Biocontrol de Fusarium oxysporum f.sp. cepae, patógeno de suelo en cebolla con aislamientos nativos de Trichoderma de la región Patagónica Norte

Abstract

En Argentina se estima que la producción nacional de cebolla ocupa el tercer lugar, luego del poroto y la papa y alcanza las 450.000 toneladas anuales. Las principales zonas productivas son la región Norte (Santiago del Estero), las provincias de Mendoza y San Juan constituyen la región Oeste, y la región Sur, principal zona productora y exportadora, que comprende los valles irrigados del sur de la provincia de Buenos Aires y norte de la Patagonia así como parte de la zona pampeana. El destino de la producción es tanto para el mercado interno como externo, con Brasil y la Comunidad Europea como principales compradores. El cultivar "Valcatorce INTA", del tipo Valenciana, domina ampliamente la producción en todo el país. Las enfermedades que afectan al cultivo son el principal factor limitante para la producción y comercialización, la podredumbre basal de la cebolla causada principalmente por Fusarium oxysporum f.sp. cepae se considera la enfermedad clave del cultivo. De las variedades disponibles en el país, la más utilizada resulta ser sensible a esta enfermedad. A corto plazo, es decir en el mismo año de producción, reduce los rendimientos, afecta el valor comercial y aumenta los costos de producción por el uso de fungicidas. A largo plazo, se suma la pérdida de la productividad por acumulación del inóculo del patógeno en el suelo a causa de la repetición de cultivos de cebolla, y el incremento de enfermedades de postcosecha, que complican la comercialización. Entre los métodos de control para hongos del suelo, tal es el caso de Fusarium, una de las técnicas más utilizadas, y con muy buenos resultados, ha sido la desinfección de suelos con Bromuro de Metilo. El mismo se encuentra prohibido, a nivel mundial y en nuestro país, por el daño que generan sus emisiones gaseosas a la capa de ozono. Entre los métodos alternativos al uso de compuestos químicos, se puede nombrar al control biológico con uso de microorganismos antagonistas. Entre los hongos más utilizados se destacan especies del género Trichoderma, que se caracterizan por ser hongos filamentosos, oportunistas, simbiontes no patogénicos de plantas y que pueden funcionar como antagonistas de muchos patógenos de plantas, protegiéndolas de enfermedades. Poseen numerosos mecanismos de acción, entre ellos la competencia por espacio y nutrientes, la producción de metabolitos secundarios (antibiosis), el micoparasitismo y la resistencia inducida a las plantas. Dada la importancia de encontrar alternativas de manejo a laenfermedad, en este estudio regional, se planteó la obtención, identificación y caracterización cultural y fisiológica de 50 aislamientos nativos de Trichoderma sp. y su comparación con tres cepas comerciales, como potenciales antagonistas de aislamientos regionales de Fusarium sp. De cultivos comerciales de cebolla de dos zonas importantes de producción (Alto Valle de Río Negro y Neuquén y Valle Inferior del Río Negro), se obtuvieron aislamientos nativos del antagonista y del patógeno. Se identificaron los aislamientos de Trichoderma (n=50), por secuenciación parcial del gen TEF-1α como T. harzianum (22), T. longibrachiatum (16), T. citrinoviride (2), T. atroviride (1) T. gamsii (1) y Trichoderma sp (8). Por otro lado, por secuenciación del gen ITS y micromorfología, se identificaron como F. oxysporum f.sp. cepae a los aislamientos nativos más virulentos causales de la enfermedad. La capacidad antagónica de Trichoderma se evaluó in vitro frente a dos de los aislamientos más agresivos de F. oxysporum en cultivos duales, cultivos enfrentados y crecimiento a diferentes temperaturas. Se destacaron seis aislamientos nativos de Trichoderma por mayores porcentajes 1de inhibición del crecimiento del patógeno, mayor velocidad de crecimiento a 21°C y crecimiento negativo a 37°C. En invernadero, se evaluó la aplicación de estos 6 aislamientos para controlar la infección de F. oxysporum f.sp. cepae en los plantines de cebolla en los momentos de siembra y trasplante. En el primer caso, se destacó T. harzianum s.l. (T21) por colonizar las raíces de las plántulas de cebolla y presentar los mayores valores de disminución de la enfermedad (24,3%). Al momento del transplante, los valores de infección por el patógeno en ausencia de Trichoderma llegaron al 30%, mientras que en presencia del antagonista el porcentaje de infección disminuyó a valores cercanos al 15%. Además, el aislamiento nativo de T. harzianum s.l. (T21), se destacó por su efecto en el aumento del 40% en el peso fresco de las plantas. Por otro lado, el tratamiento inoculado con el aislamiento comercial “TC3” (Trichoderma atroviride), obtuvo un aumento importante en el peso fresco (43%) y largo de raíces. Se estudiaron los posibles mecanismos de acción de los antagonistas seleccionados. La prueba de uso de micoparasitismo como forma de control de patógenos dio negativa, por lo cual, no es uno de los mecanismos utilizados por estos aislamientos. Se observó una clara competencia por hierro, principalmente por el aislamiento T. harzianum s.l. (T21); y por fuentes carbonadas, no así cuando se evaluaron distintas fuentes nitrogenadas. Es por esto que se concluye que el mecanismo más utilizado durante el antagonismo es la competencia por espacio y nutrientes. Si bien se requieren de nuevas evaluaciones a campo, se demostró la capacidad de aislamientos nativos para controlar esta enfermedad en el cultivo de cebolla.

