Hemileia vastatrix es un hongo basidiomiceto multicelular del orden Pucciniales (antes también conocido como Uredinales) que causa la roya de la hoja del café (CLR), una enfermedad que afecta a la planta del café . El café es el huésped obligado de la roya del café, es decir, la roya debe tener acceso y entrar en contacto físico con el café ( Coffea sp. ) para poder sobrevivir.
La CLR es una de las enfermedades del café de mayor importancia económica a nivel mundial. [1] Epidemias anteriores han destruido la producción de café de países enteros. [2] En la historia más reciente, una epidemia en América Central en 2012 redujo la producción de café de la región en un 16%. [1]
El mecanismo patológico primario del hongo es una reducción en la capacidad de la planta para obtener energía a través de la fotosíntesis [3] al cubrir las hojas con esporas del hongo y/o hacer que las hojas se caigan de la planta. [1] La reducción en la capacidad fotosintética (metabolismo de la planta) resulta en una reducción en la cantidad y calidad de la producción de flores y frutos, lo que en última instancia reduce la calidad de la bebida. [4]
El micelio con uredinios tiene un aspecto amarillo anaranjado y pulverulento y aparece en el envés de las hojas en forma de puntos de unos 0,1 mm de diámetro. Las lesiones jóvenes aparecen como manchas cloróticas o de color amarillo pálido de unos milímetros de diámetro, mientras que las más antiguas tienen unos pocos centímetros de diámetro. Las hifas tienen forma de maza y las puntas presentan numerosos pedicelos en los que se producen racimos de urediniosporas .
Las telias son teliosporas de color amarillento pálido que se producen a menudo en uredinios; teliosporas más o menos esféricas a limoniformes, de 26–40 × 20–30 μm de diámetro, pared hialina a amarillenta, lisa, de 1 μm de espesor, más gruesa en el ápice, pedicelo hialino.
Las urediniosporas son más o menos reniformes , de 26–40 × 18-28 μm, con pared hialina a amarillenta pálida, de 1–2 μm de espesor, fuertemente verrugosas en el lado convexo, lisas en el lado recto o cóncavo, verrugas frecuentemente más largas (3–7 μm) en los bordes de las esporas.
No se conocen informes de un huésped capaz de soportar una etapa especial del hongo. [5]
El ciclo de vida de Hemileia comienza con la germinación de las uredosporas a través de los poros germinativos de la espora . Ataca principalmente las hojas y rara vez se encuentra en tallos jóvenes y frutos. Se producen apresorios , que a su vez producen vesículas, desde las que se obtiene la entrada a la cavidad subestomática . En 24 a 48 horas, la infección se completa. Después de una infección exitosa, la lámina de la hoja está colonizada y se producirá la esporulación a través de los estomas. Una lesión produce de 4 a 6 cultivos de esporas durante un período de 3 a 5 meses que liberan 300 a 400 000 esporas.
Actualmente no se conoce ningún huésped alternativo ni se han reportado casos de infección por basidiosporas de H. vastatrix , sin embargo, el hongo es capaz de superar la resistencia de las plantas y los científicos no saben exactamente cómo. [5] La hipótesis predominante es que H. vastatrix es heteroico , completando su ciclo de vida en una planta huésped alternativa que aún no se ha encontrado. [5] Una hipótesis alternativa es que H. vastatrix en realidad representa una roya autoica de divergencia temprana , en la que las teliosporas no son funcionales y son vestigiales, y el ciclo de vida sexual es completado por las urediniosporas. Se han encontrado meiosis oculta y reproducción sexual (criptosexualidad) [6] dentro de las urediniosporas generalmente asexuales. [7] Este hallazgo puede explicar por qué han surgido nuevas razas fisiológicas con tanta frecuencia y tan rápidamente en H. vastatrix.
Estudios e investigaciones recientes han demostrado que la CLR no ha sido suficientemente estudiada en comparación con los patógenos de otros cultivos comerciales y que existen muchos factores que pueden influir en la incidencia y la gravedad de la enfermedad. Por lo tanto, la mejor manera de proceder es adoptar un enfoque integrado que incluya controles genéticos, químicos y culturales.
