Meloidogyne spp en la producción protegida de hortalizas en Cuba (página 2)

Cuba cuenta en la actualidad con un total de 158 instalaciones que abarcan unas 150 ha. con la perspectiva de incrementar en 100 ha para el año 2008 (Méndez, 2007). Las producciones obtenidas con esta tecnología tiene como principal objetivo ofrecer hortalizas en verano para el abastecimiento de la red hotelera, exportación y el consumo social (Pérez, 2007).

Este tipo de producción tiene como características fundamentales el hecho de que las plantas están protegidas de la acción directa de la radiación solar y de la lluvia, así como de la incidencia de plagas como la mosca blanca (Bemisia tabasi) entre otros. Los cultivos que se emplean son híbridos de crecimiento indeterminado altamente productivos y costosos,  con ciclos de hasta 6 meses (MINAGRI, 1999; Casanova et al., 2003; Rodríguez et al., 2000). Es usual la aplicación de fertilizantes a través de un sistema programado de riego por goteo, plaguicidas químicos y otros insumos que hacen de ésta una tecnología de alta precisión. En este tipo de producción,  es necesario que el personal sea muy riguroso en el cumplimiento de la Disciplina Tecnológica, como factor indispensable para la obtención de producciones estables y de calidad.

2.1.1. Tipo de Instalaciones.

Los modelos de instalaciones para el cultivo protegido de hortalizas en Cuba se agrupan atendiendo al efecto creado en el interior de las mismas. En una de las tipologías se crea un efecto "invernadero", mientras que en la otra se establece el llamado  "sombrilla", mas adecuado para las condiciones del clima subtropical del país (Casanova et al., 2003).

Según  estos autores, el efecto invernadero se denomina al calentamiento inducido por la radiación solar que atraviesa la cubierta de la atmósfera confinada en la casa de cultivo, en relación con el exterior. Una parte de la radiación solar que atraviesa la cubierta es absorbida dentro de la casa de cultivo, mientras que otra parte de esta energía es re-irradiada en forma de rayos infrarrojos largos que no salen al exterior. Esto provoca que la energía sea atrapada en el interior de la casa creando un efecto de invernadero para cualquier condición atmosférica y época del año. La presencia del material de cerramiento con malla antiinsectos por laterales, frentes y ventana cenital provoca una reducción de la corriente de aire y por consiguiente una disminución del transporte conectivo de calor. Las instalaciones con estas características se clasifican dentro de la tipologia 1, y de forma general se les llama "casas cerradas".

Efecto Sombrilla: Es empleado en la producción protegida de hortalizas en regiones calidas intertropicales. Se trata de proteger a las plantas del efecto de las lluvias,  lograr una disminución de la alta radiación global incidente y permitir al mismo tiempo una mayor aireación de las plantas. Para ello las instalaciones se cubren con un cerramiento superior de polietileno o rafia plastificada y se coloca malla sombreadora (35% de sombreado) por laterales y frentes o simplemente levantando o bajando convenientemente la malla antiinsectos, también por laterales y frentes. Esto permite continuas renovaciones de aire en el interior de las casas de cultivo, con lo cual se evitan los saltos térmicos, que incrementan entre 10 y 15°C la temperatura máxima en el interior de las instalaciones cerradas con malla antiinsectos. Por sus características se les llama "casas abiertas" o de tipología 2 (Casanova et al., 2003).

Al ser un sistema que requiere de una alta inversión inicial es importante que antes de realizar su ubicación se efectúe un estudio de mercado. Se debe tener en cuenta además, los aspectos edafoclimáticos, económicos, sociales y ambientales.

2.1.2. Principales cultivos

Según Casanova et al. (2003), los principales cultivos que se producen en Cuba en condiciones protegidas son tomate (Lycopersicon esculentum Mill), pimiento (Capsicum annun L.), pepino Cucumis sativus L. y melón (Citrullus lunatus (Thung.) Mansf). El empleo de híbridos constituye el elemento de mayor impacto en la tecnología de cultivo protegido por lo que es necesario conocer previamente las características de los cultivares a emplear, las que deben cumplimentar las necesidades productivas de cada lugar.

Según esto autores,  para el cultivo del tomate se demanda del empleo de cultivares híbridos F1 de crecimiento indeterminado, para el cultivo vertical, con la finalidad de lograr una mayor eficiencia en la instalación. Estos permiten la combinación de características tales como alta productividad, calidad del fruto y resistencia simultánea a diversos patógenos. No obstante, en ocasiones puede ser recomendable la utilización de híbridos F1 del tipo semideterminado, recomendables para la época de primavera-verano, cuando se necesite un ciclo de producción mas corto. Por su parte, para la producción de pimiento, solo se utilizan híbridos F1, ya que son los cultivares que mejor se adaptan a estos sistemas. Estos híbridos son altamente productivos  y con hábitos de crecimiento erecto que permite el alargamiento del período de cosecha.

Los cultivares de pepino que se recomiendan son del tipo ginóico y partenocárpico que no necesitan de abejas para su polinización, a diferencia de las variedades monoicas cultivadas tradicionalmente a cielo abierto. Además estos nuevos híbridos se caracterizan por sus atributos de precocidad hasta la primera cosecha y sus altos potenciales de rendimientos (Casanova et al., 2003).

El melón por su parte, es una planta anual herbácea, rastrera, que presenta un sistema radical de abundante crecimiento en los primeros 30cm del suelo. La mayoría de los cultivares utilizados son andromonóicos y monóicos. Los primeros se caracterizan por que una misma planta presenta flores hermafroditas y masculinas,  mientras que en los segundos aparecen flores masculinas y femeninas.

Un elemento común a los cuatro cultivos en este tipo de tecnología lo constituye el hecho de que las condiciones que se les ofrecen en estos sistemas, son también idóneas para el desarrollo de nuevas plagas y la elevación de las poblaciones de otras a niveles que pueden ser incompatibles con la obtención de rendimientos aceptables, entre las que se encuentran los nematodos del género Meloidogyne Göldi (Rodríguez et al., 2006).

