La información que se presenta en este documento, corresponde a resultados experimentales de diferentes trabajos de investigación realizados en la Disciplina de Fitopatología de Cenicafé (Años 1998-2003), los cuales fueron cofinanciados con recursos de la Comunidad Europea (CONTRACT ERBI C18 CT97-0208 097, titulado: “Alleviating abiotic and biotic soil constraints by combining Arbuscular Mycorrhizal Fungi with Banana and Plantain micropropagation systems”). Experimentos en condiciones de invernadero y de campo (tesis de grado y otros experimentos) son el soporte fundamental de los resultados que en forma resumida se presentan.
La primera actividad que se realizó, fue un estudio relacionado con la búsqueda de especies nativas de MA en los cultivos de plátano y banano, dirigidos por investigadores pertenecientes a diferentes Instituciones partici- pantes en el proyecto en mención. Las especies fueron aisladas de Martinica, Guadalupe, Cameroon, Islas Canarias, Colombia y Cuba. Esporas pertenecientes a los géneros Glomus (G.mosseae, G. caledonium, G. intraradices, G.versiforme, G.macrocarpum, G. manihotis, G. spurcum, G. aggregatum, G. fistulosum, G. proliferum, G.geosporum, G. claroideum, G. etunicatum), Entrophospora (E. colombiana), Acaulospora (A. rhemii, A. dilata- da, A.sieverdingii), Scutellospora (S. dipapillosa, S. heterogama), Gigaspora spp y Sclerocystis spp., fueron identificadas (Declerck, 2001).
En Colombia, esporas pertenecientes a los géneros Glomus, Scutellospora, Acaulospora, Gigaspora y
Entrophospora fueron aisladas e identificadas de raíces de plátano (Dominico-Hartón, Dominico y Hartón) y banano (Valery, Gran Enano, Williams, Bocadillo y Gross Michel) cultivados en los Departamentos de Caldas, Quindío, Risaralda, Valle, Tolima y Antioquia. Este resultado mostró no solo una alta presencia y diversidad de estos hongos en los suelos cafeteros asociados a estos cultivos, sino también que las Musáceas pueden ser consideradas como un cultivo altamente micotrófico. En estos muestreos se logró la identificación de una nueva especie perteneciente al género Scutellospora (Declerck, 2003). Los muestreos realizados en las raíces de esas plantas cultivadas mostraron niveles de colonización muy significativos por tratarse de especies nativas. Estos valores tuvieron un mínimo de 8% y máximo de 94%. El valor promedio fue de 56% (Jaramillo y Rivillas,
2001).
Basados en la información obtenida de esos muestreos de MA nativas, se consideró prioritario realizar estudios cuyos objetivos fueran evaluar el efecto de la inoculación temprana de especies de MA buscando beneficios en el crecimiento de las plantas y su opción como alternativa para el manejo de patógenos radicales. En este sentido, en plantas micropropagadas de las variedades de plátano Dominico Hartón y banano Gran Enano, cuando las especies introducidas Glomus manihotis, Glomus fasciculatum y Glomus fistulosum, solas o en mezcla, se asociaron con el sistema radical de estas plantas desde la fase de adaptación y endurecimiento, significativos beneficios se obtuvieron en el crecimiento de las plantas y nutrición de éstas, con el fin de preparar una planta en buenas condiciones en su desarrollo y sanidad para enfrentar condiciones adversas tanto bióticas como abióticas, al momento del transplante a condiciones de campo. El sustrato de siembra que se utilizó en este experimento, al igual que en todos los demás, fue una mezcla de suelo obtenido de la Estación Central Naranjal, con un contenido promedio de materia orgánica de 12,2% y textura franco-franco arenoso. A este suelo se le mezcló un material inerte, derivado de cenizas volcánicas (Lapilli). Además se le adicionó turba (T), que es un producto comercial (Growing mix 2) que se utiliza como mejorador de sustratos. La mezcla final, se realizó en iguales proporciones de volúmen (1:1:1), con el fin de crear unas condiciones físicas óptimas para el desarrollo de las plantas. El