La estrategia más eficaz y duradera contra la CLR es el uso de cultivares resistentes. [8] [9] Esto tiene una serie de beneficios más allá del control de la enfermedad y puede incluir la reducción en el uso de agroquímicos como control. [8] [4] Una reducción en la aplicación de productos químicos también tiene efectos económicos positivos para los agricultores al reducir el costo de producción. Sin embargo, en lugar de implementar nuevas plantas resistentes, o en el intervalo entre el inicio de un programa de renovación y la renovación completa, existen otros métodos de control.
Los programas profesionales de investigación y mejoramiento como el CIRAD están desarrollando árboles de café híbridos F1 como Starmaya que tienen una amplia resistencia genética a CLR, así como un buen rendimiento y calidad de taza, con investigaciones que muestran que los híbridos F1 tienen mayores rendimientos y calidad de taza que los cultivares convencionales de Coffea arabica . [10] También se están realizando investigaciones sobre cómo democratizar el uso de híbridos F1 por parte de los pequeños productores de café que con demasiada frecuencia no pueden permitirse el lujo de utilizar híbridos F1. [11] Por ejemplo, Starmaya es el primer árbol de café híbrido F1 que se puede propagar en un jardín de semillas en lugar del proceso más complicado y costoso de embriogénesis somática . [11]
Existen preocupaciones sociales, ambientales y económicas asociadas con cualquier control químico de enfermedades de las plantas y algunas de ellas tienen un impacto más directo e inmediato que otras en la decisión del agricultor de usar productos químicos. El uso de productos químicos debe tener sentido económico, en primer lugar, y el costo de su uso puede llegar a ser hasta el 50% del costo total de producción. [8] Para los pequeños agricultores, esto puede resultar prohibitivo. Los fungicidas a base de cobre, como el caldo bordelés , han demostrado ser efectivos y económicos, y funcionan mejor cuando se aplican en niveles de inóculo inferiores al 10%. [3] [12]
Normalmente se utilizan mezclas a base de cobre como medidas preventivas y fungicidas sistémicos como medidas curativas. [8]
Al reducir la incidencia de la enfermedad, el control químico puede ayudar a mitigar la reducción en la calidad y cantidad de la fruta causada por la enfermedad. [4]
La presencia prolongada de agua en las hojas permite que H vastatrix infecte la planta con mayor facilidad y, por lo tanto, los métodos culturales pueden estar dirigidos a reducir el tiempo y la cantidad de agua que permanece en las hojas. Los métodos culturales como la poda de ramas para permitir una mayor circulación del aire y la penetración de la luz pueden ayudar a secar la humedad de las hojas. Aumentar el espaciamiento entre hileras y evitar el crecimiento de malezas también permite una mayor circulación del aire y la penetración de la luz. [3]
La cantidad correcta de nutrientes de las plantas también puede desempeñar un papel en la resistencia del huésped. [13] Una nutrición adecuada permite que las defensas bioquímicas naturales de la planta funcionen a niveles óptimos. [13] Por ejemplo, el nitrógeno y el potasio son dos macronutrientes críticos que ayudan al cafeto a resistir las infecciones. El nitrógeno es un componente crítico de la clorofila , que es fundamental para la fotosíntesis . El potasio ayuda a aumentar el grosor de la epidermis de una hoja, que actúa como una barrera al ataque de patógenos. También ayuda a la recuperación de los tejidos después de un ataque de H. vastatrix . [13]
Los experimentos han demostrado que la eliminación de las hojas infectadas puede reducir significativamente la cantidad final de la enfermedad. [3]
El aclareo de frutos combinado con la aplicación de productos químicos (ciproconazol y epoxiconazol, por ejemplo) puede aumentar el control efectivo. [14]
Existe una interacción compleja entre la sombra, los efectos meteorológicos como las lluvias o los períodos secos y la dispersión aérea de la roya. [1] Los investigadores han descubierto que la sombra puede inhibir la dispersión de esporas en condiciones secas, pero ayudar a la dispersión de esporas en condiciones húmedas. [1] Los investigadores reconocen la necesidad de realizar más investigaciones sobre el tema.