It is estimated that onion production in Argentina occupies the third place after beans and potatoes and reaches an amount of 450,000 tons per year. The major productive areas are the north region (province of Santiago del Estero), the provinces of Mendoza and San Juan in the West region, and the South region, which is the main producer and exporter and comprises the irrigated valleys to the south of the Province of Buenos Aires, and North Patagonia as well as part of the Pampean region. The produce is commercialized in both internal and external markets, being Brasil and the European Community the principal buyers. “Valcatorce INTA” cultivar, a “Valencian” onion type, widely dominates production throughout the country. The diseases affecting this crop are the main limiting factor for production and commercialization. Onion basal rot caused mainly by Fusarium oxysporum f.sp cepae is considered the most important disease of this crop. Of all the varieties available in the country, the one that is most widely used is susceptible to this disease. In the short-term, (in the same production year) the disease reduces yield, affects the market value of the produce, and increases costs of production due to the use of fungicides. In the long-term there is a loss of productivity due to the presence of the inoculum in the soil owing to onion monoculture and an increase in postharvest diseases which complicates commercialization. Among the methods used to control soil fungi (as is the case with Fusarium) one of the most widely used and more efficient techniques has been soil disinfection with Methyl Bromide. The use of this product is forbidden around the world and in our country, due to the damage caused by its gaseous emissions to the ozone layer. Biological control with the use of antagonist microorganisms is one of the alternative approaches to the use of chemical compounds. Among the most commonly used fungi are species of genus Trichoderma, characterized by being filamentous, opportunistic, avirulent plant symbionts that are capable of acting as antagonists to many plant pathogens, protecting them from diseases. They have several mechanisms of action, including competition for space and nutrients, the production of secondary metabolites (antibiosis), mycoparasitism and induced resistance to plants. Considering the importance of finding alternatives for the management of this disease, this regional study was conducted in order to achieve the identification and the cultural and physiological characterization of 50 native isolates of Trichoderma sp. from the region, and also a comparison of three commercial strains as potential antagonists of regional isolates of Fusarium sp. Native isolates of the antagonist and the pathogen were obtained from commercial onion crops produced in two important areas (Alto Valle of Río Negro and Neuquén and Valle Inferior of Río Negro). Trichoderma isolates (n=50) were identified by partial sequencing of the gene TEF-1α as T. harzianum (22), T. longibrachiatum (16), T. citrinoviride (2), T. atroviride (1) T. gamsii (1) and Trichoderma sp (8). On the other hand, F. oxysporum f.sp cepae were identified by sequencing the gene ITS and micromorphology as the most pathogenic isolates causing the disease. Antagonistic capacity was evaluated in vitro against two of the most aggressive isolates of F. oxysporum in dual and confronting cultures and the growing capacity was evaluated at different temperatures. Six native isolates of Trichoderma were found remarkable because of greater percentages of inhibition of pathogen growth, higher growing rate at 21 °C and negative growth 4 at 37°C. In the greenhouse, the application of these six isolates to control infection of F.oxysporum f.sp cepae on onion seedlings was evaluated at planting and transplantation. In the first case, it was found that T.harzianum s.l. (T21) stood out for colonizing onion seedling roots and showing the greatest values as regards disease reduction (24.3%). At the time of transplantation, the values of pathogen infection in the absence of Trichoderma reached 30%, whereas in the presence of the antagonist the percentage of infection decreased to values close to 15%. In addition, it was found that the native isolate of T.harzianum s.l. (T21) had as effect a 40% increase of fresh weight of the plants. On the other hand, the treatment inoculated with the commercial isolate “TC3” (Trichoderma atroviride), produced an important increase in fresh weight (43%) and root length. The possible mechanisms of action of the selected antagonists were studied. The test evaluating the use of mycoparasitism as a form of pathogen control gave a negative result, and therefore this is not a mechanism used for these isolates. While a clear competence for iron was observed, especially by the isolate T.harzianum s.l. (T21), and for carbonaceous sources, this was not the case when various nitrogen sources were evaluated. This is the reason why it is concluded that the most widely used mechanism during antagonism is competition for space and nutrients. Even though new field evaluations are required, the capacity of native isolates to control the disease in onion crops was demonstrated