2.2. Los nematodos en la producción protegida de hortalizas

En Cuba, una vez que fueron instaladas las casas de cultivo, los productores consideraban que éstas protegían también a las plantas de todas las plagas. El estudio de Rodríguez et al. (2006) puso de manifiesto que, luego de unos años de introducida la tecnología, numerosos problemas fitosanitarios están presentes, pues plagas emergentes y re-emergentes afectan los rendimientos y  duración de los ciclos de cultivos.

Con relación a las plagas, numerosos científicos han comenzado a reconocer el importante papel  de la biodiversidad en el funcionamiento de los sistemas agrícolas (Pérez, 2004). En ecosistemas naturales la regulación interna de su funcionamiento es sustancialmente un producto de procesos y sinergias ligadas a la biodiversidad. Esta forma de control se pierde progresivamente con la intensificación y simplificación agrícola donde las comunidades de plantas que se modifican, para satisfacer las necesidades del hombre, quedan inevitablemente sujetas a daños por plagas.

Este fenómeno es probable que ocurra en los SPPH, donde el uso de un número reducido de especies vegetales y el continuo establecimiento de especies botánicas susceptibles a los nematodos formadores de agallas trae como consecuencia que las poblaciones de estos organismos se incrementen, constituyéndose en plagas importantes (Sikora y Fernández 2006).

Los nematodos son denominados enemigos ocultos o invisibles debido a su pequeño tamaño y a que, cuando su efecto se hace evidente, el nivel poblacional de la plaga es alto. Ellos no solo debilitan las plantas y disminuyen los rendimientos por su acción directa sobre las raíces, sino que actúan también en complejos etiológicos que involucran a hongos, bacterias y virus (Karssen y Monees, 2006).

A nivel mundial, se señalan a los nematodos del genero Meloidogyne como la principal plaga de nematodos en los vegetales. Estos poseen importancia económica relativa o potencial, en melón, pepino y tomate, los que en el trópico húmedo son cultivados en casas de cultivo y en condiciones de campo abierto (Langlais y Ryckewaert, 2002). Con relación a estos últimos se ha informado que las perdidas provocadas por Meloidogyne spp. se estiman entre el 17-20% en berenjena, 18-33% en melón y de 24 al 33% en tomate (Netscher y Sikora, 1990).

En Cuba, los nematodos formadores de agallas se encuentran afectando cultivos de importancia económica como tabaco, cafeto y hortalizas. La inmensa mayoría de los cultivos hortícolas son buenos hospedantes de Meloidogyne, los que constituyen una de las más serias amenazas en los sistemas de producción intensiva (Sikora y Fernández, 2006). Stefanova y Fernández (1995) citado por Rodríguez et al. (2006), informaron que en las pérdidas estimadas en tomate y quimbombó (Hibiscus esculentus L.) en la región oriental del país eran de un  20 % y de 17 % en berenjena (Solanum melongena L.). Por su parte Castillo (1988) citado por Rodríguez et al., (2006) plantea, que las afectaciones en los frutos en pimiento están valoradas  hasta un 40%, con pérdidas de hasta 19% de la producción total.

En los sistemas de producción protegida de hortalizas en el país, aun no se cuenta con estadísticas acerca del impacto de estos nematodos, sin embargo, fue señalado por el Grupo Nacional de Cultivos Protegidos (2002) y por Pérez et al. (2004), que Meloidogyne constituye uno de los principales problemas fitosanitarios de estos sistemas.

En otros países de América Latina, se presenta también este fenómeno, así por ejemplo, en Uruguay, donde la producciones bajo cubierta de tomate, pimiento, melón, pepino, acelga (Beta vulgaris L.), apio (Apium graveolens L.) y lechuga (Lactuca sativa L.) ocupan un área aproximada de 400 hectáreas, León et al. (2004) señalaron que el principal problema fitosanitario lo constituye Meloidogyne spp.,  fundamentalmente en la región norte de ese país. Por su parte, en Brasil, debido a las grandes pérdidas que estos nematodos ocasionan, las estructuras son trasladadas de un lugar a otro dentro en una misma propiedad, dando a los sistemas un carácter nómada (Días et al., 1998), opción que sería impracticable económicamente en nuestras condiciones.

Teniendo en cuenta lo planteado anteriormente, se podrá entender la necesidad de extremar las medidas de manejo,  desde la propia selección de las áreas destinadas para la ubicación de las instalaciones, el conocimiento de las especies y razas que habitan dichos suelos, así como el monitoreo de las poblaciones, que se convierten en elementos clave para el diseño de estrategias adecuadas de manejo.  

2.2.1. Nematodos formadores de agallas Meloidogyne spp..

El género Meloidogyne, está ubicado en el grupo de los endoparásitos sedentarios junto a especies de Heterodera Schmidt y Globodera Skarbilovich, los que han evolucionado hacia una relación de alimentación con sus hospedantes muy compleja y especializada (Hussey y Williamson, 1998).

Este grupo  de nematodos biotróficos viven en estrecha relación con el hospedante a través de las células de las que se alimentan " sin matarlas" (Dalmasso et al., 1992). Durante el proceso de alimentación los estiletes actúan como agujas hipodérmicas que inyectan enzimas y succionan nutrientes trayendo como consecuencias la formación de células gigantes que originan las agallas,  como síntoma visible en las raíces de sus hospedantes.