material vegetal se sembró en bolsas plásticas (41 X 30 cm) de 10kg de capaci- dad, con el fin de permitir un desarrollo normal del sistema radical de las plantas durante el tiempo de permanen- cia de éstas en el sitio del experimento. Se utilizaron 20g por cada especie de micorriza arbuscular (inóculo completo), el cual contenía diferentes propágulos del hongo (esporas, raíces colonizadas y micelio). En los tratamientos con dos especies se utilizó 10g de inóculo por especie de MA y cuando se mezclaron las tres especies se utilizaron 7g por especie. El sistema de adaptación de esas plantas exigió un manejo riguroso del riego, el cual se realizó desde el momento del transplante de las plantas in vitro (cada hora) hasta la semana sexta (cada 2 días). A partir de la semana 7, se inició la fertilización con la solución nutritiva de Hoagland´s, con una concentración ¼ Molar (0,25) la cual se aplicó una vez por semana (100 mL/planta), y de la semana 16 hasta el final del experimento se aumentó a 200 mL/planta. Se realizaron dos evaluaciones de las variables de respuesta y complementarias con muestreos destructivos, a los 3 (Etapa I) y 7 meses después del transplante (Etapa II).
La información de este experimento corresponde a la segunda evaluación realizada al final del mismo. En esta etapa, se presentaron diferencias estadísticas en plátano en la variable colonización entre tratamientos. El valor más alto de colonización radical, lo presentó el tratamiento con la mezcla de G. fistulosum + G. manihotis (84%).
El valor más bajo (38%), fue para el tratamiento con G. manihotis (Tabla 1). Los demás tratamientos no presentaron diferencias estadísticas entre ellos. La efectividad de la mezcla G. fistulosum + G. manihotis en la colonización radical de plantas de plátano tuvo relación directa con la eficiencia simbiótica de ésta, ya que tanto en la Etapa I como en la Etapa II, los porcentajes de colonización producidos por esta mezcla fueron los más altos y el incremento en el crecimiento y desarrollo de las plantas presentó promedios altos en las variables evaluadas. Entre las especies G. fistulosum y G. manihotis, se presentó un efecto de sinergia el cual influyó en la
Tabla 1. Colonización radical en plantas de plátano (Etapa II)
Tratamientos Colonización (%) Glomus fasciculatum 67 ab Glomus fistulosum 57 ab Glomus manihotis 38 b G. fasciculatum + G. fistulosum 47 ab G. fasciculatum + G. manihotis 79 ab G. fistulosum + G. manihotis 84 a
G. fasciculatum + G. fistulosum + G. manihotis 80 ab
Valores seguidos de la misma letra no son estadísticamente significantes. Tukey 5%
Las micorrizas arbusculares utilizadas en este estudio, ocasionaron efectos positivos en el crecimiento y desa- rrollo de las plantas de plátano, con una alta dependencia de éstas a la condición micorrícica ya que requieren asociarse a estos hongos para poder alcanzar su máximo desarrollo. En la Etapa II, la prueba de comparación de promedios (Tukey al 5%), mostró
diferencias estadísticas significativas a favor de las plantas tratadas con las MA (solas o asociadas), en la mayo- ría de las variables de crecimiento evaluadas.
La tendencia en las etapas I y II fue similar, ya que G. fistulosum entre es- pecies, presentó el mejor efecto en el incremento del crecimiento de plantas de plátano; sin embargo, la mezcla G. fasciculatum + G. manihotis superó los promedios alcanzados por G.
fistulosum y las demás mezclas, en la mayoría de las variables de crecimiento evaluadas.
En la variable peso seco del sistema radical, la especie G. fistulosum, y las mezclas G. fasciculatum + G. manihotis
y la de las tres especies, obtuvieron los valores más altos (18,59; 17,36 y 16,67g, respectivamente) compara- dos con el testigo (6,23g). La mezcla G. fasciculatum +G. manihotis presentó los mayores promedios en la producción de biomasa (61,33g), comparadas con el promedio de las plantas sin inocular, que alcanzaron los valores más bajos (14,33g).
