UNIVERSIDAD NACIONAL DE COSTA RICA
INSTITUTO TECNOLOGICO DE COSTA RICA
UNIVERSIDAD ESTATAL A DISTANCIA DE COSTA RICA
Doctorado en Ciencias Naturales para el Desarrollo
EFECTIVIDAD DE EXTRACTOS VEGETALES EN EL MANEJO
DE LA MONILIASIS (Moniliophthora roreri) DEL CACAO
(Theobroma cacao L.) EN MÉXICO
Sustentante:
MC. SANDRA ISABEL RAMÍREZ GONZÁLEZ
DIRECTOR
DR. ORLANDO LÓPEZ BÁEZ
Trabajo sometido a consideración del Tribunal Evaluador como
requisito al Grado de Doctora en Ciencias Naturales para el
Desarrollo, con énfasis en Sistemas de Producción Agrícolas
Universidad Nacional
Heredia, Costa Rica
2
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COSTA RICA
INSTITUTO TECNOLOGICO DE COSTA RICA
UNIVERSIDAD ESTATAL A DISTANCIA DE COSTA RICA
Sustentante:
MC. SANDRA ISABEL RAMÍREZ GONZÁLEZ
TRIBUNAL EXAMINADOR:
_____________________________________
Dr. Orlando López Báez
Universidad Autónoma de Chiapas – México Director de Tesis
____________________________________
Dr. Tomás de Jesús Guzmán Instituto Tecnológico de Costa Rica
Asesor
___________________________________
Dra. Sayra Munguía Ulloa Universidad Nacional de Costa Rica
Asesora
___________________________________
Dr. Willy Soto Acosta Representante del SEPUNA
___________________________________
Dr. Freddy Araya Rodríguez Coordinador General del DOCINADE Universidad Nacional. Heredia. Costa Rica
3 DEDICATORIA
A Dios ….
por que sin él nada puede pasar en mi vida.
A mi familia …..
por su apoyo, paciencia y todo el cariño que me dan.
A mis dos grandes amores Orlando y Carolina….
Gracias por su comprensión y amor y por ser mi soporte y mi
inspiración para ser mejor cada día.
4 AGRADECIMIENTOS
A la Universidad Nacional de Costa Rica, el Instituto Tecnológico de Costa Rica, y la Universidad Nacional a Distancia Costa Rica, por su invaluable esfuerzo y la oportunidad que nos han brindado con la creación y puesta en Marcha del Doctorado en Ciencias Naturales para el Desarrollo, un gran aporte para el desarrollo de nuestros países Latinoamericanos.
A mis Profesores del DOCINADE, gracias por sus enseñanzas y los grandes aportes que me brindaron en mi formación.
A la Universidad Autónoma de Chiapas, la Fundación Produce Chiapas y los productores de cacao, por su apoyo en la realización de esta investigación.
Al Dr. Freddy Araya Rodríguez, Coordinador General del DOCINADE. Gracias por su apoyo y gestión enfrente del programa.
Al Dr. Orlando López Báez, Director de la Tesis, gracias por su apoyo y sus grandes enseñanzas, las cuales me han permitido lograr esta meta tan importante en mi vida.
Al Dr. Tomás de Jesús Guzmán, Asesor de la Tesis, de quien desde el inicio del Doctorado y a pesar de la distancia he recibido un gran apoyo y entusiasmo, gracias por sus enseñanzas y por la gran labor que ha realizado en el DOCINADE que nos ha permitido a muchos cursar un Doctorado.
A la Dra. Sayra Munguía Ulloa, Asesora de la Tesis, gracias por su apoyo en el transitar del doctorado y en el desarrollo de la Tesis, pilar fundamental del DOCINADE y de quien siempre recibí comentarios oportunos para lograr culminar esta meta.
Al Dr. Guillermo Pinieres Carrillo, Profesor de la Universidad Nacional Autónoma de México y del DOCINADE, gracias por su disponibilidad y apoyo en el desarrollo de la tesis.
Al Dr. Benjamín Velasco Bejarano, Profesor del DOCINADE y Director del Laboratorio Nacional de Prevención y Control del Dopaje-CONAD, por su invaluable apoyo en la realización de los análisis fitoquímicos.
A la M.Sc. Martha Beatriz Ramírez, Profesora de la Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, por su asesoría y apoyo en el desarrollo de la Tesis. A la QFB. Julieta Méndez Ramírez, Asistente del Laboratorio de Cacao de la UNACH, gracias por tu gran apoyo y colaboración en el desarrollo de la tesis.
5 INDICE GENERAL Página DEDICATORIA iii AGRADECIMIENTO iv ÍNDICE GENERAL v
ÍNDICE DE CUADROS viii
ÍNDICE DE FIGURAS x
ÍNDICE DE ANEXOS xii
RESUMEN xv
SUMMARY xvi
INTRODUCCIÓN xvii
CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO 1
1.1. Antecedentes 2
1.2. Planteamiento y definición del problema 5
1.3. Justificación 6
1.3.1. Magnitud del problema 6
1.3.2. Trascendencia del problema 7
1.4. Alcances de la investigación 8
1.5. Objetivos 9
1.5.1. Objetivo General 9
1.5.2. Objetivos Específicos 9
1.6. Supuestos o Hipótesis 9
CAPÍTULO 2. MARCO TEÓRICO 11
2.1. El cacao, origen, distribución e importancia mundial 12
2.2. El cacao en México 13
2.2.1. Situación actual del cacao en México 15
2.3. La moniliasis del cacao 17
2.3.1. Origen y dispersión 17
2.3.2. Importancia económica de la moniliasis del cacao 17
2.3.3. Clasificación Taxonómica 19
2.3.4. Etiología 20
2.3.5. Sintomatología 20
2.3.6. Ciclo del hongo 21
2.3.7. Epidemiología 22
2.3.7.1. Fuentes de inóculo 22
2.3.7.2. Condiciones ambientales favorables a la enfermedad 23 2.3.7.3. Diseminación de Moniliophthora roreri 25 2.3.8. Tecnologías generadas para el manejo de la moniliasis 25 2.4. Los extractos de plantas y su poder para el manejo de
problemas fitosanitarios 27
2.4.1. Metabolitos Secundarios 29
CAPITULO 3. METODOLOGIA 32
6 3.2. Ubicación geográfica 34 3.3. Materiales 34 3.3.1. Material biológico 34 3.3.2. Material de Laboratorio 34 3.4. Métodos 35
3.4.1. Obtención de extractos vegetales 35
3.4.1.1. Presurizado 35
3.4.1.2. Hidrolato por destilación 35
3.4.1.3. Fermentado aeróbico 35
3.4.1.4. Fermentado anaeróbico 35
3.4.2. Aislamiento del patógeno 36
3.4.3. Trabajo en condiciones de laboratorio 36 3.4.3.1. Evaluación de extractos mediante el método de difusión
en Agar 36
3.4.3.2. Método de discos de papel 38
3.4.3.3. Método de disco de papel Kirby-Bauer 39 3.4.3.4. Determinación del medio para la formación y
germinación de conidias de monilia 40 3.4.3.5. Evaluación de tratamientos sobre la formación y
germinación de conidias de M. roreri 40
3.4.4. Trabajo en condiciones de campo 42
3.4.4.1. Determinación del ciclo de la enfermedad 42 3.4.4.2. Efecto de extractos sobre inhibición de la germinación 45 3.4.4.3. Efecto de extractos sobre el desarrollo de la
enfermedad en árboles de cacao 47
3.4.5. Caracterización fitoquímica de los extractos 49
CAPÍTULO 4. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS 51
4.1. Fase 1. Trabajo en condiciones de laboratorio 52 4.1.1. Evaluación de extractos mediante el método de difusión
en Agar 52
4.1.1.1. Determinación de la concentración mínima inhibitoria
(CMI) 56
4.1.2. Evaluación de extractos sobre M. roreri mediante el
método de discos de papel 65
4.1.2.1. Determinación de un control químico 65
4.1.3. Evaluación de los extractos sobre M. roreri mediante el
método de discos de papel Kirby-Bauer 66
4.1.3.1. Determinación de un control químico 66
4.1.4. Determinación del medio para la germinación de conidias
de monilia 69
4.1.5 Evaluación de tratamientos sobre la formación y
germinación de conidias de M. roreri 71 4.2. Fase 2. Trabajo en condiciones de campo 74 4.2.1. Determinación del ciclo de la enfermedad 74 4.2.1.1. Síntomas y signos de la moniliasis en frutos inoculados
con M. roreri 74
4.2.1.2. Porcentaje de la ocurrencia de síntomas y signos desarrollados por la inoculación de M. roreri sobre
7 4.2.1.3. Severidad interna en frutos de cacao inoculados con M.
