Mal de Panamá: Situación actual de la raza 4 tropical ......- Amenaza para Millones de pequeños...
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Mal de Panamá: Situación actual de la raza 4 tropical, avances de investigación e iniciativas
globales ante su amenaza
Miguel Angel Dita RodríguezBioversity International
I congreso LatinoAmericano y del Caribe de Plátanos y Bananos
Sullana, Perú 24/06/2011
Devastation of a Cavendish plantation in Malaysia by Panama disease (Ploetz, 2001)
Mal de Panamá / Marchitez por Fusarium
Fusarium oxysporum f. sp. cubense - FOC
Mal de Panamá / Marchitez por Fusarium
Fusarium oxysporum f. sp. cubense vs. Huracán
3
Mal de Panamá: Sintomas Externos
Mal de Panamá: Sintomas Internos
Mal de Panamá: Sintomas Externos
Race 1: Gross Michel (also Maçã (Silk), Pisang Awak)
Race 2: Bluggoe (and cooking bananas)
Race 3: Heliconia spp. (New species ? In progress)
Race 4: Cavendish (subtropical-ST4 and Tropical-TR4)
Fusarium oxysporum f. sp. cubense
Mal de Panamá : El Patógeno
Variety R1 R2 R3 R4
Gross Michel S R R S
Bluggoe R S R S
Heliconia R R S ?
Cavendish R R R S
•Race 4 is most destructive since it affects R1 and R2 susceptible clones as well as Cavendish cultivars
• Most of varieties (~80 %) are susceptible!
Panama disease vs. Commercial banana
Today
454 - seq
~ 60 years ago
8
RT4?
Zona de producción de Bananos
Mal de Panamá: Distribución mundial
Distribución Geográfica del Mal de
Panamá (Ploetz, 2001)
RT4 diseminación
Rt4
Método de Diagnóstico específico para RT4
Adapted from Dr. C.P Chao, 2008 BAPNET meeting
“La seria amenaza de la raza 4 tropical de Foc(cortesía de Dr. Molina )
-TR4 dañó la industria bananera (+US$5
bi) de Cavendish- en Taiwan
- ~ 67,000 has. en China;
- ~ 500 has. En Filipinas;
- Producción de Taiwan fue reducida 10x
- Amenaza para Millones de pequeños
productores en el mundo
- Renovó interes en Foc I&D 0
50
100
150
200
250
300
350
400
1999 200
0
2001 200
2
200
3
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4
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5
200
6
200
7
200
8
Variedad Local afectada, China Photos: G. Molina Bioversity
Exportación Taiwanesa para Japan
(M, 12-kg cartons)
Bananos en China
•CHINA – 285 000 ha
•~ 65,000 ha affected by Foc TR4
• Serious Problem on Cavendish
11
Millions of banana plants have died and
unfortunately we have found No Cure for
the disease," said Liu Shaoqin, a researcher
with Guangzhou's Academy of Agric. Science.
The disease is the CANCER of the plant
community," he said..
http://english.cri.cn/3126/2007/04/05/[email protected].
Source: http://www.promusa.org/symposium_2009/home.html 12
Session 2: Integrated approaches to managing
Fusarium wilt and other emerging disease threats
Control de enfermedades en plantas
vs. Mal de Panamá em bananos
Manejo Integrado
• Químico • Biológico
• Cultural
• Uso de variedades resistentes
Cultural
Genético
Químico
Manejo Integrado
The disease can only be managed by using resistant cultivars and by
preventing its introduction into new fields!
Once infested with the pathogen, the only way of continuing banana production is
by means of planting cultivars with resistance to the disease (Deacon, 1984;
Ploetz and Pegg, 2000; Viljoen, 2002; Ploetz et al., 2003).
• Químico
Chloride;
Clean Green; Cupravit;
Desogerm; Farmcleanse
Jik Prazin agri
Omega; Sporekill
Benomyl; Copper oxychloride;
Prochloraz Cyproconazole;
Propiconazole; Phosetyl-Al;
Captab; Azoxystrobin;
Kresoxim-methyl
Control Biológico - Aspectos generales
39
2.1.1 Inoculação com o patógeno
Foi utilizado um isolado monospórico (VG01206) do fungo F. oxysporum f.
sp. cubense (Foc), raça 1, obtido na Embrapa Mandioca e Fruticultura,
comprovadamente patogênico à bananeira. Para a obtenção dos conídios foi
utilizada a metodologia descrita por Subramaniam et al., (2006). As plantas foram
inoculadas aos 45 dias após o transplantio. As plantas foram removidas
cuidadosamente do solo e suas raízes foram lavadas em água corrente, para
retirada do excesso de solo e em seguida cortadas a 7-10 cm da base. A inoculação
foi realizada por imersão das raízes na suspensão conidial (2 x 106 conídio mL-1)
durante 2 horas, quando foram transferidas para bandejas onde foi montado um
sistema de inoculação (MOHAMED et al., 2000) (Figura 4). Plantas usadas como
testemunhas foram submetidas ao mesmo procedimento, porém utilizando-se água
destilada estéril.