La posición sistemática de los nematodos formadores de agallas hasta el nivel de Familia ha sido objeto de discusión durante muchos años. Después de los estudios de De Ley y Blaxter (2002), la ubicación taxonómica de este género es la siguiente:

Phylum Nematoda  Pott, 1932

Clase Chromadorea Inglis, 1983

Subclase Chromadoria Pearse, 1942

Orden Rhabditida Chitwood, 1933

Suborden Tylenchina Thorne, 1949

Infraorden Tylenchomorpha De Ley y Blaxter, 2002

Superfamilia Tylenchoidea Örley, 1980

Familia Meloidogynidae Skarbilovich, 1959

Subfamilia Meloidogyninae,  Skarbilovich, 1959

Género Meloidogyne Göldi, 1892

Los nematodos agalleros fueron confundidos con nematodos de quistes del género Heterodera Schmidt por un largo período se tiempo. Entre 1884 y 1932 este grupo de nematodos fue denominado Heterodera radicicola Müller, mientras que entre 1932 y 1949 fue comúnmente usado el nombre de Heterodera marioni (Cornu) Goodey (Karssen, 2002) A finales del 2004, habían sido descritas 106 especies dentro del género, que comprendían 89 especies nominales, 13 sinonímicos y 4 especies inquirendae. Las especies conocidas hasta el momento, afectan un amplio espectro de plantas comerciales, distribuidas en mas de 2000 especies de plantas que abarcan distintas familias (Karssen y Moens, 2006).

En ciertas zonas, principalmente en climas templados, se encuentra Meloidogyne hapla Chitwood, mientras que en regiones más cálidas son más comunes M. incognita Kofoid y White,  M. arenaria (Neal) Chitwood y M javanica (Treub) Chitwood (Karssen y Moens, 2006).

En Cuba se ha determinado la presencia de las cuatro especies antes mencionadas (Fernández et al., 1998); siendo la primera la más distribuida en suelos agrícolas (Fernández et al., 2000). Otras especies de importancia para determinados cultivos y regiones en específico son: M. mayaguensis Rammah y Hirschmann (Rodríguez, 2000) y M. grahami Golden y Slana que fuera informada en solo una ocasión por Sánchez  et al. (1994).

Debido a los daños ocasionados a los cultivos, Meloidogyne spp. es considerada una de las plagas más peligrosas para la agricultura en Cuba y a escala mundial (Fernández et al., 1998; Fernández y Ortega, 1998; Karssen y Moens, 2006), pues una vez que las poblaciones proliferan en el suelo, son muy difíciles de controlar (Whitehead, 1998).

2.2.2. Identificación de especies de Meloidogyne.

La especie representa un nivel importante de integración en la naturaleza, y el correcto entendimiento de ella y sus interrelaciones constituyen la base de todas las investigaciones biológicas. La identificación de un organismo es definida como la determinación correcta del taxón previamente descrito al cual pertenece el organismo en estudio e incluye la diferencia entre taxones. El universo de nematodos que estudiamos está compuesto por entidades más o menos distintivas las cuales son llamadas, especies (Ferris, 1999)

La identificación del género Meloidogyne resulta relativamente fácil, sin embargo la determinación de especies es compleja debido a las variaciones intra-específicas (Jepson, 1987). En este género, la identificación se realiza en dos niveles. El primero se ejecuta en el campo cuando se extraen plantas y se observa la presencia de agallas en las raíces. El diagnóstico preliminar indicará la existencia de nematodos de los géneros Meloidogyne o Naccobus Thorne (falso nematodo de agallas), mientras que la identificación de segundo nivel se ejecuta en laboratorios y abarca estudios morfológicos, fisiológicos y moleculares (Rodríguez, 2000).

Estudios morfológicos

La identificación de las especies dentro del género Meloidogyne esta basada primariamente en los caracteres morfológicos (Eisenback, 1985). De hecho, la morfología del patrón perineal, área localizada en la región posterior del cuerpo de las hembras adultas es muy útil. Esta área abarca la región de la vulva y el ano, el término de la cola, las fasmídeas y las líneas laterales y estriaciones de la cutícula circundantes, y ha sido la base histórica para la identificación de especies de Meloidogyne (Franklin, 1965; Hirschmann, 1985; Jepson, 1987).

Para algunas poblaciones este carácter es muy estable y especie-específico (ej. M. javanica), pero en otras la identificación es mas complicada debido a la presencia de aberraciones y formas intermedias (Santos y Abrantes, 1998).

Chitwood (1949) fue quien primero notificó que los patrones perineales de poblaciones puras de M. incognita y  M. javanica sufrían variaciones morfológicas bajo la influencia de factores como el hospedante. En los años posteriores, teniendo en cuenta que la morfología dentro del género sufre cambios durante su ciclo de vida, se toman en cuenta también para el diagnóstico, diversos caracteres de los machos y los juveniles de segundo estadio (J2) (Eisenback, 1985).

El estudio de los caracteres morfológicos se realiza no sólo desde el punto de vista cualitativo, la descripción de la forma de las estructuras va acompañada de dimensiones y radio (cocientes), la mayoría de ellos establecidos primeramente por Thorne (1961) y complementados con lo parámetros señalados por Esser et al. (1976) y Jepson (1987), entre otros.

La morfología (cualitativa y cuantitativa) ha sido y continúa siendo la herramienta fundamental en la taxonomía de los nematodos, principalmente en las categorías altas y de hecho, en ocasiones también proporciona un rápido e inequívoco diagnóstico de algunas especies (Rodríguez, 2000). No obstante, debido a las variaciones intra-específicas que se producen en la morfología y morfometría de las especies bajo la influencia de las condiciones geográficas y ecológicas (Siddiqi, 1986), comunes en el género Meloidogyne (Cliff y Hirschmann, 1985; Rodríguez et al., 1995b; Gómez, 2007), se ha requerido la incorporación de otras técnicas, muchas veces llamadas auxiliares, al sistema de diagnóstico para especies del género tales como:

Estudios moleculares

El uso de técnicas de biología molecular, para apoyar los estudios de identificación de especies y la determinación de variabilidad entre poblaciones de una misma especie,  se han convertido en una necesidad dentro de la especialidad de Nematología Agrícola. Plantearon Iglesia y Rodríguez (1997) en su revisión acerca de este tema, que desde inicios de los años 90s, Powers y Harris habían señalado que las técnicas de biología molecular tendrían un impacto en la sistemática de nematodos parásitos de plantas. Hoy no se realiza la identificación de una especie nueva sin que el estudio esté acompañado del uso de herramientas moleculares.