Roreri 77
4.2.2. Efecto de extractos sobre inhibición de la germinación 81
4.2.2.1. Incidencia de M. roreri 81
4.2.2.2. Severidad externa ocasionada por la inoculación de M.
Roreri 82
4.2.2.3. Severidad interna ocasionada por la inoculación de M.
Roreri 84
4.2.3. Efecto de extractos sobre el desarrollo de la enfermedad
en árboles de cacao 87
4.2.3.1. Incidencia de la enfermedad 87
4.2.3.2. Producción de cacao 92
4.3. Análisis económico 94
4.4. Análisis de los compuestos de los extractos 99
CONCLUSIONES 111
RECOMENDACIONES 113
BIBLIOGRAFÍA 114
8 INDICE DE CUADROS
Página
Cuadro 1. Tratamientos a evaluar. 36
Cuadro 2. Comparación de tres Métodos de evaluación de la
efectividad reguladora de extractos de plantas y productos de
síntesis química sobre el crecimiento de M. roreri. 68 Cuadro 3. Comparación de medias por la prueba de Rango múltiple
de Tukey del efecto de medios con sucrosa al 2% y con extracto de cacao sobre la cantidad de conidias totales de M.
roreri. 70
Cuadro 4. Comparación de medias por la prueba de Rango múltiple de Tukey del efecto de medios con sucrosa al 2% y con extracto de cacao sobre la cantidad de conidias germinadas
de M. roreri. 70
Cuadro 5. Tiempo de aparición de síntomas y signos en frutos de
cacao inoculados con M. roreri. 75
Cuadro 6. Porcentaje de ocurrencia de síntomas y signos
desarrollados por la inoculación de M. roreri sobre frutos de
cacao. 77
Cuadro 7. Índice de severidad interna en frutos inoculados con M.
roreri. 78
Cuadro 8. Comparación de medias por la prueba de Rango múltiple de Tukey del Índice de Severidad Externa del efecto de los hidrolatos de clavo, canela y pimienta en frutos de cacao
inoculados con M. roreri. 84
Cuadro 9. Comparación de medias por la prueba de Rango múltiple de Tukey del Índice de Severidad Interna del efecto de los hidrolatos de clavo, canela y pimienta en frutos de cacao
inoculados con M. roreri. 86
Cuadro 10. Comparación de medias por la prueba de Rango múltiple de Tukey del efecto de tratamientos de los hidrolatos de clavo, canela y pimienta en la incidencia de M. roreri, en una
plantación de cacao. 91
Cuadro 11. Comparación de medias por la prueba de Rango múltiple de Tukey del efecto en la producción de cacao seco de la aplicación de hidrolatos de canela, clavo y pimienta para el
manejo de M. roreri, en una plantación comercial. 94 Cuadro 12. Costo de labores culturales desarrolladas en una
hectárea de cacao del Clon UNACH 130. 95
Cuadro 13. Costo de aplicación por hectárea de los tratamientos
sobre el clon de cacao UNACH 130. 97
Cuadro 14. Ingresos por venta de semillas de cacao seco producido en cada uno de los tratamientos aplicados sobre el Clon
UNACH 130. 97
Cuadro 15. Análisis económico de cada uno de los tratamientos
9 Cuadro 16. Comparación de los tiempos de retención (TR) y
porcentaje de abundancia obtenidos en GC-MS de los
extractos de canela y clavo. 100
Cuadro 17. Tiempos de retención, porcentajes y la propuesta del compuesto dada por el equipo de GC-MS del hidrolato de
canela. 100
Cuadro 18. Tiempos de retención, porcentajes y la propuesta del compuesto dada por el equipo de GC-MS del Hidrolato de
10 INDICE DE FIGURAS
Página Figura 1. Conidióforos de M. roreri aislados de frutos infectados en
plantaciones de Pichucalco, Chiapas – México. 20 Figura 2. Efecto de extractos de C. zeylanicum y P. dioica sobre el
crecimiento de M. roreri. 52
Figura 3. Efecto de extractos de S. aromaticum L. O. vulgare, T.
spathacea y Z. officinale sobre el crecimiento de M. roreri. 53 Figura 4. Efecto de extractos de C. zeylanicum y P. dioica sobre la
formación de conidias de M. roreri. 55
Figura 5. Efecto de extractos de S. aromaticum L. O. vulgare, T.
spathacea y Z. officinale sobre la formación de conidias de
M. roreri. 55
Figura 6. Efecto de cuatro concentraciones de extractos de C.
zeylanicum sobre el crecimiento de M. roreri. 56
Figura 7. Efecto de cuatro concentraciones de extractos de P.
dioica sobre el crecimiento de M. roreri. 57
Figura 8. Efecto de cuatro concentraciones de extractos de S.
aromaticum sobre el crecimiento de M. roreri. 58
Figura 9. Efecto de cuatro concentraciones de extractos de O.
vulgare, T. spathacea y Z. officinale sobre el crecimiento de
M. roreri. 59
Figura 10. Efecto de cuatro concentraciones de extractos de C.
zeylanicum sobre la producción de conidias de M. roreri. 60 Figura 11. Efecto de cuatro concentraciones de extractos de P.
dioica sobre la producción de conidias de M. roreri. 60 Figura 12. Efecto de cuatro concentraciones de extractos de S.
aromaticum sobre la producción de conidias de M. roreri. 62 Figura 13. Efecto de cuatro concentraciones de extractos de O.
vulgare, T. spathacea y Z. officinale sobre la producción de
conidias de M. roreri. 63
Figura 14. Efecto de los tratamientos sobre la formación de
conidias de M. roreri. 72
Figura 15. Efecto de los tratamientos sobre la germinación de
conidias de M. roreri. 73
Figura 16. Síntomas y signos presentes en frutos de cacao
infectados con Moniliophthora roreri. 77
Figura 17. Ciclo de M. roreri sobre clon UNACH 130, en
condiciones de Tapachula, Chiapas – México. 80 Figura 18. Efecto de extractos vegetales sobre la Incidencia de M.
roreri en cacao por inoculación artificial. 82
Figura 20. Efecto de la aplicación de extractos vegetales y compuesto mineral sobre la severidad externa producida
por M. roreri en frutos de cacao por inoculación artificial. 83 Figura 21. Efecto de la aplicación de extractos vegetales y
compuesto mineral sobre la severidad interna producida por
M. roreri en frutos de cacao por inoculación artificial. 85 Figura 22. Efecto de la aplicación de hidrolatos de canela, clavo y
11 pimienta y de polisulfuro de calcio sobre el porcentaje de
incidencia de M. roreri en chilillos de cacao. 88 Figura 23. Efecto de la aplicación de extractos vegetales y
compuesto mineral sobre el porcentaje de incidencia de M.
roreri sobre mazorcas de cacao. 88
Figura 24. Efecto de la aplicación de extractos vegetales y
compuesto mineral sobre el porcentaje de incidencia de M.
roreri sobre frutos de cacao. 89
Figura 25. Efecto de la aplicación de hidrolatos de canela, clavo y pimienta y de polisulfuro de calcio sobre el porcentaje de
incidencia de M. roreri en una plantación de cacao. 91 Figura 26. Efecto de la aplicación de extractos vegetales y
compuesto mineral sobre la producción de cacao. 93 Figura 27. Cromatograma del hidrolato de canela con diferentes
solventes. 104
Figura 28. Cromatograma del hidrolato de clavo con diferentes
solventes. 105
Figura 29. Espectro de masas del compuesto mayoritario del
hidrolato de canela: Aldehído cinámico. 107
Figura 30. Espectro de masas del compuesto mayoritario del
hidrolato de clavo: Acetato de eugenol. 108
Figura 31. Espectro de masas del Eugenol compuesto del hidrolato de clavo.