En banano, G. fistulosum fue la más eficiente especie en el incremento del crecimiento y desarrollo vegetativo de las plantas y al ser comparada con las mezclas, también mostró la misma tendencia. Este resultado fue consistente tanto en la etapa I como en la II. Sin embargo, en la etapa I, esta especie fue la menos efectiva colonizando las raíces de estas plantas (44%). Entre mezclas, la de mejor comportamiento en las variables de crecimiento fue G. fistulosum + G. manihotis, tratamiento que le siguió a los valores alcanzados por G. fistulosum.
Los valores de las mezclas (a excepción de la mezcla G. fasciculatum +G. fistulosum), no presentaron diferen- cias estadísticas, aunque las plantas tratadas con la mezcla mencionada anteriormente fueron las más vigoro- sas.
En la Etapa II, el efecto benéfico en el crecimiento y desarrollo vegetativo de las plantas de banano inoculadas con las MA solas o asociadas se expresó mejor a través del tiempo, ya que éstas en la medida en que es continua la actividad simbiótica, las plantas toman ventaja en su crecimiento comparadas con las plantas que no están asociadas con estos hongos, comportamiento que también se presentó en el cultivo de plátano, especial- mente en la Etapa II. En las mezclas, el tratamiento con las tres especies de micorrizas arbusculares (G. fasciculatum, G. fistulosum y G. manihotis), mostró la mejor tendencia en el crecimiento de las plantas. Los resultados de esta investigación mostraron el beneficio en el incremento del crecimiento de las plantas de banano tratadas con las especies de micorrizas arbusculares y las mezclas de estas a través del tiempo, com- paradas con las plantas que no tuvieron la adición de las MA (Figuras 1, 2).
En relación con los contenidos de nutrimentos en los cultivos de plátano y banano, hubo un incremento signifi- cativo en la absorción de fósforo, en las plantas tratadas con las MA (solas y asociadas), comparadas con las plantas que no tuvieron la adición de estos hongos (testigo absoluto) (etapa I). Los resultados sobre la partici- pación de las MA, en la absorción de otros nutrimentos diferentes al fósforo fueron complejos de valorar y no se estableció con certeza la influencia de esta asociación simbiótica en la absorción de otros nutrimentos (etapa II). En algunos casos, los niveles de macro y micronutrimentos fueron más altos en las plantas testigo que en las plantas tratadas con las MA. Estos resultados pueden ser atribuidos al hecho que el contenido de nutrimentos se encuentra más concentrado en las plantas con una menor biomasa (plantas testigo), contrario a lo que ocurre en las plantas con una mayor materia fresca producida (mayor vigor y contenido de agua), en donde los nutrimentos se encuentran más disueltos, es decir la concentración de estos es menor, lo cual se conoce como el efecto dilución (Cano, 2001).
