Hemileia vastatrix es un hongo basidiomiceto multicelular del orden Pucciniales (anteriormente también conocido como Uredinales) que causa la roya del café (CLR), una enfermedad que afecta a la planta del café . El café sirve como huésped obligadode la roya del café, es decir, la roya debe tener acceso y entrar en contacto físico con el café ( Coffea sp. ) para poder sobrevivir.
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 Centroamérica en 2012 redujo la producción de café de la región en un 16%. [1]
El principal mecanismo patológico del hongo es una reducción en la capacidad de la planta para obtener energía a través de la fotosíntesis [3] cubriendo las hojas con esporas del hongo y/o provocando que las hojas caigan de la planta. [1] La reducción de la capacidad fotosintética (metabolismo de la planta) da como resultado 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 de la uredinia tiene un aspecto de color amarillo anaranjado y polvoriento, y aparece en la parte inferior de las hojas como puntos de ~0,1 mm de diámetro. Las lesiones jóvenes aparecen como manchas cloróticas o de color amarillo pálido de algunos milímetros de diámetro, mientras que las más antiguas tienen unos pocos centímetros de diámetro. Las hifas tienen forma de maza y sus puntas llevan numerosos pedicelos en los que se producen grupos de urediniosporas .
Las telia son teliosporas de color amarillento pálido que a menudo se producen en uredinia; teliosporas más o menos esféricas a limoniformes, 26–40 × 20–30 μm de diámetro, pared hialina a amarillenta, lisa, 1 μm de espesor, más gruesa en el ápice, pedicelo hialino.
Las urediniosporas son más o menos reniformes , 26–40 × 18-28 μm, con pared hialina a amarillenta pálida, 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 han conocido informes de un huésped capaz de sustentar una etapa especial del hongo. [5]
El ciclo de vida de Hemileia comienza con la germinación de las uredosporas a través de los poros germinales de la espora . Ataca principalmente a las hojas y rara vez se encuentra en tallos y frutos jóvenes. Se producen apresorios , que a su vez producen vesículas, desde las cuales se accede a la cavidad subestomática . En 24 a 48 horas, la infección se completa. Después de una infección exitosa, la lámina de la hoja se coloniza y se produce la esporulación a través de los estomas. Una lesión produce de 4 a 6 cultivos de esporas en un período de 3 a 5 meses y libera entre 300 y 400 000 esporas.
Actualmente no se conoce ningún huésped alternativo ni se han reportado casos de infección por basidiosporas de H. vastatrix , pero 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 heteroica y completa 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 lo completan 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 rapidez en H. vastatrix.
Estudios y artículos de investigación recientes han demostrado que el CLR está poco investigado en comparación con los patógenos de otros cultivos comerciales y que existen muchos factores que pueden influir en la incidencia y gravedad de la enfermedad. Por lo tanto, el mejor curso de acción es un enfoque integrado que incluya controles genéticos, químicos y culturales.
La estrategia más efectiva y duradera contra CLR es el uso de cultivares resistentes. [8] [9] Esto tiene una serie de beneficios más allá del control de enfermedades 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 desplegar plantas nuevas y resistentes, o en el intervalo entre el inicio de un programa de renovación y la renovación completa, hay otros métodos de control disponibles.
Los programas profesionales de investigación y mejoramiento como el CIRAD están desarrollando cafetos híbridos F1 como Starmaya que tienen una amplia resistencia genética al CLR, así como un buen rendimiento y calidad en taza, y las investigaciones muestran que los híbridos F1 tienen mayores rendimientos y calidad en 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 pequeños productores de café que con demasiada frecuencia no pueden permitirse el lujo de utilizar híbridos F1. [11] Por ejemplo, Starmaya es el primer cafeto 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 las enfermedades de las plantas y algunas de ellas tienen un impacto más directo e inmediato que otras en la decisión del agricultor de utilizar productos químicos. El uso de productos químicos debe, ante todo, tener sentido económico y el coste de su uso puede llegar hasta el 50% del coste total de producción. [8] Para los pequeños agricultores, esto puede tener un costo prohibitivo. Los fungicidas a base de cobre, como la mezcla bordelesa , han demostrado ser eficaces y económicos, y funcionan mejor cuando se aplican a 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 enfermedades, 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 más fácilmente y, por lo tanto, los métodos de cultivo pueden dirigirse a reducir el tiempo y la cantidad de agua que permanece en las hojas. Los métodos culturales, como podar 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 espacio entre hileras y prevenir el crecimiento de malezas también permite una mayor circulación de aire y penetración de luz. [3]
La cantidad correcta de nutrientes vegetales también puede influir 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 la hoja, que actúa como barrera contra el ataque de patógenos. También ayuda en la recuperación de tejidos después de un ataque de H. vastatrix . [13]
Los experimentos han demostrado que la eliminación de las hojas infectadas posiblemente puede reducir la cantidad final de la enfermedad en una cantidad significativa. [3]
El raleo de frutos combinado con la aplicación de productos químicos (ciproconazol y epoxiconazol, por ejemplo) puede aumentar la eficacia del control. [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 suprimir 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 haustoria. [15]
El óxido necesita temperaturas adecuadas para desarrollarse (entre 16 °C y 28 °C). [16] Las plantaciones a gran altitud son generalmente más frías, por lo que el inóculo no se desarrollará tan fácilmente como en las plantaciones ubicadas en regiones más cálidas. Se requiere la presencia de agua libre para que se complete la infección. La pérdida de humedad después del inicio de la germinación inhibe todo el proceso de infección.