12 INDICE DE ANEXOS
Página
Anexo 1. Produccion Mundial de cacao. 125
Anexo 2. Producción de cacao en México. 125
Anexo 3. Análisis de varianza para extractos a concentración del
50% (v/v) sobre el crecimiento de M. roreri. 125 Anexo 4. Comparación de medias por la Prueba de Rango
múltiple de Tukey (P<0.05) para extractos de evaluados a concentración del 50% (v/v) sobre el crecimiento de M.
roreri. 126
Anexo 5. Análisis de varianza para extractos a concentración del
50% (v/v) sobre la formación de conidias de M. roreri. 127 Anexo 6. Comparación de medias por la Prueba de Rango
múltiple de Tukey (P<0.05) para extractos de evaluados a concentración del 50% (v/v) sobre la formación de
conidias de M. roreri. 127
Anexo 7. Análisis de varianza para extractos a cuatro
concentraciones sobre el crecimiento de M. roreri. 128 Anexo 8. Comparación de medias por la Prueba de Rango
múltiple de Tukey (P<0.05) para extractos de evaluados a
cuatro concentración sobre el crecimiento de M. roreri. 128 Anexo 9. Análisis de varianza para extractos de clavo, jengibre,
orégano y maguey, a cuatro concentraciones sobre el
crecimiento de M. roreri. 129
Anexo 10. Comparación de medias por la Prueba de Rango múltiple de Tukey (P<0.05) para extractos de clavo, jengibre, orégano y maguey, evaluados a cuatro
concentraciones sobre el crecimiento de M. roreri. 129 Anexo 11. Análisis de varianza para extractos de canela y
pimienta evaluados a cuatro concentraciones sobre la
formación de conidias de M. roreri. 130
Anexo 12. Comparación de medias por la Prueba de Rango múltiple de Tukey (P<0.05) para extractos de canela y pimienta evaluados a cuatro concentraciones sobre la
producción de conidias de M. roreri. 130
Anexo 13. Análisis de varianza para extractos a cuatro concentraciones sobre la formación de conidias de M.
roreri. 131
Anexo 14. Comparación de medias por la Prueba de Rango múltiple de Tukey (P<0.05) para extractos de evaluados a cuatro concentraciones sobre la producción de conidias de
M. roreri. 132
Anexo 15. Análisis de varianza de productos de síntesis química sobre el crecimiento de M. roreri mediante el Método de
disco de papel. 133
Anexo 16. Comparación de medias por la Prueba de Rango múltiple de Tukey (P<0,05) para productos de síntesis química evaluados sobre la producción de conidias de M.
13 Anexo 17. Análisis de varianza del efecto de extractos vegetales
sobre el crecimiento de M. roreri mediante el método de
Disco de papel. 133
Anexo 18. Comparación de medias por la Prueba de Rango múltiple de Tukey (P<0,05) de extractos vegetales sobre el crecimiento de M. roreri mediante el Método de discos de
papel. 134
Anexo 19. Análisis de varianza de productos de síntesis química sobre el crecimiento de M. roreri mediante el Método de
Disco de papel Kirby-Bauer. 134
Anexo 20. Comparación de medias por la Prueba de Rango múltiple de Tukey (P<0.05) para productos de síntesis química evaluados sobre la producción de conidias de M.
roreri mediante el Método de discos de papel Kirby-Bauer. 135 Anexo 21. Análisis de varianza del efecto de extractos vegetales
sobre el crecimiento de M. roreri mediante el método de
Disco de papel Kirby-Bauer. 135
Anexo 22. Comparación de medias por la Prueba de Rango múltiple de Tukey (P<0.05) de extractos vegetales sobre el crecimiento de M. roreri mediante el Método de discos de
papel Kirby-Bauer modificado. 136
Anexo 23. Análisis de varianza (Anova), del efecto de medios con sucrosa al 2% y con extracto de cacao en el número
de conidias totales de M. roreri, de las 12 a las 72 horas. 137 Anexo 24. Análisis de varianza (Anova), del efecto medios con
sucrosa al 2% y con extracto de cacao en el número de conidias germinadas de M. roreri, de las 12 a las 72
horas. 138
Anexo 25. Análisis de varianza (Anova), del efecto de los hidrolatos de canela, clavo y pimienta en el número de
conidias totales de M. roreri, de las 12 a las 96 horas. 139 Anexo 26. Comparación de medias por la prueba de Rango
múltiple de Tukey del efecto de tratamientos de los hidrolatos de clavo, canela y pimienta sobre la cantidad de
conidias de M. roreri. 140
Anexo 27. Análisis de varianza (Anova), del efecto de los hidrolatos de canela, clavo y pimienta en el número de conidias germinadas de M. roreri, de las 12 a las 96
horas. 140
Anexo 28. Comparación de medias por la prueba de Rango múltiple de Tukey del efecto de tratamientos de los hidrolatos de clavo, canela y pimienta sobre la cantidad de
conidias germinadas de M. roreri. 141
Anexo 29. Análisis de varianza (Anova), del Porcentaje de incidencia de M. roreri del efecto de la aspersión de hidrolatos de canela, clavo y pimienta en frutos de cacao
inoculados. 141
Anexo 30. Comparación de medias por la prueba de Rango múltiple de Tukey del Porcentaje de Incidencia de M.
14
clavo, canela y pimienta. 141
Anexo 31. Análisis de varianza (Anova), del Índice de Severidad Externa (ISE) del efecto de los hidrolatos de canela, clavo
y pimienta en frutos de cacao inoculados con M. roreri. 142 Anexo 32. Análisis de varianza (Anova), del Índice de Severidad
Interna (ISI) del efecto de los hidrolatos de canela, clavo y
pimienta en frutos de cacao inoculados con M. roreri. 142 Anexo 33. Porcentaje de mazorcas afectadas con M. roreri por
tratamiento y sus índices de severidad interna (ISI) y externa (ISE) luego de 60 días de la inoculación artificial
con 9 x 104 conidias*mL-1. Tapachula, Chiapas – México. 142 Anexo 34. Análisis de varianza (Anova), del efecto de los
hidrolatos de canela, clavo y pimienta en la incidencia de
M. roreri, en una plantación de cacao. 143
Anexo 35. Análisis de varianza (Anova), del efecto en la producción de cacao seco de la aplicación de hidrolatos de canela, clavo y pimienta para el manejo de M. roreri,
en una plantación comercial. 143
Anexo 36. Análisis de sensibilidad de los tratamientos para
diferentes niveles de rendimiento de cacao. 144
15 RESUMEN
La moniliasis causada por Moniliophthora roreri, es señalada como la enfermedad más devastadora que afecta al cacao (Theobroma cacao L.), está presente en 11 países de sur y centro américa; ingresó a México en el 2005, dejando a su paso pérdidas superiores al 50% de la producción, el abandono y derribo de plantaciones. Entre las alternativas desarrolladas para su manejo resaltan prácticas culturales, aspersiones de fungicidas de síntesis química, y la resistencia genética. En ésta investigación se planteó como alternativa “Desarrollar y caracterizar extractos vegetales con efectividad en el manejo de
M. roreri, los cuales puedan incorporarse en un sistema de producción orgánica
de cacao en México”. Se estudiaron extractos obtenidos de: Pimienta dioica L.,
Zingiber officinale Roscoe, Syzygium aromaticum L, Origanum vulgare L., Tradescantia spathacea Swartz y Cinnamomum zeylanicum Nees. La
investigación se realizó en el periodo 2008-2012, en tres fases: la primera en laboratorio, realizando la selección y determinación de la concentración mínima inhibitoria de los extractos obtenidos. En la segunda fase se probaron los mejores extractos, en una plantación monoclonal ubicada en el Municipio de Tapachula, Chiapas. En la tercera etapa mediante cromatografía de gases acoplado a espectrometría de masas (GC-MS) se determinaron los posibles componentes de aquellos extractos que mostraron la mejor efectividad contra el patógeno. Los resultados obtenidos muestran que todas las plantas evaluadas poseen metabolitos con capacidad para inhibir en mayor o menor grado el desarrollo del hongo. En ensayos In vitro, el hidrolato resultó ser la mejor forma de obtención de extractos, seguido por el presurizado y la fermentación aeróbica. Los hidrolatos de canela, clavo y pimienta fueron los que mostraron la mayor inhibición bajo los tres métodos evaluados; en medio líquido inhibieron la multiplicación y la germinación de las conidias del hongo. Tanto en frutos inoculados como en la plantación comercial con incidencia natural de 69,6% de M. roreri, los hidrolatos de clavo y canela al 20% mostraron la mayor efectividad, permitiendo obtener el 98% de frutos sanos y un incremento en la producción entre un 800 y un 1000%, con respecto al testigo. El análisis económico, resultó en una relación Beneficio/Costo mayor a 2 y una rentabilidad del 127,95% y 138% para los hidrolatos de clavo y canela respectivamente, lo que indica una alta viabilidad técnica y económica para incorporarlos dentro de un plan de manejo de la enfermedad. Para el hidrolato de canela se identificaron 17 compuestos siendo los mayoritarios el aldehído cinámico (74,08%), eugenol (6,8%) y acetato de cinamilo (5,18%); mientras que para el hidrolato de clavo los compuestos mayoritarios son el Acetato de Eugenol (58,95%) y el Eugenol (15,96%).
