tanto, se requiere, generar bases de datos para crear modelos de predicción, que serán útiles para la toma de decisiones en el sector.

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Oportunidades de investigación

Por muchos años, las investigaciones sobre los impactos del cambio climático en las enfermedades de las plantas se han limitado a trabajos que han priorizado el efecto de un solo componente atmosférico o variable meteorológica en el huésped, patógeno o la interacción de ambos bajo condiciones controladas.  Sin embargo, la necesidad de desarrollar sistemas agrícolas más resilientes como respuesta a la alteración de las etapas y tasas de desarrollo de los patógenos, cambios en la resistencia del huésped y la fisiología de las interacciones entre huésped y patógeno exacerbadas por el cambio climático ofrecen la oportunidad de impulsar nuevas estrategias adaptativas (Coakley et al., 1999).

Desde mediados de los años 90s Zamorano ha liderado iniciativas regionales para impulsar el mejoramiento genético de cultivos, a través del Programa de Investigaciones en Frijol (PIF). Desde el PIF se ha desarrollado nuevo germoplasma de frijol con tolerancia a estreses bióticos y abióticos relevantes para la región. Se han hecho contribuciones significativas en el desarrollo de nuevas variedades tolerantes al Virus del Mosaico Dorado del Frijol (VMDF), que ha sido una de las principales limitantes en la producción de este cultivo en las zonas bajas tropicales de Centroamérica (Rosas et al., 2000).  Desde su aparición por primera vez en 1961 en campos de cultivo de frijol común en el estado de Sao Paulo, Brasil, este virus se ha distribuido a lo largo de Latinoamérica, limitando la producción de frijol común y la seguridad alimentaria de las familias (Morales y Jones, 2004).

El germinivirus causante del VMDF, ve favorecido su desarrollo en condiciones de temperaturas cálidas que propician el crecimiento de la mosca blanca (Bemisia tabaci), su principal vector y de sus hospederos alternos (Rosas et al., 2000). El incremento en las temperaturas causado por el calentamiento global propicia la proliferación de esta enfermedad. Decenas de variedades se han liberado en siete países de Centroamérica y el Caribe, donde el germoplasma desarrollado por Zamorano ha contribuido a mejorar la productividad de este cultivo, para la seguridad alimentaria y nutricional de miles de familias. Por otro lado, Zamorano está iniciando procesos de investigación enfocados en conocer la distribución espacial y temporal del Complejo Mancha de Asfalto (Phyllachora maydis, Monographella maydis y Coniothyrium phyllachorae) un patosistemas emergente en toda América, que está causando pérdidas significativas en la producción de maíz.

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Figura 2. Virus del Mosaico Dorado del Frijol (VMDF), Juticalpa, Olancho, Honduras, 2018.

Nota: Fuente de la imagen Marvin Gomez

En conclusión, el cambio climático podría provocar cambios en la distribución geográfica de los cultivos, que a su vez propicie cambios en la distribución espacial de las enfermedades. Por otro lado, los cambios en las variables climáticas y los compuestos libres de la atmosfera podrían provocar un cambio en la dinámica de las poblaciones, acelerando la resistencia de los patógenos y limitando los esquemas de control. En tal sentido, es imperativo implementar estrategias de investigación desde una perspectiva multidisciplinaria. Dichas estrategias deben permitir la generación de información confiable para un análisis comprensivo que guie la toma de decisiones en la búsqueda de mejorar la adaptación de los sistemas de producción y la sostenibilidad en la seguridad alimentaria nutricional y el crecimiento económico del sector agrícola en la región.

Referencias

  • Reddy, P. Parvatha (2015): Climate Resilient Agriculture for Ensuring Food Security. New Delhi: Springer India.
  • Bebber, Daniel Patrick (2015): Range-expanding pests and pathogens in a warming world. En: Annual review of phytopathology 53, pág. 335–356. DOI: 10.1146/annurev-phyto-080614-120207.
  • Bebber, Daniel P.; Holmes, Timothy; Smith, David; Gurr, Sarah J. (2014): Economic and physical determinants of the global distributions of crop pests and pathogens. En: The New phytologist 202 (3), pág. 901–910. DOI: 10.1111/nph.12722.
  • Patterson, D. T., Westbrook, J. K., Joyce, R.J.V., Lingren, P. D. y Rogasik, J. (1999). Weeds, Insects, and Diseases. Climatic Change, 53, 711–727.
  • Coakley, S., Scherm, H. y Chakraborty, S. (1999). CLIMATE CHANGE AND PLANT DISEASE MANAGEMENT. Phytopathol, 37, 399–426.
  • Morales, Francisco J.; Jones, Peter G. (2004): The ecology and epidemiology of whitefly-transmitted viruses in Latin America. En: Virus research 100 (1), pág. 57–65. DOI: 10.1016/j.virusres.2003.12.014.
  • Rosas, J. C., Castro, A., Beaver, S. J., Pérez, C. A., Morales, A. y Lepiz, R. (2000). Mejoramiento genético para tolerancia a altas temperaturas y resistencia a mosaico dorado en frijol común. AGRONOMIA MESOAMERICANA, 11, 1–10.

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