La esporulación está más influenciada por la temperatura, la humedad y la resistencia del huésped. El proceso de colonización no depende de la humedad de las hojas, sino que está muy influenciado por la temperatura y la resistencia de las plantas. 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 originario del este de África , pero actualmente es endémico en todas las regiones productoras. [17] : 171–2 El café se origina en 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 sobre la enfermedad datan de la década de 1860. Fue reportado 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 América.
La roya se informó por primera vez en las principales regiones productoras de café de Sri Lanka (entonces llamada Ceilán) en 1867. El hongo causal fue descrito completamente por primera vez por el micólogo inglés Michael Joseph Berkeley y su colaborador Christopher Edmund Broome después de un análisis de especímenes de una "planta de café". enfermedad de la hoja" recopilada por George HK Thwaites en Ceilán. Berkeley y Broome denominaron 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 el óxido 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 atravesó el continente africano desde Kenia hasta el Congo, donde se encontró en 1918, antes extendiéndose a África occidental, Costa de Marfil (1954), Liberia (1955), Nigeria (1962–63) y Angola (1966).
Las uredosporas se diseminan a través de largas distancias principalmente por el viento y pueden terminar a miles de kilómetros de donde se produjeron. En distancias cortas, las uredosporas se diseminan tanto por el viento como por la lluvia. [19] Ocasionalmente se ha demostrado que otros agentes, como animales, principalmente insectos y equipos contaminados, están involucrados en la diseminación.
Hemileia vastatrix afecta a la planta cubriendo parte de la superficie de la hoja o induciendo la defoliación, lo que resulta en una reducción en la tasa de fotosíntesis. [3] Debido a que el rendimiento de las bayas generalmente está relacionado con la cantidad de follaje, una reducción en la fotosíntesis y, lo que es más importante, la defoliación pueden afectar el rendimiento. [3] La colonización continua del patógeno agota los recursos de las plantas para sobrevivir hasta que la planta ya no tiene suficiente energía para crecer o sobrevivir. [20]
Las plantas de café cultivadas para resistir 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 frecuentemente después de la formación del primer haustorio y resulta en una rápida muerte celular hipersensible. Como Hemileia vastatrix es un parásito obligado, ya no puede sobrevivir cuando está rodeado de células muertas. Esto puede reconocerse por la presencia de células de color marrón en regiones locales de una hoja. [21]
La temperatura y la humedad desempeñan específicamente el papel más importante en la tasa de infección de la planta del café. La humedad no es suficiente para permitir que se produzca una 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 probablemente sea el resultado de la intervención humana mediante esporas adheridas a la ropa, herramientas o equipos. La dispersión por insectos es poco probable y, por tanto, insignificante. [22] La germinación de las esporas solo ocurre cuando la temperatura es de 13 a 31 °C (55 a 88 °F) y alcanza un máximo de 21 °C (70 °F); además. La formación de apresorio es máxima 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, dispersión y colonización, la resistencia de las plantas también es importante para determinar si Hemileia vastatrix sobrevivirá.
La enfermedad de la roya 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 CLR, como el té. [17] : 171-2 Los plantadores apodaron la enfermedad "Emily devastadora" [24] y afectó la producción asiática de café durante más de veinte años. [25] En 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 pasó a producir té como consecuencia de la enfermedad. [26]
En la década de 1920, el CLR se encontraba ampliamente 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 cafetaleras del país en 1975. [17] : 171–2 Desde Brasil, la enfermedad se propagó a la mayoría de las áreas cafetaleras del centro y sur. América en 1981, golpeando a Costa Rica y Colombia en 1983.