16 SUMMARY
Monilia pod rot caused by Moniliophthora roreri, is the most devastating disease affecting cocoa (Theobroma cacao L.), is present in 11 countries in South and Central America, It’s arrived in Mexico in 2005, causing losses exceeding 50% of harvest, abandonment and deforestation by demolition of plantations. Among the alternative studied for the monilia control are the cultural practice, chemical fungicide sprays, and the natural genetic resistance. The goal in this research was, develop and characterize plant extracts effective against M. roreri, which can be incorporated into a system of organic cocoa production in Mexico.In this study investigated extracts obtained from Pimienta dioica L. Zingiber officinale Roscoe, Syzygium aromaticum L. Origanum vulgar L. Tradescantia spathacea Swartz and Cinnamomum zeylanicum Nees. The research was achieved on the 2008- 2012 period, in three phases: the first on in vitro assays, in order to make a screening and determination the minimum inhibitory concentration (MIC) of the best extracts and the extraction method. The selection criterion was the regulation of the growth and sporulation of M. roreri. The second phase consist of field test of the selected extracts, using a clonal commercial plantation of cacao, the criterion for evaluation was the effectiveness and the economic analysis of the treatments with plant extracts performed as foliar application. The third phase with chromatography and spectrophotometric analysis (GC-MS) identified possible compounds of those extracts that showed the best effectiveness against the pathogen. With regard to the best way of obtaining extracts, the hidrolato was the most efficient and best regulatory effect on M.
roreri, followed by pressurized and aerobic fermentation. The results showed
that all plants evaluated possess metabolites with ability to inhibit a greater or lesser degree fungal growth. The hydrolato extracts of C. zeylanicum, S.
aromaticum and P. dioica showed the greatest inhibition of conidia germination
and multiplication of M. roreri in liquid medium. In field conditions, both fruits with artificial inoculation of M. roreri as commercial plantation under natural incidence of 69.6% of M. roreri, the S. aromaticum and C. zeylanicum hodrolatos at 20% concentration showed high effectiveness in control of monilia disease. Treatment with these products yielded 98% of healthy fruits and increased cocoa production by 800% by 1000%, compared with the control. Economic analysis, resulted in a rate benefit / cost greater than 2 and a return tax of 127.95% and 138% of S. aromaticum and C. zeylanicum extracts respectively, indicating a high technical and economic feasibility to incorporate these treatments into a management plan of moniliasis on cocoa plantation, in either a traditional or organic management. For the C. zeylanicum hidrolato 17 compounds have been identified to be the major cinnamic aldehyde with 74.08% with 6.8% eugenol and cinnamyl acetate with 5.18%, while the majority compounds of hidrolato of S. aromaticum resulted eugenol acetate (58.95%) and eugenol (15.96%).
17 INTRODUCCION
El cultivo del cacao (Theobroma cacao L.) desde la época prehispánica ha tenido gran relevancia para la dieta humana, hoy en día es la materia prima para la chocolatería y para algunos productos farmacéuticos.
A nivel mundial, se cultiva principalmente en 13 países de los cuales Costa de Marfil, Camerún, Ghana, Malasia, Indonesia y Brasil, de los cuales se obtiene el 80% de la producción. Se estima que más de 20 millones de personas dependen directamente de este cultivo para subsistir y que el 90% de la producción es cosechada de minifundios (menor de 5 ha). México hace un aporte del 0,6% a la producción mundial de cacao, procedente de 61,344.25 ha., de plantaciones ubicadas en los estados Tabasco, Chiapas, Oaxaca y Guerrero (Servicio de información Agroalimentaria y pesquera - SIAP de la Secretaria de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación - SAGARPA, 2011).
Es importante destacar que el cacao tiene amplias perspectivas para desarrollarse en Tabasco y Chiapas, especialmente bajo las normas de producción orgánica. Existen expectativas a corto y mediano plazo en la demanda de cacao orgánico en el ámbito mundial, dado el aumento en los últimos años en el consumo de chocolates y derivados del cacao, así como la apertura de nuevos mercados y los sobre precios, circunstancias que motivan a fomentar la producción de este cultivo bajo sistemas de producción orgánica.
Por otra parte, las plantaciones de cacao constituyen agroecosistemas que por su estructura y función se asemejan al ecosistema tropical húmedo, se considera por lo tanto que en los estados de Chiapas y Tabasco el cacao posee un alto valor ecológico, contribuyendo a la conservación de los recursos naturales del trópico.
La enfermedad fungosa denominada moniliasis del cacao (Moniliophthora
18 productores de cacao, ya que ocasiona pérdidas totales de la cosecha. Este patógeno de reciente entrada a México, esta ocasionando que los productores abandonen o derriben las plantaciones al no lograr producción alguna, situación que pone en peligro la cacaocultura Mexicana.
Es de hacer notar que hasta el momento, las investigaciones orientadas al manejo orgánico de esta enfermedad son escasas y por lo tanto se carece de tecnologías eficientes para su manejo.
Diversas investigaciones han mostrado el potencial que posee el uso de extractos plantas dentro del manejo orgánico de problemas fitosanitarios dada su alta efectividad, buena aceptación de los productores hacia su uso, bajos costos del insumo y reducido o nulo impacto ambiental. De esta manera es factible que el uso de extractos vegetales puede ser una buena alternativa para el manejo el hongo M. roreri que afecta el cacao.
Es por ello que esta investigación pretende desarrollar y caracterizar extractos vegetales que tengan efectividad en el manejo de M. roreri, los cuales puedan incorporarse en un sistema de producción orgánica de cacao en México, para lo cual se plantea el estudio del efecto regulador de extractos obtenidos de las plantas: Pimienta dioica L., Zingiber officinale Roscoe, Syzygium aromaticum L,
Origanum vulgare L., Tradescantia spathacea Swartz y Cinnamomum zeylanicum Nees., sobre el patógeno causante de la moniliasis del cacao.
La investigación se llevó a cabo en tres fases: la primera en condiciones de laboratorio con el fin de hacer una selección y la determinación de la concentración mínima inhibitoria de los extractos obtenidos de las seis plantas bajo cuatro formas de extracción. Esta selección se realizó tomando como criterio el efecto en la regulación del crecimiento y esporulación de M. roreri. La segunda fase consistió en probar los mejores extractos seleccionados en la primera fase, en condiciones de campo utilizando para ello una plantación de cacao y seleccionar así los extractos con la mejor efectividad. La tercera fase permitió mediante pruebas fitoquímicas determinar los posibles componentes de los extractos que mostraron la mejor acción contra el patógeno.
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CAPÍTULO 1.
