Los nematodos parasitos del cafeto

Benoît BertrandFrançois AnthonyHervé EtienneEdgardo AlpizarPhilippe LashermesLuc Villain

Breve historia delCafé y de los nematodos

Diversidad de las especies de café

Plagas/ enfermedades presentes en Africa

Trachéomycosis

Roya

Colletotrichum kahawae

Broca

Nematodos

El cafeto / Los nematodos nativos de America

Especies polífagos: arboles nativos, malezas, tomate, chile….

Classificacion de los principales nematodos fitoparasitos:Phylum: NematodaClasse: SecernenteaOrdem: Tylenchida, (Aphelenchida, Dorylaimida, Diphterophorina)Famílias: Pratylenchidae, Meloidogynidae, Heteroderidae

Nematoides = Grupo importante : 2° después de los insectos- Vida libre (mar, aguas dulces, materia organica)- Parasitos de animales (Insectos ... Mamíferos)- Parasitos de plantas

Pérdidas economicas : banano, papas, frutales, sugar beet, hortalizas.Los nematodos mas importantes para el café :- Nematodos agalladores Meloidogyne spp. - Nematodos lesionadores Pratylenchus spp.

Nematodos agalladoresSintomas faciles de reconocer :Producion de agallas ---corchosis

M. paranaensis M. exigua

Lesionador : sintomas no caractéristicos

⇒ presencia subestimada

Nematodos lesionadores (Pratylenchus)

Modo de alimentacion de los nematodos de plantas

Estilete:- Penetracion en la raiz- Fora la células- Excrecion de enzimas- alimentacion (succion)

Aparato sensorialModo de orientacion

Exsuda de la planta

PlantaQuimioreceptores

del nematodo

Los dos principales generos de nematodosdel cafeto : biologia diferentes

Nematodos de lesionesPratylenchus spp.

migratórios

Nematodos de agallasMeloidogyne spp.

sedentários

j2

j3

j4

♂+♀

j2

j3

j4

♀

♂Consequenciassobre las estratégias de control

Gran diversidad interespecificadentro de cada uno de esos generos

Meloidogyne spp.Nematodos de agallas

M. incognita Brasil (Paraná, São Paulo)ampliamente distribuido entre los trópicos sobre otros cultivos. Pb de identificacion

M. paranaensis Brasil (Paraná, São Paulo, Minas Gerais), Guatemala

M. exigua Brasil (Minas Gerais, Rio de Janeiro), espécie americana : presente en muchospaises de los trópicos americanos.

M. coffeicola Brasil (Parana, São Paulo, Minas Gerais)

Meloidogyne incognitaDistribucion: ?- en café : Brésil (Parana, San Pablo)

Diversidad intraespecifica:- Razas fisiologicas (4):

r1 & r4 poco patogenicasr2 & r3 muy patogenicas

Nematodos polifagos

Meloidogyne exigua- Especie americana- La mas encontrada en café : de Brazil hasta Centro América- La menos agresiva dentro de las especies de café- Diversidad intra-especifica (?)

Conviviencia possible con manejo adecuado

Meloidogyne paranaensisDescripcion reciente en café en el Parana, Brazil (Carneiro, 1996)

Sintomas de corchosis (Associacion nematodo + Fusarium ?)

W. Gonçalves

Distribucion : - Brazil [Parana, San Pablo y ahora Minas Gerais- Guatemala :- Hawaï: M. konaensis (Eisenback et al. 1995) sur café (responsable de la corchosis /café ????)- Mexico Chiapas : Corchosis a Xalapa ? M.i. ou M.p. ?

Guatemala Brésil

Meloidogyne arabicidaEspecie unicamente presente en Costa Rica

Problematica similar a M. paranaensis:- Etiologia / fuerte poder pathogenico

Gracias a nuevas herramientas se extiende losconocimientos sobre la diversidad de los Meloidogyne sppparasitos de los cafetos

Descripcion recientede M. izalcoensis

en el Salvador

Meloidogyne sp.« pseudoarenaria »

en Guatemala

Pratylenchus spp. nematodos de las lesiones

P. brachyurus : Partenogenetico

“P. coffeae”: Complejo de especies/

en Guatemala: P. coffeae >>> 4 especies

P. jaehni : Principal parasito de la Citricultura paulistaMisma espécie en café?

Otras espécies ???