Conocida es la importancia que tienen los nematodos fitoparásitos en los cultivos de Musáceas, y por ello se llevó a cabo un estudio con el fin de conocer la respuesta de plantas micropropagadas de plátano Dominico Hartón y banano Gran Enano a la colonización radical producida por Glomus manihotis y G. fistulosum, y al ataque de raíces causado por una población nativa de nematodos de los géneros Meloidogyne, Pratylenchus y
Helicotylenchus. Los procedimientos experimentales relacionados con la casa de mallas, tipo de sustrato, siste- mas de inoculación de los diferentes organismos, condiciones de adaptación de las plantas y producción y calidad del inóculo de las MA fueron similares a los del experimento anterior. Las plantas micropropagadas fueron inoculadas con las MA al momento de la siembra y a los 2 meses, con trozos de raíces infectadas por los tres géneros de nematodos. El experimento tuvo tres evaluaciones a los 100 días (asociación de las MA con las raíces de plátano y banano), 160 y 220 días (interacciones de las MA con los nematodos). En este resumen solo se presentan los resultados de la evaluación realizada a los 220 días. En esa evaluación, en el cultivo de plátano, la colonización de la raíz fue más alta comparada con las evaluaciones anteriores. Hubo diferencias estadísticas significativas a favor de los tratamientos inoculados sólo con las MA comparados con los tratamien- tos inoculados con las MA + nematodos (Tabla 2). La colonización de las raíces por las tres especies de MA se redujo significativamente cuando las plantas se inocularon con los nematodos. Aunque el tratamiento con G. fistulosum fue el más afectado por la presencia de los nematodos fitoparásitos, no hubo diferencias significati-
Figura 1. Peso seco (g) del sistema radical de las plantas de banano
vas en el porcentaje de colo- nización de estos tratamientos inoculados con los nematodos. Estos resultados indican que la actividad del nematodo afectó la relación simbiótica, creando un am- biente menos favorable para el desarrollo y los beneficios del hongo.
El análisis de varianza reveló que la población de nematodos disminuyó de ma- nera significativa en los trata- mientos donde estuvieron pre- sentes las diferentes especies de MA. En este caso la po-
Tabla 2. Porcentaje de colonización en raíces de plátano Dominico Hartón,
220 días después de la inoculación con las MA ( presencia o ausencia de nematodos)
Tratamiento Media (%) (%) CV
Glomus. manihotis 57a 35,09
Glomus. fistulosum 72a 22,22
Glomus. manihotis + G. fistulosum 57a 38,60
Glomus. manihotis+ Nematodos 24b 62,50
Glomus. fistulosum + Nematodos 32b 71,88
Glomus. manihotis + G. fistulosum + Nematodos 32b 71,88
Valores seguidos de la misma letra no son estadísticamente significantes. Tukey 5%
blación de Meloidogyne spp., fue reducida en 74%, la de Pratylenchus spp. en 6% y la de Helicotylenchus spp. en más de 92%. Este resultado indica que Pratylenchus spp. fue el nematodo menos afectado con la interacción
Tabla 3. Población de nematodos/100 g de raíces en plátano Dominico Hartón, 220 días
después de la siembra Meloidogyne spp. (100g de raíces) Pratylenchus spp. (100g de raíces) Helicotylenchus spp. (100g de raíces) Tratamiento
Media CV (%) Media CV (%) Media CV (%)
Testigo + Nematodos 9667a 101,50 4075a 53,75 108a 86,91
Glomus. manihotis + Nematodos 7858a 80,08 9250a 52,87 33ab 180,00
Glomus. fistulosum + Nematodos 5650a 57,91 7717a 80,93 67ab 176,40
Glomus. manihotis+G.fistulosum +
Nematodos 2500b 98,04 3833b 121,82 8b 294,63
Valores seguidos de la misma letra no son estadísticamente significantes. Tukey 5% con las MA (Tabla 3, Figura 3).
En plátano, las variables de crecimiento y desarrollo mostraron que luego de 220 días no se presentaron dife- rencias estadísticas significativas entre los tratamientos inoculados sólo con las MA y los tratamientos con las MA + nematodos. El testigo que no fue inoculado con las MA, pero sí con los nematodos, tuvo el menor creci- miento, seguido del testigo absoluto (sin MA y sin nematodos). El tratamiento de G. fistulosum + nematodos comparado con el tratamiento sin MA + nematodos tuvo incrementos de 126% en el área foliar; 54 % en la altura de la planta y 94 % en el peso fresco de la planta.
La inoculación con las MA no disminuyó la severidad del daño causado por los nematodos Pratylenchus y
Helicotylenchus pero sí el número de nódulos de Meloidogyne. Sin embargo, las plantas fueron más tolerantes al efecto causado por los nematodos, con base en las variables de crecimiento.