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CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO
1.1. Antecedentes
Se cree que el cacao se originó en las cabeceras de la Cuenca del Amazonas y que en tiempos antiguos una población natural de Theobroma cacao se diseminó por toda la parte Central de la zona Amazónica-Guayana, hacia el Oeste y al Norte, llegando hasta el Sur de México y que estas dos poblaciones se desarrollaron en formas separadas geográficamente por el Istmo de Panamá. La primera de ellas, constituyó el grupo de los llamados Forastero - Amazónico y el segunda grupo denominado Criollo, el cual tiene buena aceptación en el mercado dadas sus altas calidades organolépticas (Foniap, 1993; Moreno, L. et al., 1983; Ruiz, 2003; Castillo, 2003).
En la actualidad, este árbol se cultiva comercialmente en Asía y Oceanía; Centro y sur América y África, con una participación mundial con respecto a la producción del 12,5%, 12,7 y 74,8% respectivamente. La mayor parte del cacao destinado al comercio internacional se cultiva en África, siendo Costa de Marfil el mayor productor y el cacao de Ghana el de mayor calidad (International Cocoa Organization – ICCO, 2011).
Para México el cacao más que un producto alimenticio, representa una tradición, un gran legado cultural por preservar y una gran fuente de riquezas naturales, así como fuente generadora de empleos. En la actualidad están sembradas 61,344.25 ha.,ubicadas en cuatro estados, generando más de ocho millones de jornales al año, con una contribución de 27,173.61 toneladas, el rendimiento promedio reportado para el año 2010 fue de 320 kg/ha (SIAP, 2011).
El cultivo del cacao en México ha sido manejado principalmente por pequeños productores, los cuales dependen casi exclusivamente de la mano de obra familiar para atender las plantaciones, quienes además tienen bajo nivel educativo y poca capacidad económica de reinvertir en sus plantaciones.
21 Los bajos rendimientos que presenta la cacaocultura actual de México es generada en gran medida por la presencia de plantaciones viejas de más de 40 años, material genético de bajos rendimientos y susceptible a plagas y enfermedades, bajo o nulo manejo cultural y presencia de una gran diversidad de problemas fitosanitarios.
Las anteriores condiciones han originado alta incidencia de plagas y enfermedades, de tal manera que para manejarlas se hace uso fundamentalmente y muchas veces de manera indiscriminada de productos de síntesis química, sin que ejerzan el control esperado sobre organismos fitoparásitos provocando a la vez deterioro ambiental. Esta situación se agudiza en un tipo de ecosistema tropical como en el que se encuentra el cacao, de gran diversidad biológica y elevados recursos hídricos, además de que se afecta la salud de los productores y consumidores del ecosistema cacao y se aumentan los costos de producción (Estrada, 2010).
Dentro de la diversidad de problemas fitosanitarios presentes en el cultivo del cacao, los principales con los ocasionados por los hongos: Phytophthora
palmivora, Colletrotrichum gloesporioides y Moniliophthora roreri; éste último
patógeno produce la denominada moniliasis del cacao, enfermedad que ingreso a México a principios del año 2005 y cuyo primer reporte se dio en el norte del estado de Chiapas y en la actualidad ya está presente en las plantaciones de los estados de Tabasco (primer productor de cacao de México) y Chiapas(Torres de la Cruz, 2010).
La moniliasis tiene su centro de origen en Colombia y se ha diseminado a países productores de cacao de Sur y Centro América (Phillips-Mora, 2006), dejando a su paso el derribo de gran número de hectáreas sembradas, abandono de plantaciones, bajas considerables de la producción, aumento de costos de producción y por consecuencia baja rentabilidad del cultivo, empobrecimiento de los productores y deterioro ambiental, problemática que ya se está viviendo en México.
22 El ingreso de la moniliasis al territorio azteca tambaleó la producción ya que este hongo que ataca directamente a los frutos ocasionó pérdidas totales de la producción en muchas de las regiones de producción en los estados de Chiapas y Tabasco. En el Anexo A se pueden apreciar los datos de la evolución del cultivo del cacao durante la última década, en la que se resalta como antes del ingreso de la moniliasis (2004) el área sembrada era de 81964.11 ha, la cual se redujo en un 23,51% a un año de su ingreso y para el año 2010 en un 25,15%. De la misma manera la producción antes del ingreso de este patógeno a territorio mexicano era de 43974.52 toneladas, la cual se redujo en un 17,30% a un año de su ingreso, en el año 2010 en un 38,20% y en el 2011 se redujo en 50,95%; en tanto que el rendimiento por hectárea se ha reducido en un 18,5% (Servicio de Información Agroalimentaria y Pesquera SIAP, 2011).
Esta situación ha originado que mientras para el año 2004 el precio de la tonelada de cacao era de USD$ 1382.48, en seis años el precio ha aumentado el 108,5% (Servicio de Información Agroalimentaria y Pesquera -SIAP, 2011), debido a la reducción del área cultivada, de la producción y de los rendimientos. Pese a los esfuerzos realizados por los Gobiernos de los principales estados productores de cacao, es evidente el gran impacto ocasionado por el ingreso de esta enfermedad.
En el caso de los dos principales estados productores de cacao las plantaciones forman parte de las cuencas de dos de los ríos más importantes de México que son el Grijalva y el Usumacinta. Dado el alto impacto de la enfermedad los productores en medio de la desesperación por no tener producción y por consecuencia ingresos están optando por el derribo de las plantaciones para cambiar de cultivo principalmente a pastos y maíz, lo cual de seguir así estaría amenazando el sistema de captación y amortiguamiento y reserva que representan los cultivos de cacao incluyendo la gran diversidad de árboles de sombra, generando así un problema ambiental de graves consecuencias.
23 Las alternativas que se han estudiado para el manejo de la moniliasis han demostrado que se requiere de un manejo cultural basado fundamentalmente en bajar el porte de los árboles, así como podas de formación y saneamiento permanentemente, recolección y manejo eficiente, oportuno y adecuado de frutos enfermos, así como manejo de los árboles de sombra (López, 2006a; Federación Nacional de Cacaoteros, 2004).
Se han realizado diversas investigaciones utilizando aplicaciones de fungicidas de síntesis química, las cuales han demostrado que pueden permitir un buen nivel de control del patógeno, sin embargo se elevan los costos de la producción y se ocasiona deterioro ambiental. Otra alternativa que se esta estudiando es la resistencia genética pero sin que hasta el momento se tengan resultados masificables (Sánchez, et al., 2003; Merchán, 1980; Barros, 1982; Suárez, 1982; González et al., 1984; Brenes, 1983; Arguello, 2000, Torres de la Cruz, 2010).
El uso de extractos vegetales ha demostrado en diversas investigaciones ser un insumo de gran efectividad para manejar diversos problemas fitosanitarios, sin embargo se requieren más investigaciones que permitan generar opciones eficientes, fácilmente implementables por el productor y económicamente viables, así como de llevar a cabo estudios para determinar los metabolitos secundarios que ejercen actividad sobre los microorganismos fitopatógenos y que contribuyan en el avance del conocimiento de esta alternativa de control. 1.2. Planteamiento y definición del problema
Teniendo en cuenta las grandes pérdidas ocasionadas en el cultivo del cacao por la presencia de la moniliasis y que en México no se han realizado investigaciones para realizar un manejo orgánico de esta enfermedad, se plantea el siguiente problema de investigación.
¿Es posible que mediante la aplicación de extractos vegetales de Pimienta
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vulgare L., Tradescantia spathacea Swartz, Cinnamomum zeylanicum Nees se
reduzca la incidencia de la moniliasis en plantaciones de cacao de México?
El mercado de productos orgánicos durante los últimos años ha venido en aumento dado los beneficios de este tipo de agricultura y el cacao no se escapa de esta tendencia, el cual además tiene un sobreprecio; sin embargo la producción de este tipo no alcanza a abastecer el consumo, haciendo de este mercado un potencial para los productores de cacao en México. Es por ello que los dos principales estados productores de cacao (Tabasco y Chiapas) están incentivando a este tipo de producción, pero desafortunadamente falta investigación sobre un manejo de la moniliasis del cacao mediante alternativas de producción orgánica que permitan generar tecnologías para apoyar la reconversión hacia la producción orgánica de cacao o mantener las ya existentes.
Dentro de la agricultura orgánica existen diversas alternativas para el manejo de problemas fitosanitarios entre las cuales están el control biológico, manejo cultural, diversificación y uso de extractos de plantas, entre otros.