Hemileia vastatrix es un parásito obligado que vive principalmente en las plantas del género Coffea pero también es capaz de invadir Arabidopsis thaliana pero no desarrolla haustorios. [15]
La roya necesita temperaturas adecuadas para desarrollarse (entre 16 °C y 28 °C). [16] Las plantaciones situadas a gran altitud suelen ser más frías, por lo que el inóculo no se desarrollará tan fácilmente como en las plantaciones situadas en regiones más cálidas. La presencia de agua libre es necesaria para que la infección se complete. La pérdida de humedad después del inicio de la germinación inhibe todo el proceso de infección.
La esporulación se ve muy influida por la temperatura, la humedad y la resistencia del huésped. El proceso de colonización no depende de la humedad de las hojas, pero sí está muy influido por la temperatura y la resistencia de la planta. El principal efecto de la temperatura es determinar la duración del proceso de colonización ( período de incubación ).
Hemileia vastatrix tiene dos parásitos fúngicos, Verticillium haemiliae y Verticillium psalliotae .
El hongo es de origen africano oriental , pero actualmente es endémico de todas las regiones productoras. [17] : 171–2 El café es originario de regiones de gran altitud de Etiopía, Sudán y Kenia, y se cree que el patógeno de la roya se originó en las mismas montañas. Los primeros informes de la enfermedad datan de la década de 1860. Fue reportada por primera vez por un explorador británico de las regiones de Kenia alrededor del lago Victoria en 1861, desde donde se cree que se extendió a Asia y las Américas.
La roya se registró por primera vez en las principales regiones cafetaleras de Sri Lanka (en aquel entonces llamada Ceilán) en 1867. El hongo causal fue descrito por primera vez en detalle por el micólogo inglés Michael Joseph Berkeley y su colaborador Christopher Edmund Broome después de un análisis de especímenes de una "enfermedad de las hojas del café" recolectados por George HK Thwaites en Ceilán. Berkeley y Broome llamaron al hongo Hemileia vastatrix , " Hemileia " en referencia a la característica semilisa de las esporas y " vastatrix " por la naturaleza devastadora de la enfermedad. [18]
Se desconoce exactamente cómo llegó la roya a Ceilán desde Etiopía. En los años siguientes, la enfermedad se registró en la India en 1870, Sumatra en 1876, Java en 1878 y Filipinas en 1889. Durante 1913 cruzó el continente africano desde Kenia hasta el Congo, donde se encontró en 1918, antes de propagarse a África occidental, Costa de Marfil (1954), Liberia (1955), Nigeria (1962-1963) y Angola (1966).
Las uredosporas se diseminan a grandes distancias, principalmente por el viento, y pueden llegar a miles de kilómetros de donde se produjeron. En distancias cortas, las uredosporas se diseminan tanto por el viento como por las salpicaduras de lluvia. [19] Se ha demostrado que otros agentes, como los animales, principalmente los insectos y los equipos contaminados, intervienen ocasionalmente en la diseminación.
Hemileia vastatrix afecta a la planta cubriendo parte de la superficie de las hojas o induciendo la defoliación, lo que en ambos casos produce una reducción de la tasa de fotosíntesis. [3] Debido a que el rendimiento de las bayas generalmente está vinculado a la cantidad de follaje, una reducción de la fotosíntesis y, lo que es más importante, la defoliación pueden afectar el rendimiento. [3] La colonización continua del patógeno agota los recursos de la planta para sobrevivir hasta que ya no tiene suficiente energía para crecer o sobrevivir. [20]
Las plantas de café que se crían para que sean resistentes tienen éxito gracias a mecanismos de resistencia citológicos y bioquímicos. Dichos mecanismos implican la transmisión de señales al sitio de la infección para detener la función celular. La respuesta de degradación celular de las plantas ocurre con frecuencia después de la formación del primer haustorio y da como resultado una muerte celular rápida e hipersensible. Debido a que Hemileia vastatrix es un parásito obligado, ya no puede sobrevivir cuando está rodeado de células muertas. Esto se puede reconocer por la presencia de células marrones en regiones locales de una hoja. [21]
La temperatura y la humedad juegan específicamente el papel más importante en la tasa de infección de la planta de café. La humedad no es suficiente para permitir que se produzca la infección. Debe haber presencia de agua en la hoja para que las urediosporas infecten, aunque las urediosporas secas pueden sobrevivir hasta seis semanas sin agua. La dispersión ocurre principalmente por el viento, la lluvia o una combinación de ambos. La transmisión a grandes distancias es probablemente el resultado de la intervención humana por esporas adheridas a la ropa, herramientas o equipos. La dispersión por insectos es poco probable y, por lo tanto, insignificante. [22] La germinación de esporas solo ocurre cuando la temperatura es de 13 a 31 °C (55 a 88 °F) y alcanza un máximo a 21 °C (70 °F); además. La formación de apresorio es más alta a 11 °C (52 °F) y tiene una disminución lineal en la producción hasta 32 °C (90 °F), cuando hay poca o ninguna producción. [23] Aunque la temperatura y la humedad son factores clave para la infección, la dispersión y la colonización, la resistencia de las plantas también es importante para determinar si Hemileia vastatrix sobrevivirá.