Figura 4. Esquema metodológico para inoculação das plantas com o fungo.
Tto. c/ Microorganismos1. Inoculación patógeno
2. Evaluación
19
indução, como também em outros locais dele distantes de forma mais ou menos
generalizada (BARROS et al., 2010).
A RSA é caracterizada pela manifestação ou produção de um sinal liberado
a partir do sítio de infecção que provoca a necrose e a translocação deste sinal para
outras partes da planta, induzindo reações de defesa que protegerão a planta contra
agressões subsequentes. Já na RSI, o indutor não provoca sintomas, como necrose
no local da infecção, mas que induz a planta a se proteger sistemicamente (SILVA et
al., 2008).
Métraux (2001), afirma que pesquisadores têm assumido que RSA envolve o
acúmulo de Proteínas Relacionadas com Patogênese (PRPs) como mecanismos
induzidos de defesa da planta, sua indução é salicilato-dependente e geralmente é
induzida por patógenos ou ativadores químicos. Contrariamente, em RSI, não há
acúmulo de PRPs, o agente indutor é usualmente um microrganismo não-patogênico
e sua indução não é salicilato-dependente, parecendo haver outra rota de
sinalização mais associada à jasmonatos e etileno.
Na figura 5 é apresentado um esquema resumido da Resistência Sistêmica
Adquirida e Induzida.
Figura 5. Comparação das duas formas mais caracterizadas de resistência sistêmica em plantas, ambas levando a respostas fenotípicas semelhantes. Resistência Sistêmica
Antibiosis directa
Inducción de resistencia
Antibiosis
directa/
competencia
por nutrientes
• Biológico
Algunas consideraciones sobre el
control biológico de Foc
• Muchos trabajos de identificación y aislamientos y estudios en
invernadero vs. casi nada en campo
• Mucho “potencial”, pero hasta el momento: “pocas Nueces”
• Es una tarea difícil que normalmente requiere intervención de la industria
Formulación (?) Registro de productos ($)
Microorg. que han mostrado potencial de Biocontrol de Foc
•Trichoderma spp.
•Bacterias (Pseudomonas, Serratia, otras)
• F. oxysporum no patógénico !!
Rodrigo Mendes,1*† Marco Kruijt,1*‡ Irene de Bruijn,1§ Ester Dekkers,1 Menno van der Voort,1
Johannes H. M. Schneider,2 Yvette M. Piceno,3 Todd Z. DeSantis,3,4 Gary L. Andersen,3 Peter A. H. M.
Bakker,5 Jos M. Raaijmakers1¶
SUELOS SUPRESSIVOSDeciphering the Rhizosphere Microbiome for
Disease-Suppressive bacteria Science, Mayo, 2011
In excess of 33,000 bacterial and archaeal
species were detected, with Proteobacteria,
Firmicutes and Actinobacteria consistently
associated with disease suppression.
Members of the ϒ- Proteobacteria were
shown to have disease suppressive activity
governed by nonribosomal peptide
synthetases. Our data indicate that upon
attack by a fungal root pathogen, plants can
exploit microbial consortia from soil for
protection against infections.
Biológico
Cebollitas Chinas (Allium tuberosum) inhibe Mal de
Panamá!!Dr. Yi Ganjun in the 7th BAPNET SC Meeting, Hanoi, Vietnam
Cultural
Cebollitas chinas (Allium tuberosum) inhibe Mal de
Panamá
Algunas consideraciones para LAC:
Vs.
Photo by Yi Ganjun Photo by R. Ploetz
• Debe tenerse en cuenta, pero los DATOS mostrados hasta ahora no
son científicamente concluyentes
• Cual es la viabilidad práctica para grandes extensiones de monocultivo –
pequeñas parcelas?
• En caso de que sea efectivo, esta especie funcionaría en LAC?
Condiciones que favorecen el desarrollo de la enfermedad•Material de siembra infectado
•Suelo infestado
•Ataque de nemátodos
Prevention and control:
•No existe UN método realmente efectivo de control que no sea el
uso de variedades resistentes
Marchitez de Fusarium: Informaciones generales,
pero NO triviales
1. Use material resistente siempre que posible;
2. Implemente aestrategias de rotación adecuadas. Si el suelo está
severamente infectado esto es OBLIGATORIO
3. Siempre qu esea práctico, retire y destruya material de plantas infectadas,
pero no lo use para compost o otras emmiendas.