El estudio del uso de extractos de plantas para el manejo de problemas fitosanitarios se practica desde hace siglos con buenos resultados y con gran aceptación por parte de los productores, haciendo de esta alternativa de manejo de enfermedades una buena opción dentro de la producción orgánica, por su bajo o nulo impacto ambiental, bajo costo y gran efectividad.
Dada la gran diversidad de plantas y de sus respuestas a diversos problemas de plagas en cultivos, existe un gran vacío de conocimientos acerca de esta alternativa de manejo en cultivos como el cacao y que pudieran ser una buena opción para el combate de M. roreri.
1.3. Justificación
1.3.1. Magnitud del problema. Para el año 2004 estaban sembradas en México 81,964.11 ha, ubicadas en cinco estados, las cuales eran susceptibles
25 de ser afectadas por la enfermedad denominada moniliasis del cacao. Para el año 2005 se realizó el primer reporte de la presencia de esta enfermedad en el norte del estado de Chiapas y para el 2006 ya se dieron reportes de la afectación de plantaciones en la región de la “Chontalpa”, principal área productora del estado de Tabasco y para finales del mismo año se encontró la enfermedad en el municipio de Tuzantán perteneciente a otra de las zonas más importantes como lo es la del Soconusco en el estado de Chiapas. A la fecha el hongo ya se encuentra disperso en las principales áreas de producción de cacao en México, lo cual ha causado reducción del 25,15% en el área de siembra, del 50,95% en la producción nacional y de 18,5%, en el rendimiento por hectárea, después del ingreso de esta enfermedad a territorio mexicano hace seis años.
Para los estados de Tabasco y Chiapas (México), el cacao es un cultivo estratégico, por su repercusión social, económica y ecológica, en el año 2000, éste cultivo generaba más de ocho millones de jornales al año los cuales se han reducido dado el gran impacto que tiene la enfermedad, además buena parte de la población de cacaocultores son pequeños productores que basan su sustento en este cultivo de tal manera que al no tener producción, el ingreso de estas familias se ve amenazado aumentando con ello la migración de la población rural y la desintegración familiar.
1.3.2. Trascendencia del problema. Dado que la afectación de la enfermedad puede llegar al 100% de pérdidas de la producción, y la baja capacidad económica de los productores para darle manejo a su plantación, éstos por una parte están optando por abandonarlas incentivando de esta manera la diseminación de la enfermedad, y por otra parte, están derribando las plantaciones para cambiar de cultivo o actividad principalmente a maíz o pastizales para implementar la ganadería bovina, lo cual ambientalmente afecta el sistema de captación y amortiguamiento y reserva que representan los cultivos de cacao incluyendo la gran diversidad de árboles de sombra y de la fauna y flora asociada a este cultivo, generando así un problema ambiental de graves consecuencias a mediano plazo, así como la pérdida de germoplasma
26 de cacao de éstas regiones, las cuales poseen el legendario cacao criollo de gran aceptación por parte del mercado chocolatero dada sus buenas características organolépticas.
De otra parte, los bajos o nulos ingresos que tienen los productores con cacao afectado por monilia, hacen que ellos salgan a buscar otras fuentes de ingresos, incentivando así la migración de los pobladores rurales a otros lugares del país o a Estados Unidos, generando el abandono de las zonas rurales, desintegración familiar y escasez de mano de obra en etapa activa.
Teniendo en cuenta los buenos beneficios que trae consigo la producción de tipo orgánico, los dos principales estados productores de cacao: Tabasco y Chiapas, están incentivando este tipo de producción de tal manera que ya existen plantaciones de cacao certificadas y en proceso de transición con mercados que les dan un sobre precio, pero con el ingreso de la enfermedad y la falta de alternativas de manejo bajo este sistema de producción hace tambalear la economía de este sistema productivo y con ello los ingresos de los productores y sus condiciones de vida.
1.4. Alcances de la investigación
A continuación se presentan los alcances de esta investigación:
Económico: Se da una nueva opción económicamente rentable para el manejo de la moniliasis del cacao tanto para sistemas de producción convencional como para sistemas de tipo orgánico.
Social: Dado que la producción de cacao la realizan principalmente pequeños productores y es una actividad familiar, el manejo de la moniliasis mediante el uso de extractos vegetales permitirá a los productores que opten por este tipo de manejo obtener una mayor producción y si ingresan a mercados especializados podrían obtener mayor ingreso económico, lo cual repercutiría en la mejora de su calidad de vida, arraigo a su población, generación de empleos y con ellos reducción de la migración.
27 Científico: Los resultados de la investigación permitirán generar conocimiento acerca del potencial de extractos de plantas en el manejo de fitoparásitos, uso de extractos de plantas como alternativa al manejo de la moniliasis del cacao, así como avanzar en el estudio de sistemas de producción orgánica y de manejo ecológico de la moniliasis del cacao en México.
1.5. Objetivos
1.5.1. Objetivo General
Desarrollar y caracterizar extractos vegetales que tengan efectividad en el manejo de Moniliophthora roreri, en el cultivo de cacao (Theobroma cacao L.) en México, con el fin de incorporarlos en un sistema de producción orgánica. 1.5.2. Objetivos Específicos
1. Determinar in vitro la forma de obtención de extractos a partir de seis plantas con efectos biofungicidas sobre M. roreri.
2. Determinar la concentración mínima inhibitoria de los extractos de
plantas seleccionadas con mayor efectividad en la regulación del crecimiento y desarrollo del hongo Moniliophthora roreri, en condiciones de laboratorio.
3. Establecer la eficiencia en condiciones de plantaciones de cacao de extractos vegetales sobre Moniliophthora roreri.
4. Determinar la factibilidad económica del uso de extractos vegetales para el manejo orgánico de la moniliasis del cacao.
5. Realizar la caracterización fitoquímica del extracto que ejerza en campo mayor efectividad de control sobre M. roreri.
1.6. Supuestos o Hipótesis
1. La aplicación de extractos de plantas reduce la incidencia de la moniliasis en plantaciones de cacao.
28 2. La implementación de un manejo orgánico integral incorporando extractos vegetales resulta eficiente técnica, económica y ambientalmente en el manejo orgánico de la moniliasis del cacao.
3. La forma de obtención influye en el efecto antifungico del extracto sobre M. roreri.
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CAPÍTULO 2.
MARCO TEÓRICO
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CAPÍTULO 2. MARCO TEÓRICO
2.1. El cacao, origen, distribución e importancia mundial.
El cacao (Theobroma cacao L.) es una planta ancestral que ha llegado a tener gran importancia cultural, ecológica y económica. En la época precolombina la semilla se utilizaba para obtener una bebida la cual fue considerada como alimento de los dioses y de ahí su nombre genérico científico theo = dios y
broma = alimento; y fue usado por los Mayas, Aztecas y otros grupos como
moneda. Su centro de origen fue la cuenca del río Amazonas, dispersándose hasta el sur de México donde en la actualidad se encuentra uno de las mayores reservas de germoplasma y del legendario cacao criollo (Estrada, 2010).
Según la Organización Internacional del Cacao (OCCO, 2011), el cultivo se ha extendido, desde la colonización española, a otros países que hoy son líderes en la producción mundial. Se cultiva principalmente en 13 países, Costa de Marfil, Ghana, Nigeria y Camerún en el continente Africano aportan el 74,8% de la cosecha mundial, que significan 3,18 millones de toneladas para el período estimado de cosecha 2010-2011. También es cultivado en países de Asía y Oceanía los cuales aportan el 12,5% de la producción y el restante 12,7% en el continente americano donde los mayores productores son Brasil y Ecuador, seguidos de República Dominicana, Colombia, Perú, México, Venezuela.
Con relación a la superficie destinada al cultivo de cacao en el mundo, ésta se encuentra alrededor de los 7 millones de hectáreas. El 70% de esta área se ubica en África, el 20% en América y el 8% en Asia. El rendimiento de la producción de cacao a nivel mundial alcanza un valor promedio de 0,51 t/ha. Asia presenta el mayor rendimiento a nivel mundial con 0,8 t/ha., seguido de África con 0,53 t/ha y finalmente América con un rendimiento de 0,3 t/ha. Los países con mayores rendimientos son Granada y Madagascar los cuales son superiores a 0,95 t/ha, Indonesia y Malasia con rendimientos mayores a 0,8 t/ha. El Salvador, Santa Lucía y Bolivia con rendimientos entre 1,0 y 0,73 t/ha en promedio.