Actualmente estas técnicas son empleadas en combinación con los métodos tradicionales de caracterización morfológica. De ellas, pocas han sido validadas de forma extensiva y son apropiadas para la identificación de rutina. En este sentido, la electroforesis de isoenzimas ha sido la de mayor utilidad para la identificación de especies de nematodos formadores de agallas (Williamson et al., 1994).

Electroforesis de proteínas.

La separación de las moléculas por el método de la electroforesis es el fundamento de muchos análisis bioquímicos. En general, los materiales a ser analizados, como por ejemplo los extractos de nematodos, están sujetos a la electroforesis en una matriz de almidón, acrilamida o de acetato de celulosa. Las proteínas son separadas en estas matrices por su carga eléctrica neta y/o su tamaño. La carga de la proteína refleja su composición de aminoácidos, la que a su vez, está determinada por la secuencia de ADN, es decir, los genes que codifican la proteína. Así, la movilidad de éstas esta determinada en gran medida por el material genético, el AND del organismo.

El contenido total de proteínas puede ser analizado mediante la tinción de un gel, que contiene las proteínas extraídas en la electroforesis, con un colorante específico, haciendo que las enzimas o isoenzimas específicas puedan ser visualizadas. El total de proteínas y el análisis de las específicas han sido de gran valor en la identificación  de especies de Meloidogyne (Esbenshade y Triantaphyllou, 1985a) y de hecho constituye, junto con los estudios morfológicos, el método establecido para diagnóstico masivo de especies (Trudgill et al., 2000; Carneiro et al., 2004; Molinari et al., 2005).

En los nematodos formadores de agallas han sido detectadas unas 30 enzimas (Esbenshade y Triantaphyllou, 1985a). Sin embargo, las esterasas (en mayor cuantía) y malato-dehidrogenasas (en menor proporción), han sido las mas útiles en la identificación (Esbenshade y Triantaphyllou, 1990). Estos autores han usado 27 isoenzimas para estudiar las relaciones enzimáticas y la evolución dentro del género Meloidogyne.

Así por ejemplo, Pais y Abrantes (1999) confirmaron que el fenotipo de esterasas es una característica bioquímica muy útil para la identificación de las cuatro especies más comunes de Meloidogyne. La esterasa es una enzima monomérica en Meloidogyne spp. y los patrones I1/I2 y J3 de M. incognita y M. javanica, respectivamente,  son expresados por dos loci genéticos, L1 y L2 (Fargette 1887 a y b; Flores-Romero y Navas, 2005).

En Cuba, Rodríguez (2000), detectó la presencia de M. mayaguensis en plantaciones de cafeto utilizando este método de identificación, lo cual posibilitó ubicar definitivamente la población cubana dentro de esta especie. Sin embargo, a pesar de que estos estudios constituyen una herramienta fácil, rápida y confiable para la identificación de estas especies, en el país no se ejecuta de manera rutinaria para el diagnóstico.

Empleo de la Tecnología de Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR) en el diagnóstico de fitonematodos.

Los avances de la biología molecular en la década de los 80, han aportado un conjunto de nuevas técnicas que han sido empleadas en la identificación y caracterización de parásitos y patógenos de las plantas. Según Manzanilla-López (1997) las técnicas moleculares se tornaron mas accesibles y sensibles, convirtiéndose en importantes herramientas para la caracterización y manipulación de enfermedades en las plantas.  En la actualidad el uso de la sistemática molecular ha ayudado a resolver inconsistencias en la clasificación morfológica y la filogenia de los nematodos (Subbotin y Moens, 2006).

Entre los factores que han tenido una contribución decisiva en el rápido incremento de la utilización de los datos moleculares en los estudios sistemáticos de los nematodos se encuentra el desarrollo de la PCR, la que proporciona un método simple e ingenioso para la amplificación exponencial de secuencias específicas de ADN mediante su síntesis in vitro (Thomas, 1993; Powers et al., 2005). Según Williamson et al. (1994), la disponibilidad de esta técnica ha revolucionado muchos aspectos de la biología. Ella ha permitido la amplificación de secuencias específicas a partir de cantidades ínfimas de ADN, lo que constituye una nueva herramienta para la nematología.

Este proceso de duplicación del material genético se realiza mediante la acción de una polimerasa en cuya presencia se sintetiza una cadena de ADN complementaria a otra que sirve de plantilla, constituyendo así la doble cadena de ADN que contiene la información genética de la célula. Para la reacción es necesario el empleo de cebadores específicos o arbitrarios, unido a la presencia de los cuatro nucleótidos (Saiki et al., 1988; Dieffenbach y Dveksler, 1995).

En el campo de la especialidad de nematología, durante muchos años, para la realización de un diagnóstico se necesitaba emplear un número significativo de individuos, sin embargo, Powers y Harris (1993), demostraron que se puede ejecutar la PCR con el material obtenido de un sólo juvenil infestivo, lo que representa una ventaja significativa para el diagnóstico en muestras de suelo que contengan pequeños cantidades de individuos.

Esta técnica ha sido empleada para caracterizar la diversidad genética y las relaciones entre los nematodos formadores de agallas. Así por ejemplo Randing et al. (2002), encontró un alto nivel de polimorfismo entre las especies de M. incognita, M. exigua Goeldi y M. hapla en Brasil.  El desarrollo de cebadores especie-específicos para ejecutar la PCR ha permitido la identificación de las especies mayores usando secuencias caracterizadas de la región ampliada (SCAR por sus siglas en Inglés) (Zijlstra et al., 2000; Dong et al., 2001).

No obstante la valiosa información que se obtiene con los estudios morfológicos y moleculares, la identificación de una población " problema" no estará completa sin los elementos que aporta el estudio fisiológico de la misma.