4. Utilize prácticas de fertilización y irrigación adecuadas – NO
INUNDACIÓN! – Ejemplo de China – Rio Pearl
Medidas para reducir el impacto de la enfermedad
a) Desarrollar métodos de diagnóstico y detección específicos para Foc TR4
y otras razas importantes de Foc;
b) Realizar estudios comparativos de las razas 1, 2, RS4 y RT4 utilizando EST
(Expressed Sequence Tag) obtenidos mediante secuenciamiento -454 con
el objetivo de entender mecanismos de especificidad y virulencia;
c) Desarrollar y Establecer bioensayos rápidos y eficientes para realizar
screening para la resistencia a Foc en invernadero;
d) Caracterizar genotipos de Musa considerados “relevantes” para la
resistencia a Foc TR4 ;
e) Entender las bases genéticas citológicas y moleculares de la resistencia a
Foc en Musa;
f) Desarrollar estudios epidemiológicos con el objetivo de diseñar y validar
estrategias de manejo integrado aplicables en larga y/o pequeña escala.
Objetivos de investigación – Foc
Basadas en :
1.Prevención de entrada - detección temprana
2.Material de siembra sano; e
3.Uso de variedades resistentes
4.Manejo de la enfermedad
• Microconidios: 5 - 16 x 2.4 - 3.5 µm, 1 o 2 células, ovales forma de riñón
• Fox: ~ 100 formae speciales que causan marchitez en plantas
- agrupa especies de patógeno y saprófitos que no pueden ser distiguidos
morfológicamente
Fotos: MA. Dita
Fuente: Ploetz (2000)
• Clamidiosporas:7 - 11 µm diámetro, usualmente globosas formadas idividuales o en cadenas
• Macroconidios: 27 - 55 x3.3 - 5.5 µm, 4- 8 formatode de Hoz, con célulasbasales en forma de pié.
Desarrollo de un método de diagnóstico
específico para RT4
Estructuras de F. o f. sp. cubense
0 1 2 3 4 5 6 8 9 10 11 13 14 15 18 19 20 22 2412 MM
242 bp
Lin et al. (2008)- Foc-1/ Foc-2
Primers - FocTR4-F/ FocTR4-F (Dita et al. 2010)
VCG 01213
Foc1/Foc2: Positivo aislados de Honduras, Brasil, Costa Rica!
Australia, Indonesia, Taiwan
Diagnóstico molecular para TR4 (GVC01213)
Inoculada con TR4 control
Foto: MA. Dita
Embrapa
Detección de Foc RT4 in planta
EF +FocTR4 // Actin2 + FocTR4
M. balbisiana
(BB)
M. acuminata
(AA)
ST4TR4
Cormos infectados
RT4
Corm
o-
contr
ol
Actin2
EF-1
TR4s
PCRs Duplex
13 diploides, IITA
Detección de Foc RT4 in planta
Detección de Foc TR4 en Suelo
Sample Host Country Plant stageTS1 Cavendish Taiwan Healthy plant
TS2 Cavendish Taiwan Healthy plant
TS3 Cavendish Taiwan Infected plant
TS4 Cavendish Taiwan Healthy plant
TS5 Cavendish Taiwan Healthy plant
TS6 Cavendish Taiwan Healthy plant
TS7 Cavendish Taiwan Infected plant
TS8 Cavendish Taiwan Healthy plant
TWS9 Cavendish Taiwan Infected plant
AuD1 Cavendish Austrália Infected plant
AuD2 Cavendish Austrália Infected plant
AuD3 Cavendish Austrália Infected plant
AuH1 Cavendish Austrália Healthy plant
AuH2 Cavendish Austrália Healthy plant
AuD3 Cavendish Austrália Healthy plant
SEcu01 Cavendish Equador Healthy plant
SEcu02 Cavendish Equador Healthy plant
SCR01 Gros Michel Costa Rica Healthy plant
SCR02 Gros Michel Costa Rica Healthy plant
DNA extraction
Medio de Komada
(1975)
Extracción de ADN,
PCR con FocTR4 primers
Surface sterilization
1 cm
1 cm
105 3015 20 25Cormo
cm
Fo
tos
: M
.A.
Dit
a
Detección de Foc RT4 in planta
Aplicaciones!
1.Servicios cuarentenários- Inmediato
2.Soporte para medidadas de erradicación– Inmediato
3.Certificación de material de propagación – Y lo están
solicitando
4.Análisis de riesgo!