Pratylenchus causa importantes danos en viveros y/oplantaciones de Coffea arabica en muchos paises (Sur-EsteAsia e CentroAmerica).

Recientes observaciones de Pratylenchus sp. Con alto gradode patogenicidad en C. arabica en Brazil (Sao Paolo state).

Importante daño en C. canephora cv. Robusta en Indonesia.

100Control

200 400

Pratylenchus inoculum

2 especies collectadas sobre café en Guatemala.Las dos presentan un alto nivel de patogenicidad en C. arabica.

Epecie 1≈ P. pseudocoffeae

Especie 2≈ P. coffeae

slm

sll

dl

slm

sll

d

dl

N°2 Buena Vista

N°4 Moca

N°1 Chamtaca

N°3 Chitalon

Pratylenchus pseudocoffeaePratylenchus gutierrezi

Pratylenchus coffeaePratylenchus loosi

anocampos laterales

ano

campos laterales

ano

campos laterales

ano

campos laterales

N°2 Buena VistaN°4 Moca

N°1 ChamtacaN°3 Chitalon

P. pseudocoffeaeP. loosi P. coffeae

10 µm

N°2 Buena Vista

N°4 MocaP. pseudocoffeaeP. gutierrezi

P. coffeae

N°1 ChamtacaN°3 Chitalon

Test Chit ChamMoca

Test Chit Moca

Table 1. Main species of root-knot nematodes observed on C. arabica in Latin America and classed according to the nature of the damage severity: + = existence of galls and decrease in

production; ++ = existence of galls, necrosis and generalized weaking of the tree with some tree deaths; +++ = existence of galls and corky roots (‘corchosis’), generalized weakening of the tree

followed by death.

Species Countries

where

reported

Importance of distribution Damage

severity

Pathogens associated

with symptoms

References

M. exigua Brazil

Venezuela

Colombia

Costa-Rica

Nicaragua

Honduras

Widely distributed

Widely distributed

Widely distributed

Widely distributed

Widely distributed

Widely distributed

+ none Lordello (1972)

Esbenshade & Triantaphyllou (1985)

Flores & López (1989)

Hernandez et al (2004a)

M. arenaria El Salvador Limited ++ none Bertrand et al (2000b)

M. izalcoensis El Salvador Limited ++ ? Carneiro et al (2005)

Hernandez et al (2004a)

M. arabicida Costa Rica Very limited +++ Fusarium oxysporum López & Salazar (1989)

Bertrand et al (2000a)

M. incognita Brazil

El Salvador

Puerto Rico

Hawaii

large

limited

limited

limited

+++ Fusarium oxysporum

Esbenshade & Triantaphyllou (1985)

Carneiro et al (2000)

Negron et al (1989)

M. paranaensis Brazil

Guatemala*

Hawaii

Large

Large

Large

+++ Suspected

Suspected

Suspected

Carneiro et al (1996)

Carneiro et al (2004)

Nematodos en América Latina

Brazil – Guatemala- Salvador- Hawaï: Problemas importantes y graves

Costa Rica/Mexico: Problemas importantesTiende a ser grave (M. arabicida)

Nicaragua- Honduras- Colombia-Venezuela –Peru : Problemas menores

Explicaciones:

a) Intensificación del cultivo

b) Viveros

Perdidas y daños

01000200030004000500060007000

1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2Poblaciones promedias de Pratylenchus

durante los 3 años anteriores a las cosechas

Relacion entre produccion eNiveles de populacion de Pratylenchus sp.