2.2.3 Relación de Meloidogyne con sus hospedantes

Las relaciones entre los nematodos y sus plantas hospedantes son muy diversas. Para algunos nematodos, incluyendo la mayoría de los ectoparásitos, las plantas constituyen una fuente efímera de alimento y la interacción con el hospedante esta limitada.

Sin embargo, para otros nematodos como por ejemplo los endoparásitos, las interacciones son más complejas y duraderas. La mayoría de los nematodos que provocan severos daños a los cultivos son biotróficos, lo cuales inducen cambios en las raíces de sus hospedantes para formar los sitios de alimentación que constituyen una fuente rica y continuada de alimentos durante toda su vida (Gheysen y Jones, 2006). Es por ello que los nematodos formadores de agallas del género Meloidogyne son considerados de gran importancia económica.

Primeramente, cuando los juveniles de segundo estadio (J2) de Meloidogyne spp. se ponen en contacto con las raíces, a menudo entran inmediatamente, usualmente lo hacen por detrás de la radícula, pero puede suceder por cualquier sitio (Gheysen y Jones, 2006). Estos juveniles penetran la rígida pared celular de la raíz mediante una combinación de fuerzas físicas y bioquímicas. Las primeras, provocadas con el estilete y las segundas mediante enzimas peptolíticas y celulolíticas, que ocasionan la ruptura de la pared celular. La penetración  puede ocurrir a manera de infestación múltiple, donde varios J2 invaden una misma raíz, o de forma individual  (Davis et al., 2000).

Una vez que estos nematodos penetran el tejido vegetal viajan intercelularmente considerables distancias desde los puntos de penetración, hasta encontrar y desarrollar sus sitios de alimentación. Según Wyss (1997), es posible que este comportamiento de desplazarse entre las células sin dañarlas durante la migración, sea parcialmente responsable del gran número de plantas hospedantes que poseen estos nematodos. Seguidamente, para esquivar la barrera formada por la endodermis, migran, otra vez intercelularmente, hacia el extremo final de la raíz y dan la vuelta en la región meristemática. Posteriormente regresan hacia la zona de diferenciación del cilindro vascular donde inducen la formación de las células gigantes (Karssen y Moens, 2006).

Los sitios de alimentación pueden ser inducidos en una variedad de tejidos radicales y pueden estar formados por 2 a 12 células, usualmente 6, altamente especializadas. Poseen la característica de presentar tejidos con una intensa actividad metabólica incluyendo el citoplasma que es muy rico en organelos sub-celulares. Las células gigantes se dividen sin la formación de nuevas paredes celulares, el núcleo experimenta repetidas divisiones y la célula crece en ausencia de citoquinesis. Muchas de ellas muestran signos de replicación del ADN. Al respecto Gheysen y Jones (2006) sugieren, que la inducción y el mantenimiento de estas células están controlados por las secreciones del estilete originadas en las glándulas de la faringe de los J2.

Resistencia y tolerancia a Meloidogyne.

Las plantas, por su parte, poseen un complejo mecanismo de defensa para protegerse de la acción de los nematodos y  otras plagas. La pared celular representa una formidable barrera altamente compleja y organizada, constituida por compuestos de polisacáridos y proteínas que forman una red estructural unida por puentes de hidrógeno. Esta composición de la pared celular en el vegetal constituye una de las mejores barreras físicas encontradas por cualquier agente patógeno invasor.

De manera general, las plantas son capaces de reconocer y reaccionar al parasitismo mediante la activación de varias respuestas de defensa. Las mismas incluyen la producción de radicales tóxicos de oxígeno y compuestos de señalización sistémica así como la activación de genes de defensa que conducen a la formación de barreras estructurales o de toxinas designadas a dañar a los patógenos (Williamson y Hussey, 1996).  

Los cambios en la expresión de los genes que están correlacionados con la respuesta de defensa de la planta han sido estudiados en numerosas interacciones nematodo-planta. Así por ejemplo, Williamson y Hussey (1996), encontraron que los mecanismos generales de defensa del tomate son activados a las 12 h después de la inoculación con M. incognita. Muchos de estos genes están presentes en todas las plantas, con diferencias en los niveles y momento de aparición.

Cuando la respuesta de las plantas es demasiado débil o tardía, los nematodos pueden llevar a cabo la infestación, su posterior desarrollo y reproducción de forma exitosa (interacción compatible). Estas plantas que permiten la libre reproducción de los nematodos en sus tejidos se les conoce como susceptibles. Si por el contrario, la respuesta es rápida y fuerte, debido a la presencia de genes de resistencia, el proceso resultará en una resistencia o interacción incompatible (Cook y Starr, 2006).

Según estos autores la resistencia es un término usado para describir un aspecto en el proceso de interacción entre la planta y el nematodo: la reproducción.

Esta interacción incompatible llevada a cabo por las plantas resistentes, esta caracterizada por una reacción de hipersensibilidad o respuesta local, que conduce a la necrosis y muerte de las células en los sitios de invasión y por tanto el nematodo no puede desarrollar los sitios de alimentación, indispensables para su posterior desarrollo. Adicionalmente, después del ataque del patógeno, también son inducidas otras respuestas de defensa en los tejidos más remotos del vegetal, que son transportadas de forma sistémica (Resistencia Sistémica Adquirida) hacia otras partes del vegetal. Como consecuencia la planta estará mejor preparada para el ataque del nematodo a otras raíces (Gheysen y Jones, 2006). Durante el curso de esta interacción las plantas resistentes no permiten la reproducción de los nematodos en sus tejidos. De ahí que Cook y Evans (1987) definan que un cultivo es resistente cuando no permite ninguna o muy poca reproducción del nematodo.

La amplitud de fenotipos de plantas de susceptibles a resistentes es una medida de la eficiencia del hospedante y estará, por tanto, medido por la comparación de la reproducción de los nematodos sobre un número de genotipos de plantas (Cook y Starr, 2006).