En relación con el cultivo de banano, en la tercera evaluación no se observaron diferencias estadísticas signifi- cativas entre tratamientos para la variable colonización radical. Los porcentajes de colonización en las plantas, al igual que en el segundo muestreo, se redujeron en comparación con la primera evaluación (Tabla 4). Tampoco hubo diferencias estadísticas significativas entre los tratamientos con las MA, en presencia o ausencia de nematodos, en relación con el diámetro de seudotallo, área foliar, peso fresco aéreo, peso fresco total y peso seco aéreo. El tratamiento con G. fistulosum aumentó en mayor proporción la altura de las plantas comparado con los demás tratamientos. En esta tercera evaluación, todas las variables de crecimiento y desarrollo del
Figura 3. Población de nematodos en raíces de plátano Dominico Hartón, asocia- das con Glomus. manihotis, Glomus. fistulosum y la mezcla de ámbas especies
Tabla 4. Colonización en raíces de banano Gran Enano, 220 días después de la inoculación con las MA (presencia y ausencia de nematodos)
Tratamiento Media (%) (%) CV
Glomus manihotis 22a 68,18
Glomus fistulosum 24a 45,83
Glomus manihotis + G. fistulosum 21a 61,90
Glomus manihotis+ Nematodos 12a 66,67
Glomus fistulosum + Nematodos 19a 31,58
Glomus manihotis + G. fistulosum + Nematodos 17a 88,24
Valores seguidos de la misma letra no son estadísticamente significantes. Tukey 5%
testigo con nematodos, presen- taron los menores valores res- Un factor relacionado con el incre- mento en la producción de nematodos es el peso de las raí- ces de las plantas. Se encontró que las plantas con menor peso de raíces fueron el testigo con nematodos, a diferencia de los tra- tamientos inoculados con las MA más los nematodos. Se observó que las plantas con estos hongos presentaron el mayor peso fres- co de raíces (151-153 g) a dife- rencia del testigo con nematodos que pesó 100 g. Lo anterior su- giere que la inoculación con es-
Tabla 5. Población de nematodos/100g de raíces en banano Gran Enano, 220 días después de
la siembra
Tratamiento Meloidogyne(100g de raíces) spp. Pratylenchus(100g de raíces) spp.
Helicotylenchus spp. (100g de raíces)
Media CV (%) Media CV (%) Media CV (%)
Testigo + Nematodos 1510a 92,91 1474a 68,45 92a 126,09
Glomus manihotis +
Nematodos 1492a 89,88 3225a 88,37 25a 140,00
Glomus fistulosum +
Nematodos 1233a 127,58 1956a 90,44 11a 245,45
Glomus manihotis + Glomus
fistulosum + Nematodos 1400a 61,36 3657a 80,91 29a 179,31
Valores seguidos de la misma letra no son estadísticamente significantes, Tukey 5%
tas MA aumenta la biomasa radical, y por ende, provee de mayores sitios de penetración y de alimentación a los nematodos (Figura 4 y Tabla 5).
Así mismo, no se presentaron diferencias estadísticas entre tratamientos en la necrosis producida por los nematodos en las raíces secundarias, mientras que para las raíces primarias, el análisis de varianza mostró diferencias estadís- ticas entre los tratamientos inoculados con las MA comparados con el testigo + nematodos (Tabla 6) (Jaramillo, 2001).