Parasito altamente nocivo

Pro

ducc

ion

(kg

de c

afé

cere

za/ h

a)

Parasito altamente nocivo

Y = - 6232 * X + 13180r2 = 0,87 ; P = 0,001

Datos requeridos para una evaluacióncuantitativa de las pérdidas

A nivel nacional: Estimar las superficies

Zonas de producion de café

Pratylenchus + Meloidogyne

PratylenchusMeloidogyne

1 - 5 fincas5 - 10 fincas10 - 20 fincas> 20 fincas

Distribucion geográfica de los generosPratylenchus y Meloidogyne en café

Número de propriedades agrícolaspor departamento (= província)

Laboratório de diagnóstico de ANACAFE

N

Solamente agallas ?

Agallas con ‘corchosis’ ?

Necrosis ?

Sintomas poco grave a muy grave

A nivel de la finca: establecer los sintomas a travésde un examen visual

Por cada tipo de sintomatologia, establecer una escala de daños

Escala de 0-5 por ejemplo

Al nivel de la finca: evaluación cuantitativa de las pérdidas

Estimación de las areas infestadas dentro de la fincaEstimación de la intensidad de la infestación

Ecuación% de perdidas= (N2V2+N3V3+N4V4+N5V5) - N1V1 x 100

N5V5

Por lote de 20 arboles y 5 veces por /ha

Valor V Condición Número plantas(N)

V1 Ningún sintoma

Amarillamiento

Malnutricion y sintomasradicales

No produce

Planta muerta

N1

V2 N2

V3 N3

V4 N4

V5 N5

Estimar los niveles de infestacion

- Muestra para análisis en laboratorio :

1, 10, 100 gramos de raices infestadas ?

+ x 20

Tomar en cuenta los metodos para conteos

Centrifugation-flottation (laborious)Nebulization method (2-3 conteos/8-12 dias). Mejor extracción.

Interpretar un analisis de nematodosTable 1: Statistical parameters for Pratylenchus spp. and Meloidogyne sp. populations in the two study plots

Guatemala Costa Rica

Pratylenchus M. paranaensis Pratylenchus M. exigua

Number 100 100 327 327

Mean 188.54 53.03 55.02 1745.12

Variance 41669 18873 5914 1931783

Standard deviation 203.11 136.69 76.91 1389.89

Minimum 0 0 0 74

Maximum 957 868 444 5700

Perdidas Muyimportantes

Muyimportantes

Pocoimportante

15-20% producción

0

100

200

300

400

500

600

700

0

100

200

300

400

Année 4

0

200

400

600

800

1000

0

200

400

600

800

1000

J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D

Année 2 Année 3Année 1

PS

PS1

PS2

PL

PL

PL

PLPS

PS

PS1

PS2

PS2

PS1PLPS2PS1

PL

BNLA S O N D J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D J F M A M J J

Année 2 Année 3Année 1

BNL BNL BNL

BNL BNL BNL

Tomar en cuenta las dinamicas anuales de populacionesN°2 Buena Vista 450 m

N°4 Moca 1200 mCum

ulat

ivo

quin

cena

l de

lluvi

as(m

m)

Nem

atod

os/ g

ram

o de

raiz

Meloidogyne exigua. Dinamica Heredia (Costa Rica), agosto 2001 - Agosto 2002.

Evolution of M. exigua population under field conditions (Trial 2). Average number of individuals / g root on young trees (planted in June 2001) of two

Arabica varieties: susceptible homozygous cv. Catuai and intermediate resistant Xw F1 hybrid clone at “La Hilda” State, Poas de Alajuela, Costa Rica (sampling

was assessed in December of years 2002 – 2004).