La enfermedad de la roya de la hoja del café (CLR) fue descrita y nombrada por primera vez por Berkley y Broom en la edición de noviembre de 1869 del Gardeners Chronicle . [17] : 171 Utilizaron especímenes enviados desde Sri Lanka , donde la enfermedad ya estaba causando enormes daños a la productividad. Muchas plantaciones de café en Sri Lanka se vieron obligadas a colapsar o convertir sus cultivos a alternativas no afectadas por la CLR, como el té. [17] : 171–2 Los plantadores apodaron la enfermedad "Emily devastadora" [24] y afectó la producción de café asiático durante más de veinte años. [25] Para 1890, la industria del café en Sri Lanka estaba casi destruida, aunque todavía existen plantaciones de café en algunas áreas. Los historiadores sugieren que la devastada producción de café en Sri Lanka es una de las razones por las que los británicos han llegado a preferir el té, ya que Sri Lanka cambió a la producción de té como consecuencia de la enfermedad. [26]
En la década de 1920, la CLR se encontraba ampliamente distribuida en gran parte de África y Asia, así como en Indonesia y Fiji . Llegó a Brasil en 1970 y desde allí se propagó rápidamente a un ritmo que le permitió infectar todas las áreas de cultivo de café del país en 1975. [17] : 171–2 Desde Brasil, la enfermedad se propagó a la mayoría de las áreas de cultivo de café en América Central y del Sur en 1981, afectando a Costa Rica y Colombia en 1983.
A partir de 1990, la roya del café se volvió endémica en todos los principales países productores de café. [17] : 171–2
En 2012, se produjo un importante aumento de la roya del café en diez países de América Latina y el Caribe. La enfermedad se convirtió en una epidemia y las pérdidas de cosechas resultantes llevaron a una caída de la oferta, que superó la demanda. Como resultado, los precios del café aumentaron, aunque también contribuyeron otros factores, como la creciente demanda de granos gourmet en China, Brasil y la India. [27] [28]
USAID estima que entre 2012 y 2014, el CLR causó daños por 1.000 millones de dólares y afectó a más de 2 millones de personas en América Latina. [29]
Las razones de la epidemia siguen sin estar claras, pero en una cumbre de emergencia sobre la roya celebrada en Guatemala en abril de 2013 se compiló una larga lista de deficiencias, entre ellas la falta de recursos para controlar la roya, la desestimación de las señales de alerta temprana, técnicas ineficaces de aplicación de fungicidas, falta de formación, infraestructura deficiente y asesoramiento contradictorio. En una conferencia magistral en la reunión "Hablemos de la roya" (El Salvador, 4 de noviembre de 2013), el Dr. Peter Baker, científico de alto nivel de CAB International, planteó varios puntos clave relacionados con la epidemia, incluida la falta proporcional de inversión en investigación y desarrollo en una industria de tan alto valor y la falta de inversión en nuevas variedades en países clave productores de café como Colombia. [18]
Entre las variedades típicas de café que cultivaban los agricultores antes de la epidemia se encontraban Caturra, Bourbon, Mundo Novo y Typica, [29] todas ellas susceptibles a H. vastatrix. Asimismo, antes de la epidemia de 2012, el 82% de las fincas estaban certificadas como orgánicas, [29] lo que limita los agroquímicos que pueden utilizar los agricultores. Sin embargo, hay una serie de fungicidas que se pueden utilizar en sistemas orgánicos certificados, como la mezcla bordelesa a base de cobre , así como las mezclas comerciales. [30]
Durante este período, Honduras experimentó una epidemia significativa de CLR. 80.000 hectáreas de fincas de café fueron infectadas y el Instituto Nacional del Café de Honduras (IHCAFE) estima que 30.000 agricultores perdieron más de la mitad de su capacidad de producción de café y un tercio de ellos (10.000 agricultores) sufrieron una pérdida total de la capacidad de producción de café. [31] Aproximadamente el 84% de los productores de café en Honduras son pequeños agricultores [31] y, por lo tanto, son más vulnerables a la pérdida de producción que los agricultores de plantaciones.