31 Se estima que más de 20 millones de personas dependen directamente de este cultivo para subsistir y que el 90% de la producción es cosechada de minifundios (menor de 5 ha) (ICCO, 2011).
Durante los últimos años se ha querido aumentar la productividad de los cultivos y para ello se ha hecho uso del mejoramiento genético, de fertilizantes y principalmente de fungicidas e insecticidas, ya que se calcula que alrededor del 30% de la producción mundial se pierde a causa de plagas y enfermedades. Desafortunadamente el cultivo del cacao en América Latina atraviesa por un grave problema causado por la diseminación de enfermedades tales como escoba de bruja (Moniliophthora pernisiosa) y la moniliasis, esta última de ingreso reciente en México ha producido efectos devastadores llegando a generar pérdidas que superan el 90% de la producción (Palencia, 2003; Pinzón, 2004; Federación Nacional de cacaoteros, 2004; Arias, 2007).
2.2. El cacao en México
El cacao, como cultivo es nativo de México y en la actualidad están plantadas 61,344.25 ha ubicadas en los estados de Tabasco, Chiapas, Guerrero y Oaxaca. El SIAP de la SAGARPA (2011) reporta que el estado de Tabasco cuenta con la mayor superficie sembrada, con el 67,25%, seguido de Chiapas con el 32,32%, y el área restante se ubica en los estados de Oaxaca y Guerrero.
En el Contexto Internacional, actualmente México se encuentra dentro de los 20 principales países productores y con mayor superficie en el mundo ya que con 23 mil toneladas aporta el 0,6% de la producción mundial de cacao según el ICCO para el período de cosecha 2010-2011 (ICCO, 2011). Sin embargo está considerado entre los países de bajo consumo, con 2,5 kg. per cápita al año (Fideicomisos Instituidos en Relación a la Agricultura- FIRA, 2004).
En el caso del rendimiento, según el SIAP de la SAGARPA para el año 2011, reporta 0,35 t/ha, es importante señalar que los países con mayores rendimientos (Granada, Madagascar, Indonesia, Malasia, El Salvador, Santa
32 Lucía y Bolivia) tienen rendimientos reportados entre 0,73 y 1,0 t/ha en promedio.
Los dos principales estados productores Tabasco y Chiapas tienen plantadas 60,744.33 ha., con unas 21,18 mil toneladas de grano, sin embargo, la característica de cacao fino y aromático, ubica a México en un lugar preponderante, sobre los grandes productores en el mundo debido a la calidad de su materia prima usada principalmente para la chocolatería fina. El cacao producido abastece parcialmente a 213 empresas, de las cuales ocho de éstas dominan lo que se conoce como mercado de volumen o el gran mercado: Nestlé y Pepsico, que en conjunto manejan el 59% del cacao nacional. La mayoría de las empresas pertenecen a la Asociación Nacional de Fabricantes de Chocolate, Dulces y similares que en conjunto procesan 67231 toneladas de cacao anualmente. (Hernández, et al.,. 2010) y la disminución de la producción nacional obliga a la importación de materia prima, lo cual afecta a la industria nacional. Con respecto al mercado de exportación, principalmente se abastecen mercados de Estados Unidos y Europa (SAGARPA, 2003).
Se estima que al cierre de 2008, el volumen de exportaciones de México de este producto haya alcanzado las 103,017 toneladas, lo cual representaría una disminución de 35,7% respecto al 2007. Los principales productos exportados son el cacao en polvo con adición de azúcar u otro edulcorante (31%), las barras de cacao con un peso superior a 2 kg (31%) y el chocolate y otras preparaciones con cacao (15%) (Financiera Rural, 2012).
Dada la extensión de las plantaciones, la gran biodiversidad presente en ellas y el número de productores que dependen de este cultivo, el cacao constituye uno de los pilares de la conservación ambiental y sustentabilidad de los recursos naturales, así como de uno de los cultivos estratégicos para esta parte del territorio mexicano.
Por otra parte, las plantaciones de cacao constituyen agroecosistemas que por su estructura y función se asemejan al ecosistema tropical húmedo, se
33 considera por lo tanto que el cacao posee un alto valor ecológico contribuyendo a la conservación de los recursos naturales del trópico (Salgado, 2006).
Además el 69% de las plantaciones de cacao se ubica en terrenos de pequeños propietarios y el 31% restante en terrenos del sector social; el tamaño medio de la superficie cultivada con cacao es de 3 ha por productor, con un rango que varia de 1 a 50 ha, según datos reportados para el Estado de Chiapas (Toledo, 2003, Ruiz, 2003). Según Hernández, et al., (2010), aproximadamente 46000 productores y 197100 personas dependen de manera directa e indirecta de éste cultivo, generándose poco más de 2 millones de jornales al año (SAGARPA, 2003).
2.2.1. Situación actual del cacao en México: El cultivo del cacao en México ha sido manejado principalmente por pequeños productores, los cuales dependen casi exclusivamente de la mano de obra familiar para atender las plantaciones, quienes además tienen bajo nivel educativo y poca capacidad económica de reinvertir en sus plantaciones.
Trabajos realizados en el 2006 por la Universidad Autónoma de Chiapas, determinaron que el 73% del cacao que se cultiva en el estado de Chiapas es por tradición y el 27% lo han sembrado los productores por considerar que el cacao es rentable y les permite obtener ganancias. El 65% de los productores heredó la plantación de su papá, y esto refleja la explotación tradicional del cultivo de cacao en las regiones productoras del Estado de Chiapas.
Dado que México es una confederación de estados, los programas de los gobiernos estatales han sido diferentes y con variados resultados, en el caso de Tabasco se ha dado últimamente apoyo al proceso de beneficio del cacao con el montaje de plantas fermentadoras, buscando con ello mejorar la calidad de éste proceso, mientras que en el Estado de Chiapas se han hecho trabajos para la renovación de plantaciones.
En los dos principales estados productores Chiapas y Tabasco, las densidades de las plantaciones son bajas (600 árboles/ha), utilizan materiales genéticos de
34 baja calidad, realizan usualmente un inadecuado manejo de las plantaciones, con plantas que van de los 6 a los 7 metros de altura, existe un alto número de plantaciones viejas con más de 30 años y algunas de ellas están abandonadas.
A lo anterior se suma la alta incidencia de enfermedades e insectos plaga, principalmente Mancha negra (Phytophthora palmivora), Antracnosis (Colletotrichum gloesporioides) y recientemente Monilia (M. roreri).
Diferentes programas gubernamentales han realizado esfuerzos por proporcionar material vegetativo para la renovación de las miles de hectáreas existentes, así como brindar capacitación; sin embargo los esfuerzos realizados son lentos y no permiten visualizar un repunte importante en la producción. Uno de los factores tal vez más limitantes detectados, es la escasez de técnicos y profesionales capacitados en la producción de cacao, así como de las escasas instituciones e investigaciones realizadas en este sector productivo, sustentadas principalmente en el Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias - INIFAP, la Universidad Autónoma de Chiapas y el Colegio de Posgraduados (Estrada, 2010).
Desde el punto de vista ecológico el cacao está situado principalmente en tres regiones que alimentan a los principales ríos que abastecen de agua tanto para consumo como para generación de energía mediante plantas hidroeléctricas.
Además se tiene el reporte de la existencia de una gran biodiversidad existente en las plantaciones de cacao, algunas de ellas plantadas bajo selva y otros con diversidad de árboles para que les generen sombra. Esto hace que el cultivo de cacao tenga una gran repercusión en el ciclo hidrológico, en la conservación de la biodiversidad regional, en la captura de carbono y la regulación de ciclos biológicos de diversas especies.
Se sabe que los cacaotales mantienen una diversidad de aves, murciélagos, mamíferos no voladores e invertebrados (especialmente hormigas) similar a la
35 de los bosques naturales y superior a la de los habitas agrícolas más intervenidos (Salgado, 2006).