0

1000

2000

3000

2002 2003 2004 2005

Year

M. e

xigu

a in

divi

dual

s / g

root

Catuai (S)

Xw Hybrid (IR)

Interpretar un analisis de nematodos: Variaciónes anuales, funcción al desarollo de la planta…

Tomar en cuenta la evolución de los daños

Nem/10 g de raiz

1000-10000

2000-15000

4000-12000

500-3000

-1,2

-1

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

-1 -0,5 0 0,5 1 1,5

P2M2

M1

M3P1

P3

Relaciones entre populaciones de M. exigua e Pratylenchus sp. (Costa Rica)

En ciertas fincas, tomar en cuenta las competiciones entrelos dos generos dentro de las parcelas estudiadas

Estrategias de lucha1 - Agronomicas

Estrategias de lucha agronomica

Rotación de cultivo2 años son necesarios. Cultivar con frijol, sorgho,

higuerilla (imún), arachis pintoide

Viveros sanosSustrato inerte: libre de nematodosBolsa = riesgo de tierra infestada

Ojo ! viveros comerciales de bolsa: verificar presencia de nematodos

Base del Manejo agronomico para cafetalesestablecidos infestados

Los nematodos compiten para el Crecimiento

Azucares translocation N & Ca translocationReduccion de la absorpción de Zinc, Cobre, Fe..

Incrementar la fertilización ?Aliviar los estrés…

Intensificacion = fragiliza el sistema de produccion

heterogeneidad(diversidad)

rotacion

Menos estrès

homogeneidad(uniformidad)

monocultivo

Aumenta los estrés

Productividad debil pero estable(menos quimicos)

Productividad elevada pero fragil(mas quimicos)

Cuando ‘aliviar’ el estrès ?

30 120 150 180 210 24060 90

ST7ST6ST5ST3ST2 ST4ST1

pse

pc

30 120 150 180 210 24060 9030 120 150 180 210 24060 9030 120 150 180 210 24060 90

ST7ST6ST5ST3ST2 ST4ST1

pse

pcpse

pc

Pericarp maturationDevelopmentof the endosperm

Developmentof the perisperm

30 120 150 180 210 24060 90

ST7ST6ST5ST3ST2 ST4ST1

pse

pc

30 120 150 180 210 24060 9030 120 150 180 210 24060 9030 120 150 180 210 24060 90

ST7ST6ST5ST3ST2 ST4ST1

pse

pcpse

pc

Pericarp maturationDevelopmentof the endosperm

Developmentof the perisperm

30 120 150 180 210 24060 90

Stage Name:

Time (days) :

ST7ST6ST5ST3ST2 ST4ST1

pse

pc

30 120 150 180 210 24060 9030 120 150 180 210 24060 9030 120 150 180 210 24060 90

Stage Name:

Time (days) :

ST7ST6ST5ST3ST2 ST4ST1

pse

pcpse

pc

Pericarp matuDevelopmentof the endosperm

Developmentof the perisperm

30 120 150 180 210 24060 90

Stage Name:

Time (days) :

ST7ST6ST5ST3ST2 ST4ST1

pse

pc

30 120 150 180 210 24060 9030 120 150 180 210 24060 9030 120 150 180 210 24060 90

Stage Name:

Time (days) :

ST7ST6ST5ST3ST2 ST4ST1

pse

pcpse

pc

Pericarp matuDevelopmentof the endosperm

Developmentof the perisperm

Proteger el suelo,

Mantener humedady evitar la destrucción de la materia organicadurante la épocaseca

Aplicar nutrientes

Apenas las primeras lluvias

Micorizas

Cafeto

Sistemaradicular

Características del suelofísicas

químicasmicrobiológicas

= FertilidadComunidad

denematodos

Microclima reguladode la plantación

Sombra

Programasde fertilización

Fertilizaciones con NitrógenoAbonos orgánicos

Control del pH

Regulador de las agresiones climáticas(temperaturas extremas, higrometrías bajas)

Aporte deMateriaorgánica

Micro- flora y faunaantagonistas

Aporte de Materiaorgánica

Abonos orgánicos

Nutrición

Fisiología de la planta

Resistenciaa nematodos

Micorizas

Cafeto

Sistemaradicular

Características del suelofísicas

químicasmicrobiológicas

= FertilidadComunidad

denematodos

Microclima reguladode la plantación

Sombra

Programasde fertilización

Fertilizaciones con NitrógenoAbonos orgánicos

Control del pH

Regulador de las agresiones climáticas(temperaturas extremas, higrometrías bajas)

