Información técnica: Nuevas herramientas para anticiparse al tizón tardío

por Jorge Luis Alonso G., (1) Consultor de información especializado en patatas

En particular, han trabajado en tecnología para identificar Phytophthora infestans, que causa tizón tardío en patatas y tomates. Este artículo destaca cómo funciona esa tecnología y describe los beneficios para los productores.

La papa era el cultivo más cultivado en Irlanda en 1845, cuando llegó el tizón tardío. La enfermedad acabó con la mitad de la cosecha de papa ese año y alrededor de las tres cuartas partes de la cosecha durante los siguientes siete años. Como resultado, alrededor de un millón de personas murieron y un número similar tuvo que emigrar a otras latitudes.

Hoy en día, el tizón tardío sigue siendo una de las enfermedades más destructivas del tomate y la papa. A nivel mundial, las pérdidas económicas se acercan a los 6.000 millones de dólares estadounidenses cada año. Debido a su rápida tasa de propagación, esta enfermedad representa una amenaza significativa para la seguridad alimentaria en todo el mundo.

Aunque algunos países han implementado sistemas de apoyo a la toma de decisiones y otras herramientas para manejar el tizón tardío, los pequeños agricultores de los países de bajos ingresos continúan usando fungicidas para controlar esta enfermedad con una frecuencia alta. El uso excesivo de fungicidas aumenta los costos de producción y crea graves riesgos para el medio ambiente, los agricultores y las familias. En estas áreas, los productos químicos casi siempre se aplican sin la protección adecuada.

Tecnologías de detección

Cuando un técnico sospecha de una enfermedad, tiene que ir al campo, tomar una muestra, llevarla al laboratorio y esperar el aislamiento del microbio en cultivo o análisis de ADN. El diagnóstico puede tardar días o semanas.

La Universidad Estatal de Carolina del Norte ha creado el Grupo de Seguridad Alimentaria Global y Enfermedades Vegetales Emergentes para mitigar el problema. El grupo se centra en las enfermedades vegetales emergentes que amenazan la seguridad alimentaria y se inició el trabajo con Phytophthora infestans y varias otras enfermedades bacterianas, fúngicas y virales de los tomates.

Específicamente, el equipo de NC State desarrolló tres sensores en el campo. Los dos primeros sensores, una tira de papel y un quimiorresistor , detectan compuestos orgánicos volátiles (COV). Los COV son señales químicas emitidas por las hojas de la planta cuando una enfermedad las estresa. En otras palabras, cuando una planta se infecta por un patógeno o una plaga de insectos, libera un perfil de compuestos. Y estos compuestos, los VOC, son signos de infección. Por lo tanto, los sensores pueden leer la firma volátil e identificar el patógeno antes de que ocurran los síntomas.

La diferencia entre las tiras de papel o los sensores de quimiorresistencia es que este último permite una monitorización continua en tiempo real y de forma remota. “La tira de papel solo es buena para mediciones puntuales, lo que requiere más intervención humana”, dice Qingshan Wei , investigador del estado de Carolina del Norte y autor correspondiente de los tres artículos.

“Los métodos de COV (tiras de papel o quimiorresistencia) no son invasivos y, por lo tanto, más rápidos. Pero pueden tener limitaciones en sensibilidad y especificidad en comparación con los métodos moleculares convencionales ”, dijo el Dr. Wei.

El tercer sensor usa un parche de microagujas para aislar el ADN, que luego se usa para identificar el patógeno que causa la infección. "Los diagnósticos moleculares a través del parche de microagujas son los más precisos y sensibles", concluyó el Dr. Wei. "También se parece más al estándar actual, el método PCR * en el laboratorio".

La selección de un método en particular dependerá de la urgencia y precisión del diagnóstico requerido.

Toda la información se recopila de forma inalámbrica de los sensores en los teléfonos inteligentes y se almacena en bases de datos para alertar a los productores de nuevos brotes. Los investigadores también pueden utilizar las bases de datos para modelar la propagación de enfermedades y lograr una respuesta más eficaz y rápida.