Otro aspecto de la interacción esta dado en cómo el nematodo afecta a sus hospedantes. En este sentido la tolerancia e intolerancia es una medida de la sensibilidad del hospedante y puede ser determinada mediante el establecimiento del crecimiento de la planta en presencia del nematodo o por las pérdidas en los rendimientos causada por éstos (Cook y Evans, 1987).

La sensibilidad del hospedante no es un tipo de resistencia y no solamente depende de su genotipo sino también de cuantos nematodos la atacan. A densidades poblacionales altas las plantas sufren una reducción considerable de su crecimiento y viceversa. Sin embargo dicha sensibilidad también esta sujeta a la influencia del ambiente. De modo que, aquellos factores que favorezcan la actividad de los nematodos tienden a incrementar la sensibilidad de las plantas, mientras que aquellos que favorezcan el crecimiento de las plantas tienden a incrementar su tolerancia, por lo que la planta  se verá menos afectada (Cook y Starr, 2006).

La eficiencia del hospedante esta también sujeta a la influencia del ambiente, aunque usualmente en un menor grado, excepto cuando las temperaturas son elevadas que pueden ir en contra de la efectividad de la resistencia.

Variación y especificidad

La diversidad genética de los patógenos de las plantas continúa ocupando a los especialistas que trabajan en función de la Sanidad Vegetal en todo el mundo y esta variabilidad en la especialización fisiológica de hongos, virus y bacterias es objeto de discusión desde hace mas de 15 años.

En este aspecto los nematodos fitoparásitos no constituyen una excepción. Según Dropkin (1988) los nematodos de una especie en particular son muestras de fenotipos de numerosos genes que poseen múltiples alelos en muchos loci. La frecuencia de un alelo particular fluctúa a través del tiempo y varía desde un área de su distribución geográfica a la siguiente, surgiendo poblaciones con hospedantes distintivos (variación intra-específica).

Plantean Cook y Starr (2006) que cuando la población de nematodo es más variable pueden estar presentes individuos virulentos, los cuales poseen ventajas selectivas sobre el cultivar. En este caso el cultivar aparecerá menos resistente.

Existe una amplia variación entre los genotipos de plantas y su respuesta a los nematodos. En la práctica es posible encontrar algunas plantas dentro de una especie que difieren cualitativamente en su grado de resistencia. El grado y ritmo de deterioro de la efectividad de la resistencia depende de la frecuencia y ritmo de crecimiento de los nematodos en la población de nematodos virulentos. El cambio en la estructura de las poblaciones de nematodos ocurre más rápidamente en las especies que completan múltiples generaciones por ciclo de cultivo (Cook y Starr, 2006) como ocurre en la mayoría de las especies de Meloidogyne.

Actualmente uno de los métodos de mayor importancia dentro del manejo de las poblaciones de nematodos es el empleo de variedades resistentes. Sin embargo, plantean Robertson et al., (2006) que es necesario caracterizar la virulencia de las poblaciones de nematodos.

Según Rodríguez (2000), en nematología numerosos términos han sido utilizados para designar las variaciones intra-específicas y cuando se consulta la literatura se constata que raza, biotipo y patotipo han sido utilizados sin tener en cuenta, en muchos casos, una definición estricta. Un ejemplo de este fenómeno fue recogido por Dropkin, 1988 en su artículo, donde señaló que el número de razas de Heterodera glycine en Estados Unidos era 5 por un sistema de clasificación y 36 de acuerdo a otro.

Afortunadamente para el caso de los nematodos formadores de agallas, el trabajo en el marco del proyecto internacional de Meloidogyne que se ejecutó en desde 1975 hasta los  primeros años de la década de los 80 proveyó a los especialistas de una visión global del género y estableció la manera de abordar su estudio en este sentido. Fue desarrollada así la Prueba de Hospedantes Diferenciales de Carolina del Norte (Hartman y Sasser, 1985), diseñada para las cuatro especies " mayores" y que a partir de esta fecha se aplica a todas las poblaciones conocidas y se incluye en el estudio de las nuevas.

En el caso de los fitonematodos las razas son definidas, por su habilidad para reproducirse en ciertos miembros de un conjunto de hospedantes diferenciales (Dropking, 1988).

La determinación de razas o biotipos en Meloidogyne se basa en la respuesta de la población que se encuentra en estudio a seis hospedantes (Nicotiana tabacum L. cv NC-95; Gossypium hirsutum L. Deltapine 16; Citrulus vulgaris S. cv. Charleston Gray; Arachis hypogaea L. cv. Florunner y Lycopersicon esculentum Mill cv Rutgers) (Hartman y Sasser, 1985).

A pesar de que algunos autores han señalado que esta prueba posee limitaciones (Netscher y Taylor, 1979; Jepson, 1987), la realización de ésta se mantiene vigente en el estudio de poblaciones (Rodríguez, 2000). Así mismo, en la actualidad algunos autores recomiendan la incorporación de otros hospedantes complementarios, como por ejemplo variedades de tomate y pimiento con resistencia a especies conocidas de Meloidogyne lo que permite hacer inferencias en cuanto a la virulencia o no de la población en cuestión (Fargette, 1994; Robertson et al., 2006). En este sentido Thies et al. (2004) señalaron la importancia de estos estudios para la planificación y diseño de nuevos modelos de producción integrada que permitan hacer uso de la resistencia disponible en la regulación de las poblaciones y retardar el desarrollo de la virulencia en las poblaciones de campo.

 2.2.4 Elementos para el manejo de Meloidogyne spp.

Durante muchos años el control de los nematodos en la agricultura ha constituido un reto, tanto para los investigadores y especialistas, como para los técnicos y productores.  Sin embargo, los innumerables esfuerzos realizados hasta el momento han demostrado que ningún método por si solo es efectivo para disminuir sus poblaciones, una vez que estos organismos se establecen en el suelo. Por su parte el proverbio " prevenir es mejor que curar" se ha convertido en paradigma indispensable cuando se habla de manejo de nematodos.