Aporte deMateriaorgánica

Micro- flora y faunaantagonistas

Aporte de Materiaorgánica

Abonos orgánicos

Nutrición

Fisiología de la planta

Resistenciaa nematodos

Manejo integrado

Productos quimicos o biologicos

Extractos de planta (?)Bacterias (en estudio)NematicidasToxicidad elevadaCostos elevadosBaja eficiencia en cafetales establecidos

Lucha genética a travde cultivares resistentes

és

Arabica

cultivados

Susceptible a todos los nematodos

Arabica

Silvestres

Susceptible a Exigua

Existe R a Arabicida e

Paranensis

Catimor

Sarchimor

Existe R a Exigua

Robusta

Resitente o Tolerante a todos los nematodosMeloidogyneconocidos

Susceptibles a Pratylenchus Tolerantes a Pratylenchus

Híbrido F1 tienen R a Exigua

y Paranaensis

X

Resumén de varios años de pruebas de resistencia

Resistencia a Pratylenchus:Alto grado de patogenecidade , sobre todos los cultivares de C. arabica o los cafetos de Etiopes o Yemen.

Injertacion sobre C. canephora (40 años en Guatemala)

Lucha genética empirica sin seleccion pero buenosresultados en el campo contra Pratylenchus spp.

Efficiencia de la injertacion sobre C. canephorapara el control de Pratylenchus sp. 1

0

10

20

30

40

50

60

70

Ungraftedwithout chemical

Ungrafted withchemical

Grafted withoutchemical

Grafted withchemical

Prat

ylen

chus

root

den

sity

/ g

Average of Pratylenchus density in rootsfrom year 2 to year 6 after planting

0

5

10

15

20

3 4 5

Harvests (years after planting)

Yiel

d (x

1000

kg

per h

a)

Ungrafted without chemical Ungrafted with chemicalGrafted without chemical Grafted with chemical

a

b

bb

bb b

aa

aa

a

Productividad de injertado vs no-injertado

0

10

20

30

40

50

60

92 93 94 95 96 97 98

Years

Pla

nt m

orta

lity

rate

(%)

Ungrafted without chemical Ungrafted with chemicalGrafted without chemical Grafted with chemical

a

b

b

b

b b

bc

a

a

n.s.

a

c

cb

b cb

Mortalidad

Desarollo de una variedad porta-injerto(1990-1999)

La variedad Nemaya

Pruebas de resistencia a Pratylenchus sp. 1a 5 descendencias de C. canephora

Root damage and Pratylenchus reproductive fitness

0102030405060708090

100

T 3755 (1-1)

T 3753 (1-1)

T 3754 (1-1)

T 3759 (2-2)

T 3751 (1-2)

CATUAI

Progeny Females

Nec

rose

d ro

ots

(%)

0200400600800100012001400160018002000

Nem

atod

es/g

of r

oots

C. Canephora progeny females

120 dpi (Pi = 100)

T 3751 (1-2) :Resistente a differentes Meloidogyne agalladores:Meloidogyne spp. from BrazilMeloidogyne spp. from Guatemala and Salvador

T 3561 (2-1) :Origin of rootstock cv. Apoata en Brazil

Resistente a M. incognitaResistente a differentes agalladores de Centro America

Meloidogyne spp. de Guatemala y SalvadorM. arabicida y M. exigua de Costa Rica

T3751 x T3561 = cultivar “Nemaya”Hibrido de Canephora resistente a

nematodos

X

Parallel selection scheme for resistance to RKN

Variedad porta-injerto ‘Nemaya’

Variedad multi-resistente

Variedad porta-injerto ‘Nemaya’

Ungrafted coffee trees

Grafted coffee trees

Descendencias de Nemaya vs Robusta no seleccionado

0

1

2

3

4

5

6

Caturra "Robusta" T3561 (2-1) x T3751 (1-2)