Los sensores pueden detectar patógenos de otros cultivos o incluso detectar enfermedades transmitidas por alimentos humanos y animales, así como plagas de insectos.

Manejo de enfermedades vegetales emergentes

El interés en estos dispositivos ha aumentado a medida que las personas se han vuelto más conscientes de la ciencia de la epidemiología en el contexto de la pandemia humana actual. Como se señaló en un artículo reciente de perspectivas sobre la “ Amenaza persistente de enfermedades de las plantas ” de la Academia Nacional de Ciencias (NAS) , “ Los seres humanos no son las únicas criaturas afectadas por una pandemia; las plantas también pueden serlo, y eso podría amenazar el suministro de alimentos del mundo ".

Este documento enfatiza la importancia de contar con mejores herramientas para detectar, rastrear y detener los brotes de enfermedades de las plantas. Además, ofrece una variedad de sugerencias sobre cómo seguir la transmisión de patógenos vegetales.

El plan es “detectar temprano estas fuentes de brotes de enfermedades de las plantas y detener la propagación antes de que ocurra una pandemia completa”, dice Jean B. Ristaino , director del grupo y autor principal del artículo de PNAS. “Una vez que ocurre una epidemia, es difícil de manejar”, ​​dijo, comparando el trabajo realizado hasta ahora para detener la expansión de COVID-19.

Los beneficios para los productores

“En países más ricos, como Estados Unidos y Europa, los grandes y pequeños productores podrían beneficiarse de estas tecnologías para verificar diagnósticos tempranos de enfermedades importantes, lo que permitiría la implementación oportuna y más eficaz de medidas de control”, sugirió Greg Forbes, un fitopatólogo jubilado. quien había trabajado durante 29 años en el Centro Internacional de la Papa. “Estas tecnologías también podrían usarse para identificar patógenos emergentes que plantean nuevas amenazas a los cultivos comerciales y especies de plantas silvestres, y así ayudar a evitar enfermedades de escala pandémica”.

Forbes agregó: “Dado que estas tecnologías solo necesitan teléfonos inteligentes y redes telefónicas, que ahora se han vuelto prácticamente universales, los sensores y las redes de datos también podrían usarse en países de bajos ingresos donde podrían ser valiosos para los productores y quienes trabajan en la extensión agrícola. Los agricultores de estos países generalmente no pueden permitirse el equipo sofisticado necesario para otros tipos de sistemas de apoyo a la toma de decisiones ”.    

Ultimas palabras

Todas estas tecnologías tienen solicitudes de patente pendientes.

“La comercialización de la tecnología de microagujas puede ser más rápida, ya que el sistema es menos complicado y varias grandes empresas agrícolas se han puesto en contacto con nosotros”, dice el Dr. Wei. Pero el sensor portátil puede tardar un poco más. “Es necesario resolver varios problemas para el sensor portátil antes de la implementación en el campo, como la fuente de alimentación, la conexión de datos inalámbrica, etc.”, agregó.

Mientras tanto, el Clúster sobre enfermedades vegetales emergentes y seguridad alimentaria mundial continuará trabajando con el tizón tardío del tomate en la siguiente fase. Aún así, la Iniciativa de Ciencia Vegetal de Carolina del Norte (PSI) recientemente financió a su equipo para probar las tecnologías de sensores para detectar otras enfermedades de las plantas (tizón temprano, mancha bacteriana y virus del marchitamiento manchado del tomate). En breve, esperan probar los sensores en otras plantas, incluidas las patatas.

Si desea más información sobre la tecnología, puede solicitarla al Dr. Qingshan Wei en qwei3@ncsu.edu .

(1) Autor: Jorge Luis Alonso G.  es consultor de información especializado en el cultivo de papa. Escribe materiales de marketing para empresas Ag-Tech. El artículo anterior fue escrito exclusivamente para Potato News Today .