Foc
Kmeters
K.m
ete
rs
Geografic distribution (GS +)
Dita et al (unpublished)
Uso de variedades resistentes!Control químico (en general no funcional!)
Control biológico (prometedor, pero aún es visto como una tarea difícil)!Cultural control (difícil de implementar y solo no es suficiente!)Control Integrado (Ideal: variedades resistentes actor principal)
Mal de Panamá en bananos: Control
Desarrollar una metodologia de screeening para la identificación
temprana de genotipos resistentes (invernadero)
• Elucidar mecanismos de defensa / resistencia (RT4 , R1, R2, RS4);
• Entender los mecanismos de patogénesis en aislados (RT4 , R1, R2, RS4;
• Realizar análises de biologia comparativa (‘fitness’) entre aislados (VCGs)
representativos de diversas áreas de producción de bananos
Control Inoculated
Mal de Panamá en bananos: Control
Sis. Aeropónico - Severn-Ellis et al. (1997) Container plástico - Subramaniam et al. (2006)
Test Plantlets
Support Substrate
Inner tray
Drain Holes
Outer tray
Nutrient & water excess
Mohamed et al. (2001)
Sist. Bandejas dobles
Sist. cerrado - Smith et al. 2008
35 ddi
Control Inoculada Fo
tos
: M
.A.
Dit
a
MANZANO
Susceptible
TROPICAL
Resistencia
Moderada
GRANDE NAINE
Resistente
Desarrollo de un bioensayo para la interacción
Cavendish-TR4
Plantas inoculadas con RT4
21ddi Aislado BPS3.4
Fotos: M.A. Dita
R1 vs. RT4 Interacción compatible vs. incompatible
Fo
tos
: M
.A.
Dit
a
Desarrollo de un bioensayo para la interacción
Cavendish-TR4
09 Genotipos vs. Foc TR4
1. Grande Naine (AAA)
2. Maçã (Silk) – AAB
3. Prata (AAB)
4. Pahang (AA)
5. CIRAD 930 (AA) M. a.
malaccensis
6. Pahang (AA)
7. Matavia (Bluggoe) – ABB
8. Banksii (AA)
9. Tuu Gia (AA)
Screening de genótipos para la resistencia a
Foc RT4
Micelio Conidios Con. germinados
R1, R2, ST4, TR4 R1, R2, ST4, TR4
Extracción de ARN
ARN m
ARN ‘pooling’ (Micelio + Conidios + Conidios germinados)
bibliotecas de cDNA de R1, R2, RS4, RT4
•Análisis comparativos de EST
•Desarrolo de métodos de diagnóstico
Estudios comparativos de las razas 1, 2, RS4 y RT4
utilizando EST (Expressed Sequence Tag) obtenidos
mediante secuenciamiento -454.
Fusarium wilt of banana: an integrated approach to reduce
the vulnerability of banana-dependent smallholders facing the
threat of tropical race 4 (TR4)
Líder: Bioversity International
Mal de Panamá: iniciativas y proyectos
actuales y desafíos para LAC
Panama Disease in Banana: Multi-level solutions for a global problem
Líder: Plant Research International - Holanda
Mal de Panamá: iniciativas y proyectos
actuales y desafíos para LAC
Mal de Panamá: iniciativas y proyectos
actuales y desafíos para LAC
RECOMENDACIONES PARA PREVENIR
LA ENTRADA DE ENFERMEDADES
CUARENTENARIAS DE ALTA
IMPORTANCIA ECONÓMICA PARA
BANANO Y PIÑA.
Dirigidas a: Empleados de las compañías
fruteras, representantes de compañías de
agroquímicos, inspectores de Compañías
Certificadoras, representantes de ONG’s,
y cualquier otro visitante a plantaciones
de banano en el Sur Este Asiático, y
plantaciones de piña en Sur América.
Capacitación sobre prevención, diagnóstico y
manejo del Mal de Panamá en bananos
Una iniciativa de
Bioversity Internacional
y MUSALAC para la
reducción del impacto de
la enfermedad en LAC y
prevención de la entrada
de la raza 4 Tropical a
las Américas
Demás países?
Mal de Panamá: iniciativas y proyectos
actuales y desafíos para LAC
?
$+?
Mal de Panamá: iniciativas y proyectos
actuales y desafíos para LAC
Perú - Carlos Román
Maestría – CATIE
Epidemiología de Foc
Promusa’ 2011
Salvador, Bahia, Brasil
~ 400 Accesses
15Cultivars released
Embrapa Programa de mejoramiento de Musa – 30 Años
• Cruz das Almas, Bahia Brazil; International Meetings Banana, Pineapple
Embrapa Cassava & Tropical Fruits
Salvador, Bahia Brazil
Gracias!