El control químico ha sido el método utilizado con mayor frecuencia, pues es indudable el efecto eficaz que estos productos tienen sobre las diferentes especies de nematodos fitoparásitos. En este sentido el Bromuro de Metilo, ha sido uno de los fumigantes del suelo que mayor efectividad ha tenido, no solamente para el control de nematodos, sino también para otros patógenos. Sin embargo, su empleo ha sido restringido y en muchos países prohibido,  por los efectos nocivos al ambiente y la salud humana,  así como el deterioro que provoca a  la capa de Ozono (Thomas, 1993).

Por otra lado, el impacto negativo sobre aspectos sociales, económicos y ecológicos de la mayoría de los agroquímicos han propiciado el auge, en muchos países y círculos de productores, investigadores, extensionistas y académicos, de la búsqueda de alternativas de manejo de nematodos dirigidas a su sustitución por métodos mas amigables con la salud del agroecosistema. 

Los productos químicos son, en general, menos selectivos en su efecto, pero las medidas biológicamente fundamentadas son altamente especificas en su acción (Stone, 1984), de ahí que conocer las especies de nematodos presentes y su interacción con el agroecosistema, constituyen la base fundamental para la implementación de la medidas específicas de manejo.

En este sentido, es importante establecer el diagnóstico certero de las especies diana y la densidad poblacional a la cual dichos nematodos provocan daños económicos. De igual forma resulta necesario aprender cómo estos organismos son afectados por las condiciones locales, entre las que se destacan el tipo y humedad del suelo, el cultivo, etc., así como la presencia de otros nematodos y/o agentes causales de plagas en el sistema. Ello permitirá aplicar un programa eficiente de manejo de nematodos (Evans et al., 1993).

Existen componentes en los programas de  manejo integrado de plagas que incluyen tácticas de control que se pueden emplear en función de prevenir el aumento de las poblaciones de nematodos y que éstas no sobrepasen el umbral económico.

El uso de variedades resistentes como táctica para la disminución de las poblaciones de Meloidogyne ha permitido el desarrollo de cultivares susceptibles de interés económico en esquemas de rotación de cultivos. De ahí que las prácticas culturales basadas en el uso de las rotaciones con variedades resistentes, no hospedantes y cultivos susceptibles, son componentes principales en muchos programas de control no químico. En este sentido Netscher y Sikora (1990), han informado un gran número de secuencias de cultivos, efectivas en la disminución de poblaciones de Meloidogyne.

Los cultivares resistentes a las especies Meloidogyne pueden encontrarse en plantas de varias familias botánicas. Las mismas se han empleado con éxito tanto en la disminución de la población de una sola especie (cafeto – M. exigua) como en la de varias especies (tomate – M. incognita, M. javanica y M. arenaria).

En Europa, el uso de esta táctica ha alcanzado un gran desarrollo en los últimos años fundamentalmente en las producciones protegidas de hortalizas. Al respecto, Sorribas et al. (2005) documentaron el valor del empleo de cultivares de tomate portadores del gen Mi1.2 en invernaderos con suelo infestados por M. javanica. Estos autores plantearon que cuando se utilizaron tres sucesiones del tomate resistente se incrementaron las ganancias en US$ 37 500 ha-1 comparado con las sucesiones de un cultivo susceptible.

Una forma de emplear los cultivares resistentes es mediante el uso del injerto. Según Miguel (1997), el injerto tiene como finalidad evitar el contacto de la planta sensible con el suelo infestado. La variedad a cultivar se injerta sobre una planta resistente al parásito que deseamos prevenir que pertenece a otra variedad, especie o género de la misma familia botánica. En estas condiciones el porta-injerto resistente permanece sano y la vez asegura a partir del suelo, una alimentación normal de la planta a la que aísla del parásito.

Recientemente, la técnica de patrones porta injertos resistentes a numerosas plagas, ha cobrado gran importancia en las estrategias de manejo de nematodos en cultivos temporales. Desde el 2001, el 80% de los agricultores españoles han optado por el uso del injerto en hortalizas. En países como Bélgica, Alemania, y Suiza el empleo del injerto se hace cada vez mas importante entre los productores de tomate (Krinkels, 2004). En Marruecos, el 25% de los suelos destinados a la producción protegida de tomate es cultivado con injertos sobre patrones resistentes, como una alternativa a la aplicación de bromuro de metilo (Cook y Starr, 2006).

Krinkels (2004), aseguró que durante décadas el uso de plantas de tomate injertado ha sido una práctica común en países de Europa como Holanda, donde se utilizan como porta-injertos especies silvestres con genes de resistencia, señalando además, que su uso se generaliza en Estados Unidos, Canadá y  Japón. Otros cultivos como C. sativus L, Citrulus spp. y  C. annun constituyen patrones de hortalizas en la región del Mediterráneo de Europa, el Sureste de Asia y Taiwan (Cook y Starr, 2006).

En Cuba, la técnica del injerto herbáceo comienza a cobrar auge a raíz de la salida del panorama agrícola del Bromuro de Metilo, resultando imprescindible ejecutar estudios conducentes a determinar el comportamiento de especies y variedades con potencialidades para constituirse en porta-injertos frente a poblaciones cubanas de Meloidogyne.

A pesar de las ventajas  expresadas acerca del injerto de hortalizas para el manejo de parásitos de suelo como los nematodos, debemos tener en cuenta que ésta debe constituir una alternativa más dentro del programa de Manejo Integrado de Plagas en la producción protegida de hortalizas, pues ninguna medida por si sola resulta la solución del problema de plagas, más aún, cuando se conoce, que normalmente las plantas injertada de este cultivo son mas productivas que las no injertadas y la diferencia entre ambas depende, en gran medida, del grado de contaminación del suelo por los patógenos a los que se resiste el patrón (Miguel, 1997)

Actualmente, la búsqueda de alternativas que propicien el desarrollo de los cultivos con vistas a favorecer su tolerancia a los patógenos, incluyendo a los nematodos, ha generado gran interés entre los investigadores y agricultores a nivel mundial. El empleo de enmiendas orgánicas ha favorecido no solo el mejoramiento de la estructura del suelo y su composición nutricional, sino también la disminución de numerosos organismos que afectan las plantas.