T3751 (1-2) x T3561 (2-1)

Pf (t

hous

ands

)a

b

c

b

Nemaya progenies

4 month PlantletsInoculum : 600 nematodesEvaluation at 90 dpi

0

20

40

60

80

100

120

0 20 40 60 80 100 120

Hours after inoculation of 300 nematodes

Nem

atod

es in

root

s

Pratylenchus sp.1 / Catuai Pratylenchus sp.2 / CatuaiPratylenchus sp.2 / Nemaya Pratylenchus sp.2 / Nemaya

a aa

a

a

b b b b b bb

Dinamica de penetracion de 2 Pratylenchus spp.sobre C. arabica vs C. canephora cv. Nemaya

Presencia de muchos polyfenoles en raices de cv. Nemaya (nunca observado en raices de C. arabica)

sin nematodos

Factor de resistencia constitutiva a Pratylenchus.

Recomendaciones para el uso de variedadesresistentes en Nicaragua

En Nicaragua las infestaciones solamente con M. exiguason frecuentes:

En caso de infestación con M. exigua solamente: algunas variedades Sarchimor e los F1 siguientesson resistentes.

Resistentes Susceptibles

IAPAR59 – T5296H1, H10, H4

CR95, T5175, Geisha, Caturra, Bourbon, Catuai,

Figure 4 Evolution of M. exigua population under field conditions (Trial 2). Average number of individuals / g root on young trees

(planted in June 2001) of two Arabica varieties: susceptible homozygous cv. Catuai and intermediate resistant Xw F1 hybrid

clone at “La Hilda” State, Poas de Alajuela, Costa Rica (sampling was assessed in December of years 2002 – 2004).

0

1000

2000

3000

2002 2003 2004 2005

Year

M. e

xigu

a in

divi

dual

s / g

root

Catuai (S)

Xw Hybrid (IR)

Comparación Hibrido H1 con Catuai…

En caso de infestaciones fuertes con Pratylenchus solo o con Meloidogyne:Injertar sobre Nemaya (si no hay: Robusta comun).

En baja altura (inferior a 900 metros sobre nivel del mar) con on sin nematodo: injertar

Recomendaciones para el uso de variedades resistentesen Nicaragua

- >>>> Probabilidades bajas de erosion de resistencia- Expression de los factores de resistencia no

dependen de las condiciones ambientales

Para nuevas plantaciones o renovacion : usar solamente viveros libres de nematodos

Optimizar el estado fisiológico de los cafetos : Manejo Agronomico adecuado

Uso de variedades Resistentes

Semis en boîtes Magenta

Inoculacion precoz a 12 dias

Inoculacion tardia a 60 dias

Évaluation à13 semaines

Évaluation à8 semaines

Évaluation à13 semaines

Évaluation à8 semaines

Perspectivas mediano plazo: nuevas fuentes de resistencia

Perspectivas: mejor conocimiento de los factores de R

Cultivo de raices

Transformacion genetica de raices(Agrobacterium rhizogenes)

Perspectivas : Porta injertoOGM ?

Junio 2005

GUS (+++)

Octubre 2006 Agallas de M. exigua(diciembre 2006)

GUS (+++)

GUS (+++)

GUS (++) GUS

(-) GUS (++)

clone X4 (plante composite)

Inoculacion de nématodos

-0,05

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

NTC Z2

2

X27

X1

X23

X6

X4

X11

X39

Y3

Z20

X26

X38

Y4

Z21

cr-3

2 Z3 Z6 Y6

cr-1

3

Coffee Hairy-root clones

GU

S ac

tivity

(nm

ol M

U/m

in/m

g pr

otei

n)

Analisis funccional

Perspectivas

Localisacion expresion p35-GFP pormicroscopia confocal

Tejido poco diferenciadoTejido differenciado

GFP (+++)

GFP (+)

Expresion homogenea en tejidos no diferenciados

Expresion heterogenea en tejidos diferenciados

Perspectivas