Control biológico de la verticilosis del olivo con la cepa no patogénica de fusarium oxysporum fo12 y con el compost de orujo de vid cgr03
- Autores: Antonio Mulero Aparicio
- Directores de la Tesis: Antonio Trapero Casas (dir. tes.), Francisco Javier López Escudero (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Córdoba (ESP) ( España ) en 2019
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Francisco Javier Romera Ruiz (presid.), Celia Borrero Vega (secret.), Christina C. Müller (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ingeniería Agraria, Alimentaria, Forestal y del Desarrollo Rural Sostenible por la Universidad de Córdoba y la Universidad de Sevilla
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: Helvia
- Resumen
1. Introducción o motivación de la tesis Un componente esencial para el control integrado de la Verticilosis del olivo (VO), causada por el hongo Verticillium dahliae, tanto en nuevas plantaciones como sobre todo en olivares establecidos donde la resistencia genética no es aplicable, es el control biológico. La ineficacia de los tratamientos químicos para el control de las Verticilosis de los cultivos, unida a la actual concienciación ambiental respecto al uso de fungicidas químicos en el manejo de las enfermedades, ha intensificado la búsqueda de métodos biológicos alternativos para el control de la Verticilosis en numerosos cultivos (Hiemstra et al., 1998; Pegg y Brady, 2002). Entre ellos, se ha investigado principalmente el uso de numerosos microorganismos antagonistas (Berg et al., 2005; Erdogan y Benlioglu, 2010; Tjamos et al., 2004; El-Hadrami et al., 2011), extractos microbianos o vegetales (Uppal et al., 2008), enmiendas orgánicas (Lazarovits et al., 2000) y enterrado de cubiertas vegetales o biofumigación (Neubauer et al., 2014).
En esta búsqueda de medidas alternativas de control biológico, la VO no ha sido una excepción, aunque la dificultad añadida por la naturaleza del huésped, especie leñosa confinada a áreas de clima mediterráneo, ha limitado notablemente este tipo de investigaciones (Trapero y Blanco, 2008; López-Escudero y Mercado-Blanco, 2011; Jiménez-Díaz et al., 2012). No obstante, se han evaluado tratamientos con microorganismos antagonistas (Tjamos et al., 2004; Mercado-Blanco et al., 2004; Müller et al., 2007; Aranda et al., 2011), enmiendas orgánicas (Yangui et al., 2010) y cubiertas vegetales (Bejarano, 2008), que han resultado en una reducción de inóculo o de la enfermedad en condiciones controladas o en una reducción de inóculo en el suelo en condiciones de campo, aunque hasta el momento no se dispone de medidas eficaces para el control de la enfermedad en campo. La única excepción en este sentido es el producto comercial Bioten®, que ha sido registrado para el tratamiento de plantones de olivo antes de la plantación (Jiménez-Díaz et al., 2012), aunque se desconoce la duración del efecto protector del tratamiento y su eficacia en olivos ya establecidos en campo.
La carencia existente sobre medidas biológicas efectivas contra la VO, nos llevó a establecer en el grupo de Patología Agroforestal de la Universidad de Córdoba una línea de investigación sobre “Control biológico de la Verticilosis del olivo” que ha sido sustentada por el proyecto de investigación de excelencia AGR08-03635 y cofinanciada por la Interprofesional del Aceite de Oliva Español en el período 2011-2017, cuya finalidad principal fue realizar una selección masiva de posibles tratamientos biológicos para el control de la Verticilosis del olivo. De 220 productos y tratamientos evaluados en condiciones controladas (in vitro, en suelo naturalmente infestado y en plantones de olivo inoculados) se han seleccionado unos 20 candidatos potencialmente eficaces para su evaluación en campo (Adem et al., 2010; Lozano-Tovar et al., 2013; Varo et al., 2016a; 2017, Varo-Suárez et al., 2018). Entre ellos se encuentran extractos vegetales (tomillo, ajo), microorganismos (varios hongos y bacterias), enmiendas orgánicas (compost de alperujo y estiércol, residuos orgánicos) y combinaciones de ellos (Lozano et al., 2013; Varo et al., 2017). Con diez de los 20 candidatos seleccionados, se ha establecido en la primavera de 2014 el primer campo experimental situado en una finca cultivada de algodón en Villanueva de la Reina, Jaén. En la presente Tesis se pretende continuar con dicho programa de investigación, evaluando en condiciones de campo la eficacia de los candidatos seleccionados en condiciones controladas y profundizar en su mecanismo de acción para optimizar su potencial de aplicación.