En este sentido esta siendo estudiado, el empleo de la solarización y la biofumigación del suelo con materiales orgánicos. Su efecto ha sido probado en una amplia gama de cultivos en diferentes países obteniéndose una eficacia similar a los plaguicidas convencionales (Bello et al., 2002).

Según Matthiessen y  Kirkegaard (2006), el concepto de biofumigación fue establecido en el año 1993 por Kirkegaard, quien originalmente utilizó este término para definir el efecto supresor de las especies de Brassica sobre los organismos dañinos, específicamente a través de la liberación de isotiocianatos a partir de la hidrólisis de los productos glucosinolados que caracterizan a las especies de la familia Brassicaceae. Posteriormente Bello et al. (2001), re-definieron la biofumigación como " la acción de sustancias volátiles producidas en la biodegradación de la materia orgánica en el control de patógenos de plantas" . Según estos autores la técnica incrementa su eficiencia en el tiempo cuando forma parte del manejo integrado del cultivo.

Se ha encontrado que cualquier tipo de materia orgánica puede actuar como biofumigante, dependiendo su eficacia, principalmente, de la dosis y método de aplicación.  Al respecto, Blatta (2002), señaló que el guano de murciélago, estiércol de pavo, residuos de plantas con componentes alelopáticos, entre otros, constituyen buenos materiales para la bifumigación del suelo en función de la disminución de numerosas plagas, incluyendo a los nematodos. Además, con ello se estimula la actividad microbiana en el suelo, con un incremento de poblaciones de nematodos depredadores, bacteriófagos, entre otros microorganismos beneficiosos, así como del contenido de materia orgánica.

Por su parte, Piedra-Buena et al. (2006), informaron que la biofumigación con residuos de cosecha de pimiento, fresa, tomate y pepino, combinados con residuos de la industria de jugos de naranjas y diferentes enmiendas orgánicas comerciales, aplicados a diferentes dosis, resultó efectiva en la disminución de las poblaciones de M. incognita en el suelo y del índice de agallamiento provocado por este nematodo en las raíces de tomate.

No obstante a estos estudios, los residuos de cosecha de Brassicaseas, han sido los materiales que más han ocupado la atención durante los últimos años. Según Brown et al. (1991), los productos tóxicos liberados durante el proceso de descomposición de estas plantas además de suprimir la actividad de los nematodos, influyen negativamente sobre la germinación de semillas de plantas indeseables y el desarrollo de otros fitopatógenos del suelo. Adicionalmente, Ploeg y Stapleton (2001) informaron, que la eficacia de la acción de los compuestos liberados durante la descomposición de residuos de Brócoli (Brassica oleracea var. Italica L.) sobre poblaciones de M. incognita y M. javanica se incrementa cuando la biofumigación es combinada con la solarización del suelo.

En Cuba, esta práctica no ha sido empleada a gran escala. Esto es debido, fundamentalmente, al escaso conocimiento de los productores acerca de las bondades de este método. Sin embargo, el desarrollo de la misma, sobre todo en pequeños sistemas productivos y en la producción protegida de hortalizas, puede representar una opción económicamente factible y ambientalmente sana para la disminución de las poblaciones de Meloidogyne.

De igual manera un gran número de microorganismos del suelo pueden proporcionar efectos positivos sobre el desarrollo de las plantas. El desarrollo vegetal puede incrementarse por la utilización de elementos biológicos que actúan de forma coordinada en la interfase suelo-raíz, entre estos y como factor indispensable se encuentran los hongos formadores de micorrizas arbusculares (HFMA) (Barea et al., 2002).

Las asociaciones micorrízicas desarrollan múltiples funciones, entre las que se destacan el brindar a la planta un aprovechamiento mas eficiente de la zona radical a partir de un aumento del volumen de suelo explorado, el incremento de la solubilización y traslocación de elementos nutritivos esenciales, mayor resistencia a toxinas, aumento de la tolerancia a condiciones abióticas adversas, tales como sequía, salinidad, etc. y cierta protección contra patógenos radicales (Rivera et al., 2003).

La relación de los HFMA y nematodos fitoparásitos ha recibido gran atención en los últimos años. Esto se debe fundamentalmente, a las posibilidades que ofrece el contar con organismos que atenúen el efecto negativo de los nematodos y favorezcan el desarrollo fisiológico general del vegetal (Koide y Mosse, 2004).

Aun cuando se discute acerca de los mecanismos que operan en esta relación, lo cierto es que numerosos investigadores señalan que la severidad del daño producido por los nematodos es reducida en las plantas micorrizadas (Schwob et al., 1999). A menudo la presencia de un hongo micorrízico eficaz reduce la invasión y reproducción de los nematodos (Hussey y Roncadori, 1982;). Sin embargo, en algunos casos la colonización de las raíces por las micorrizas no ha tenido ningún efecto sobre los nematodos (O´Bannon y Nemec, 1979; Saleh y Sikora, 1984) e incluso en algunas ocasiones el desarrollo de éstos se ha visto favorecido (Roncadori y Hussey, 1977).

Según Fernández et al. (2004), desde finales de la década pasada se comenzó a trabajar en Cuba en la valoración de las potencialidades del uso de los HFMA para atenuar los daños por nematodos, utilizando como modelo experimental el cultivo del plátano y los nematodos M. incognita y Radopholus similis (Cobb) Thorne, con resultados satisfactorios a escala experimental, señalando la necesidad de ejecutar experimentos de campo de mayor envergadura.