Los cultivos de café en Guatemala han sido arruinados por la roya del café, y en febrero de 2013 se declaró el estado de emergencia. [32] [33]
La CLR ha sido un problema en México . [34] [35]
La enfermedad CLR es un gran problema en las plantaciones de café en Perú , declaradas en emergencia sanitaria por el gobierno (Decreto Supremo N° 082-2013-PCM).
A fines de octubre de 2020, el USDA ARS detectó roya en Maui . Inmediatamente, el Departamento de Agricultura de Hawái comenzó a realizar inspecciones en todo el estado, no solo en Maui. Inicialmente, encontraron plantas que sospechaban que también estaban infectadas en Hilo , en la isla grande , sin embargo, estas plantas dieron negativo a CLR, aunque se detectó en plantas en la región de Kailua-Kona de la isla. [36] [37] [38] En enero de 2021, se encontraron infecciones adicionales en las islas de Oahu y Lanai , y las cuarentenas de plantas entraron en vigencia a partir de marzo de 2021 para el transporte interinsular de plantas de café o partes entre las cuatro islas en las que se encontró CLR. [39]
La roya de la hoja del café (CLR) tiene impactos económicos directos e indirectos en la producción de café. Los impactos directos incluyen una disminución en la cantidad y calidad del rendimiento producido por la planta enferma y el costo de los insumos destinados específicamente para controlar la enfermedad. [40] Los impactos indirectos incluyen mayores costos para combatir y controlar la enfermedad. Los métodos para combatir y controlar la enfermedad incluyen la aplicación de fungicidas y el destronque de las plantas enfermas y su reemplazo por razas resistentes. Ambos métodos implican costos significativos de mano de obra y materiales y, en el caso del destronque, incluyen una disminución de la producción que dura años (las plántulas de café no son completamente productivas hasta tres a cinco años después de la plantación).
Debido a la complejidad de contabilizar con precisión las pérdidas atribuidas a la CLR, existen pocos registros que cuantifiquen las pérdidas de rendimiento. Las estimaciones de la pérdida de rendimiento varían según el país y pueden oscilar entre el 15 y el 80%. Se estima que la pérdida a nivel mundial es del 15%. [17] : 174
Algunos datos tempranos de Ceilán que documentan las pérdidas a fines del siglo XIX indican que la producción de café se redujo en un 75%. A medida que los agricultores pasaron del café a otros cultivos no afectados por la CLR, [40] la tierra utilizada para el cultivo de café se redujo en un 80%, de 68.787 a 14.170 ha. [17] : 174
Además de los costos mencionados anteriormente, los costos adicionales incluyen los costos de investigación y desarrollo para producir cultivares resistentes. Estos costos normalmente son asumidos por la industria, los gobiernos locales y nacionales y las agencias de ayuda internacional. [17] : 174 [40]
La Federación Nacional de Cafeteros de Colombia (Fedecafé) creó un laboratorio de investigación diseñado específicamente para encontrar formas de detener la enfermedad, ya que el país es un importante exportador del grano Coffea arabica , que es particularmente propenso a la enfermedad. [26]
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