2. Contenido de la investigación Por ello, el primer objetivo de esta Tesis fue evaluar la efectividad de 16 tratamientos biológicos, seleccionados en la anterior evaluación, contra la VO en condiciones de campo. Para ello, se realizaron tres experimentos en campos infestados con diferentes densidades de inóculo de V. dahliae y en tres escenarios diferentes para la infección natural del patógeno situados en diferentes zonas de Andalucía. Los resultados de esos experimentos mostraron que un aceite esencial comercial de Thymus sp., la cepa no patógena de Fusarium oxysporum FO12 y el compost de orujo de vid CGR03 fueron los tratamientos más efectivos para reducir la densidad del inóculo del patógeno en el suelo, consiguiendo hasta un 100% de reducción. Además, los tratamientos con FO12 y CGR03 redujeron significativamente la incidencia de la enfermedad tanto en plantas de olivo jóvenes como en olivos adultos en un experimento realizado en condiciones de un olivar comercial. Por lo tanto, la cepa no patógena de F. oxysporum y el compost de orujo CGR03 se seleccionaron como dos de los tratamientos de biocontrol más prometedores contra la VO.
Un segundo paso fue evaluar el potencial completo de biocontrol así como dilucidar los modos de acción tanto de FO12 como de CGR03. Para ello, se realizaron varios experimentos in vitro e in vivo para evaluar el efecto de diferentes formulados a base de FO12 contra V. dahliae. El tratamiento con extracto crudo de FO12 resultó en una reducción total tanto de la densidad de inóculo del patógeno en suelo, como en el progreso de la enfermedad en condiciones controladas. Además, los tratamientos con la suspensión tanto conidial como de clamidosporas también fueron efectivos para reducir tanto la densidad del inóculo (95 y 85 %, respectivamente), como el progreso de la enfermedad en plantones de olivo.
En experimentos in vitro e in vivo complementarios, se estudió el papel que desempeñan las sustancias inhibidoras y la competencia en la rizosfera en el efecto antagonista de FO12 contra V. dahliae. Los compuestos orgánicos volátiles y las sustancias solubles producidas por FO12 causaron una inhibición significativa en el crecimiento micelial y en la viabilidad de los microesclerocios. Tras el estudio de microscopía utilizando una cepa de FO12 marcada con s-GFP se confirmó el comportamiento endofítico de esta cepa, demostrando que FO12 es un colonizador eficaz de la rizosfera, pudiendo competir por los sitios de infección con V. dahliae.
Paralelamente, se evaluó el efecto de diferentes tés y extractos de compost obtenidos a partir de CGR03 para identificar los mecanismos de acción involucrados en su efecto contra V. dahliae. Los resultados obtenidos sugirieron que tanto factores bióticos como abióticos están involucrados en el efecto supresivo de este compost. Así, el extracto natural y dos extractos esterilizados en autoclave fueron los tratamientos más efectivos para reducir la densidad del inóculo de V. dahliae en el suelo (62.0, 72.1 y 66.6% de reducción, respectivamente). Además, el té de compost natural y el té de compost esterilizado en autoclave lograron reducir la enfermedad en un 67.4 y 96.5%, respectivamente.
Finalmente, se realizó un experimento en condiciones semi-controladas para evaluar la efectividad de la cepa no patógena de F. oxysporum FO12 y el compost de orujo de vid CGR03 en la reducción tanto de la densidad de inóculo de V. dahliae en un suelo naturalmente infestado como del progreso de la enfermedad y su interacción con dos cultivares de olivo con diferentes niveles de resistencia (Picual y Arbequina). Tanto FO12 como CGR03 fueron altamente efectivos en la reducción de la densidad del inóculo alcanzando valores mínimos de 0.53 y 0.8 propágulos g-1, respectivamente, mientras que en el testigo tuvo un valor mínimo de 39.2 propágulos g-1. Además, CGR03 redujo significativamente el progreso de la enfermedad, mientras que FO12 logró un control total de la VO ya que ninguna planta tratada con esta cepa mostró síntomas de la enfermedad.
3. Conclusión El conocimiento generado de los estudios incluidos en esta Tesis, proporciona una información útil sobre el efecto de FO12 y CGR03 contra la VO, así como sus principales modos de acción. Además, este trabajo proporciona un nuevo enfoque integrado para estudiar el potencial completo de tratamientos de control biológico contra V. dahliae como parte esencial del desarrollo de futuros tratamientos para controlar la VO. En conclusión, los resultados obtenidos en la presente Tesis representan un avance en el desarrollo de alternativas prometedoras para el control de esta enfermedad en condiciones de campo, donde los olivareros necesitan urgentemente medidas que sean viables, efectivas y respetuosas con el medio ambiente para controlar esta importante enfermedad.
4. Bibliografía Adem M, Roca LF, López-Escudero F., Trapero A, 2010. Efecto in vitro de productos biológicos, extractos vegetales y aceites esenciales sobre Verticillium dahliae. XV Congreso de la Sociedad Española de Fitopatología, Vitoria, 390.