Teniendo como referencia los resultados experimentales que mostraron el beneficio de la asociación de raíces de plátano (Dominico-Hartón) y banano (Gran Enano) con la MA Glomus fistulosum, se estudió el efecto derivado de esa asociación en el manejo de los nematodos noduladores Meloidogyne incognita y M. javanica en las raíces de banano Gross Michel. Para ello, se evaluaron seis tratamientos con ocho repeticiones por trata- miento, en los cuales tres se inocularon con Glomus fistulosum al momento de la siembra (MS) y tres sin este hongo. En cada uno de estos grupos se dejó un tratamiento con la MA y otro sin ella. Los otros cuatro tratamien- tos se inocularon con 2500 huevos del nematodo. En el primer caso, dos tratamientos con y sin la MA se inocularon con el nematodo 1 semana después de la siembra (1SDS) y en el segundo caso, los otros dos tratamientos se inocularon con la misma cantidad de huevos, 60 días después de la siembra de las plantas (60DDS). En la variable crecimiento de las plantas, los mayores valores correspondieron a las plantas asocia- das con la MA con diferencias estadísticas con las plantas que no se inocularon con el hongo pero sí con el nematodo. Las plantas testigo sin la MA e inoculadas con el nematodo (1SDS y 60 DDS) mostraron los valores más bajos en el crecimiento de las plantas (Tabla 7).
Figura 4. Población de nematodos en raíces de banano Gran Enano, asociadas con Glomus manihotis, Glomus fistulosum y la mezcla de ambas especies
La población del nematodo en las raíces de todas las plantas fue alta y mostró una mayor presencia de hembras en las raíces asociadas con la MA que en el testigo. Las raíces asociadas o no con la MA mostraron que el número de hembras fue más alto cuando se inocularon las plantas 60 DDS. Esto significa que una planta con una adecuada tasa de crecimiento radical facilita la penetración, alimentación y reproducción del nematodo. Estos resultados confirman que las raíces de plantas de banano asociadas con una MA tienen una mayor capacidad de tolerar el ataque de un nematodo sedentario cuando se establece primero la MA que el nematodo (Rivillas, 2002, 2003).
Tabla 7. Variables de crecimiento en plantas de banano Gross Michel inoculadas con
Glomus fistulosum y nematodos del complejo Meloidogyne incognita y M. javanica (7 meses)
Peso fresco (g) Tratamiento Presentes Hojas Altura (cm)
Diámetro seudo- Tallo (mm) Area Foliar
(cm²) Raíz Tallo Hojas
Glosmus fistulosum 6.4 a* 47.4 ab 27.2 a 5032 a 239.6 a 193.7 a 91.9 a Glomus fistulosum + Meloidogyne spp. (1SDS) 4.4 a 49.3 a 26.4 a 3128 ab 236.4 a 168.9 ab 70.8abc Glomus fistulosum + Meloidogyne spp. (60DDS) 5.4 a 46.0 ab 28.3 a 3944 ab 244.0 a 217.2 a 87.8 ab
Testigo 6.0 a 46.0 ab 22.8 abc 3922 ab 166.8 ab 134.1 bc 73.8abc
Testigo + Meloidogyne (1SDS) 5.9 a 35.3 b 18.2 c 2225 b 89.4 b 67.7 d 42.4 c Testigo + Meloidogyne (60DDS) 6.5 a 41.0 ab 20.7 bc 3302 ab 128.5 b 93.0 dc 54.8 bc
Valores seguidos de la misma letra no son estadísticamente significantes. Tukey 5% nematodos endoparásitos migratorios
Grado de nódulos de Meloidogyne spp. Necrosis en raíces secundarias (%) Necrosis en raíces primarias (%) Tratamiento
Media CV (%) Media CV (%) Media CV (%)
Testigo + Nematodos 2a 50,00 3a 13,29 21,14a 52,13
Glomus manihotis + Nematodos 1ab 36,80 3a 0 5,318b 164,50
Glomus fistulosum + Nematodos 1ab 39,10 3a 17,33 4,33b 182,91
Glomus manihotis + Glomus
fistulosum + Nematodos 1b 0 3a 13,29 7,14b 127,31
Valores seguidos de la misma letra no son estadísticamente significantes. Tukey 5%
Los niveles de colonización de la MA no mostraron diferencias estadísticas entre tratamientos con valores de 30% en ausencia del nematodo, 31% con el nematodo 1 semana después de la siembra y 39% con el nematodo a los 60 días (Tabla 8). Este resultado indica que la presencia del nematodo en las raíces de esas plantas no afectó la asociación de la MA en las plantas.