2.3. La moniliasis del cacao
2.3.1. Origen y dispersión: Durante muchos años se afirmó que la moniliasis inició en el año 1914 en Ecuador (Ampuero, 1967; Barros, 1980), pero recientes estudios realizados por Phillips-Mora et al., (2006) mencionan que el origen de esta grave enfermedad se dio en Colombia hacia el año 1800; desde entonces se ha dispersado a 11 diferentes países sur y centro americanos productores de cacao: Colombia, Ecuador en 1917 (Rorer, 1918), Venezuela en 1941 (Muller, 1941), Perú en 1950 (McLaughlin, 1950) , Panamá en 1956 (Orellana, 1956), Costa Rica en 1978 (Enríquez y Suarez, 1978), Nicaragua en 1980 (López y Enríquez, 1980), Honduras en 1997 (Porras y Enríquez, 1998), Guatemala en 2002 (Phillips-Mora y Wikilson, 2007), Belice en el 2004 (Phillips- Mora et al., 2006b) y finalmente ingresó a México en el año 2005 (Phillips- Mora et al., 2006a), ocasionando a su paso pérdidas superiores al 50% de la producción y al abandono del cultivo por miles de productores a lo largo del continente americano, lo cual ha ocasionado efectos negativos en la comunidad de cacaocultores y en estos agroecosistemas.
La moniliasis es producida por el hongo Moniliophthora roreri (Cif. & Par), basidiomiceto del orden Agaricales, familia Marasmiaceae. Trabajos realizados por Phillips (2006), con la ayuda de genética molecular, mostraron que existen cinco variedades del hongo de la moniliasis, todos con origen colombiano, algunos son endémicos ya que nunca salieron de ese país, pero otros, a través del movimiento de material de siembra, se esparcieron por otros países de América. Así, los cultivos de Colombia, Perú y Bolivia hoy se ven amenazados por una variedad de la moniliasis distinta a la que acabó con el cultivo en Panamá, Costa Rica y que se ha dispersado hasta cultivos del sur de México, detectada a principios del año 2005.
2.3.2. Importancia económica de la moniliasis del cacao: La enfermedad denominada moniliasis del cacao ocasiona pérdidas en rendimiento de acuerdo
36 con las condiciones ambientales, el manejo del cultivo, las medidas de control que se apliquen y las variedades cultivadas. En plantaciones ubicadas en zonas húmedas, con poca tecnificación y sin control, es frecuente observar pérdidas superiores al 90%. Sin embargo, bajo condiciones culturales óptima de manejo, control y germoplasma mejorado, los daños disminuyen considerablemente, y esta situación genera una alternativa para el desarrollo del cultivo del cacao en áreas infestadas por la enfermedad.
En Colombia, donde el hongo apareció inicialmente en Tumaco y en el golfo de Urabá, disminuyó el rendimiento de los cultivos de cacao entre el 30 y 70%, el país cuenta con unas 100.000 hectáreas sembradas y produce 36.000 toneladas anuales, volumen que no abastece a la industria local, por lo que la industria procesadora debe importar alrededor de 30.000 toneladas anuales. (Domínguez, 2007). En Colombia, Barros (1980) y Campuzano (1980) indican que las pérdidas por la enfermedad fluctúan alrededor del 40% de la producción nacional.
Se conoce que la moniliasis y la escoba de bruja causaron un grave perjuicio en la industria del cacao en el Ecuador en 1933 (en ese entonces uno de los mayores productores a nivel mundial), donde las exportaciones bajaron de 47.000 Toneladas a 10.800 Toneladas, Ampuero (1967) señala además que las pérdidas estimadas fueron desde un 15 hasta un 80%, en las diversas regiones productoras.
En Perú, desde su primer reporte, en Bagua Grande, departamento de Amazonas, en 1988, esta enfermedad se ha diseminado prácticamente a todas las áreas productoras de cacao en el país, según lo ha podido establecer el Ministerio de Agricultura y servicio nacional de sanidad agraria del Perú; sin embargo, la superficie cacaotera aumentó a unas 60.000 hectáreas, de las cuales 30.000 están en producción (Ministerio de Agricultura y Servicio Nacional de Sanidad Agraria del Perú).
Por otra parte, en Costa Rica, Enríquez y Suárez (1978) y Enríquez y colaboradores (1979) mencionan que la producción nacional en 1978 fue de 9,500 toneladas por año; sin embargo debido a la presencia de la enfermedad
37 el rendimiento se redujo en 1982 a 3,500 toneladas. Funcionarios del Centro Agronómico Tropical de Investigación y Enseñanza (CATIE) reportan que por culpa de la enfermedad, de las 20.000 hectáreas sembradas en 1978 en ese país centroamericano, quedan en la actualidad unas 1.200 ha, porque los productores erradicaron los cultivos para sembrar plátano, banano y tubérculos. Se tiene el reporte que en cinco años de ingresada la enfermedad la producción cayó 72% y las exportaciones 96% (Programa Cooperativo en Investigación y Tecnología Agrícola para la Región Norte, 2005).
En Honduras la producción de cacao en 1997, antes de la llegada de la moniliasis fue de 4,500 toneladas de cacao, en 2003 por efecto de la moniliasis la producción tan solo alcanzó 900 toneladas (Programa Cooperativo en Investigación y Tecnología Agrícola para la Región Norte, 2005).
En el caso de México la voz de alerta sobre la presencia de la moniliasis del cacao se dio en marzo de 2005, por funcionarios de la Universidad Autónoma de Chiapas. Este primer reporte fue en el municipio de Pichucalco, Ranchería Zaragoza del estado de Chiapas. A partir de esta localidad se empezó a diseminar a municipios cercanos y llegando hasta plantaciones del estado de Tabasco; a finales del año 2006 se detectó en el municipio de Tuzantán y en mayo del 2007 se reportó ya en plantaciones de Huehuetán pertenecientes al Soconusco, otra de las regiones de mayor producción de cacao del estado Chiapas y poseedores del legendario cacao criollo del Soconusco, hoy en día esta presente en las principales regiones productoras de cacao de México (Phillips-Mora, 2006, Estrada, 2010, Torres de la Cruz, 2010).
2.3.3. Clasificación Taxonómica: De acuerdo con Galindo y Enríquez (1985) el organismo causante de la enfermedad fue descrito morfológicamente en 1933 por Ciferri y Parodi, quienes lo clasificaron como un hongo imperfecto, de la clase deuteromicete, orden Moniliasis, género Monilia y especie roreri. Sin embargo, en 1978, Evans y colaboradores y más tarde Pudrí (1986) presentaron evidencias de que el hongo posee características propias de un basidiomiceto y proponen su ubicación taxonómica como del Phylum: Hongos
38 mitospóricos, Clase: Hyfomycetes, Orden: Moniliales, Familia: Moniliacea, Género: Moniliophthora y Especie: M. roreri (Cif. & Par).
2.3.4. Etiología: Thorold (1975), Kranz y colaboradores (1978) y Evans et al., (1978) describen que el hongo posee hifa hialina, septada, septa sin conexiones de gancho pero con doliporo, de 1,5 a 5 milimicras de ancho. Las conidias son de formación basal, su forma varia de globosa a elipsoidal; son hialinas, forman cadenas de 4 a 10 conidias y miden de 7 a 10 de ancho por 9 a 14 milimicras de largo.
Los conidióforos son más o menos verticales, ligeramente ramificados y ocasionalmente aislados y erectos. Algunas veces trifurcados, hialinos, pluriseptados, con una constricción en la septa y miden de 9 a 50 milimicras de longitud (Figura 1).
Figura 1. Conidióforos de M. roreri aislados de frutos infectados en plantaciones de Pichucalco, Chiapas – México. Fuente Autora.
2.3.5. Sintomatología: Las investigaciones desarrolladas han permitido determinar que los síntomas varían con la edad del fruto al momento de la infección, y la velocidad de desarrollo está influenciada por las condiciones ambientales, básicamente la temperatura y la humedad ambiental.
En condiciones naturales, la moniliasis ataca únicamente a los frutos, en cualquier etapa de desarrollo, y al infectar los frutos menores de dos meses y medio de edad, continúa su crecimiento aparentemente normal y luego desarrolla protuberancias o tumefacciones de los tejidos del exocarpo, con una