Aranda S, Montes-Borrego M, Jiménez-Díaz RM, Landa BB, 2011. Microbial communities associated with the root system of wild olives (Olea europaea L. subsp. europaea var. sylvestris) are good reservoirs of bacteria with antagonistic potential against Verticillium dahliae. Plant and Soil 343, 329–345.
Berg G, Zachow C, Lottmann J, Gotz M, Costa R, Smalla K, 2005. Impact of plant species and site on rhizosphere-associated fungi antagonistic to Verticillium dahliae Kleb. Appl Environ Microbiol 71, 4203–4213.
El-Hadrami A, Adam LR, Daayf F, 2011. Biocontrol treatments confer protection against Verticillium dahliae infection of potato by inducing antimicrobial metabolites. Molecular Plant-Microbe Interactions 24, 328–335.
Erdogan O, Benlioglu K, 2010. Biological control of Verticillium wilt on cotton by the use of fluorescent Pseudomonas spp. under field conditions. Biological Control 53, 39–45.
Hiemstra JA, 1998. A compendium of Verticillium wilts in tree species. CPRO.
Jiménez-Díaz RM, Cirulli M, Bubici G, del Mar Jiménez-Gasco M, Antoniou PP, Tjamos EC, 2012. Verticillium Wilt, A Major Threat to Olive Production: Current Status and Future Prospects for its Management. Plant Disease 96, 304–329.
Lazarovits G, Conn K, Tenuta M, 2000. Control of Verticillium dahliae with soil amendments: efficacy and mode of action. Advances in Verticillium research and disease management. APS, St. Paul, 274–291.
López-Escudero FJ, Mercado-Blanco J, 2011. Verticillium wilt of olive: a case study to implement an integrated strategy to control a soil-borne pathogen. Plant and Soil 344, 1–50.
Lozano-Tovar MD, Ortiz-Urquiza A, Garrido-Jurado I, Trapero-Casas A, Quesada-Moraga E, 2013. Assessment of entomopathogenic fungi and their extracts against a soil-dwelling pest and soil-borne pathogens of olive. Biological Control 67, 409–420.
Mercado-Blanco J, Rodrı́guez-Jurado D, Hervás A, Jiménez-Dı́az RM, 2004. Suppression of Verticillium wilt in olive planting stocks by root-associated fluorescent Pseudomonas spp. Biological Control 30, 474–486.
Müller H, E T-G, Mercado-Blanco J, D R-J, Jiménez-Díaz R., G. B, 2007. Effect of the biological control strain Serratia plymuthica HRO-C48 on Verticillium wilt of olive trees cv. Arbequina. IOBC/wprs Bulletin 30, 173–177.
Neubauer C, Heitmann B, Müller C, 2014. Biofumigation potential of Brassicaceae cultivars to Verticillium dahliae. European Journal of Plant Pathology 140, 341–352.
Pegg GF, Brady BL, 2002. Verticillium wilts. CABI, Cromwell Press, Trowbridge.
Tjamos EC, Tsitsigiannis DI, Tjamos SE, Antoniou PP, Katinakis P, 2004. Selection and screening of endorhizosphere bacteria from solarized soils as biocontrol agents against Verticillium dahliae of solanaceous hosts. European Journal of Plant Pathology 110, 35–44.
Trapero A, Blanco MA, 2008. Enfermedades. El cultivo de olivo. Coedición Junta de Andalucía/Mundi-Prensa, Madrid, 595–656.
Uppal AK, El Hadrami A, Adam LR, Tenuta M, Daayf F, 2008. Biological control of potato Verticillium wilt under controlled and field conditions using selected bacterial antagonists and plant extracts. Biological Control 44, 90–100.
Varo, A., Mulero-Aparicio, A., Adem, M., Roca, L.F., Raya-Ortega, M.C., López-Escudero, F.J., Trapero, A., 2017. Screening water extracts and essential oils from Mediterranean plants against Verticillium dahliae in olive. Crop Protection 92, 168–175.
Varo, A., Raya-Ortega, M.C., Trapero, A., 2016a. Selection and evaluation of microorganisms for biocontrol of Verticillium dahliae in olive. Journal of Applied Microbiology 121, 767–777.
Varo-Suárez, A., Raya-Ortega, M.C., Agustí-Brisach, C., García-Ortíz-Civantos, C., Fernández-Hernández, A., Mulero-Aparicio, A., Trapero, A., 2018. Evaluation of organic amendments from agro-industry waste for the control of Verticillium wilt of olive. Plant Pathology. 67, 860–870.
Yangui T, Sayadi S, Gargoubi A, Dhouib A, 2010. Fungicidal effect of hydroxytyrosol-rich preparations from olive mill wastewater against Verticillium dahliae. Crop Protection 29, 1208–1213.