A partir de 1990, la roya del café se ha vuelto endémica en todos los principales países productores de café. [17] : 171–2
En 2012, hubo un aumento importante de la roya del café en diez países de América Latina y el Caribe. La enfermedad se convirtió en epidemia y las consiguientes pérdidas de cosechas provocaron una caída de la oferta, superando la demanda. Como resultado, los precios del café aumentaron, aunque también contribuyeron otros factores, como la creciente demanda de granos gourmet en China, Brasil e India. [27] [28]
USAID estima que entre 2012 y 2014, CLR causó daños por mil millones de dólares y afectó a más de 2 millones de personas en América Latina. [29]
Las razones de la epidemia aún no están claras, pero una reunión cumbre de emergencia sobre la roya celebrada en Guatemala en abril de 2013 recopiló una larga lista de deficiencias. Estos incluyeron la falta de recursos para controlar la roya, el desprecio de las señales de alerta temprana, técnicas de aplicación de fungicidas ineficaces, falta de capacitación, infraestructura deficiente y asesoramiento contradictorio. En una charla magistral en la reunión "Let's Talk Roya" (El Salvador, 4 de noviembre de 2013), el Dr. Peter Baker, científico senior de CAB International, planteó varios puntos clave con respecto a 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 productores de café clave como Colombia. [18]
Los cultivares de café típicos mantenidos por los agricultores antes de la epidemia incluían Caturra, Bourbon, Mundo Novo y Typica, [29] todos los cuales son susceptibles a H. vastatrix. También antes de la epidemia de 2012, el 82% de las granjas estaban certificadas como orgánicas, [29] lo que limita los agroquímicos que los agricultores pueden utilizar. Sin embargo, existen varios fungicidas que se pueden utilizar en sistemas orgánicos certificados, como la mezcla bordelesa a base de cobre y mezclas comerciales. [30]
Durante este período, Honduras experimentó una importante epidemia de CLR. 80.000 hectáreas de fincas cafetaleras fueron infectadas y el Instituto Nacional Hondureño del Café (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 su capacidad de producción de café. [31] Aproximadamente el 84% de los productores de café en Honduras son pequeños propietarios [31] y, por lo tanto, son más vulnerables a la pérdida de producción que los agricultores.
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]
CLR ha sido un problema en México . [34] [35]
La enfermedad CLR es un gran problema en los cafetales del Perú , declarado en emergencia sanitaria por el gobierno (Decreto Supremo N° 082-2013-PCM).
A finales de octubre de 2020, el USDA ARS detectó óxido en Maui . Inmediatamente, el Departamento de Agricultura de Hawái inició inspecciones en todo el estado, no sólo 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 vegetales entraron en vigor a partir de marzo de 2021 para el transporte entre islas de plantas o partes de café entre las cuatro islas. en el que se ha encontrado CLR. [39]
La roya del café (CLR) tiene impactos económicos directos e indirectos en la producción de café. Los impactos directos incluyen la disminución de la cantidad y calidad del rendimiento producido por la planta enferma y el costo de los insumos destinados específicamente a controlar la enfermedad. [40] Los impactos indirectos incluyen el aumento de los costos para combatir y controlar la enfermedad. Los métodos para combatir y controlar la enfermedad incluyen la aplicación de fungicidas y la eliminación de plantas enfermas y su sustitución por variedades resistentes. Ambos métodos implican importantes costos de mano de obra y materiales y, en el caso del tocón, incluyen una disminución de la producción que dura años (las plántulas de café no son completamente productivas durante tres a cinco años después de la siembra).
Debido a la complejidad de contabilizar con precisión las pérdidas atribuidas al CLR, existen pocos registros que cuantifiquen las pérdidas de rendimiento. Las estimaciones de pérdida de rendimiento varían según el país y pueden oscilar entre el 15 y el 80%. Las pérdidas mundiales se estiman en un 15%. [17] : 174
Algunos datos iniciales de Ceilán que documentan las pérdidas a finales 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 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 costos de investigación y desarrollo en la producción de cultivares resistentes. Estos costos normalmente corren a cargo de la industria, los gobiernos locales y nacionales y las agencias de ayuda internacional. [17] : 174 [40]
La Federación Nacional de Cafeteros de Colombia (Fedecafé) instaló 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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