CONSULTAMICROBIOLOGIA AMBIENTALHeidy Marcela Gmez Gaona, Isabel Hernandez Bustos, Jhonatan Andrs Carrillo CastroUDES2015

GENERALIDADES

1. FITOPATOLOGIA

El buen desarrollo de las plantas es de particular inters para aquellos que estn relacionados de manera bastante directa con su crecimiento y la produccin y distribucin de sus productos. Interesa no slo a los agricultores y trabajadores de las industrias que procesan los productos agrcolas, sino tambin a los innumerables trabajadores que laboran en las industrias de apoyo, cuya subsistencia depende de la manufactura de maquinaria y de los productos utilizados en el procesamiento de la Materia prima vegetal por ejemplo, mquinas para la industria textil y las empacadoras, o bien la comercializacin de la misma. As como de los productos agrcolas procesados. Sin embargo, un aspecto de mayor importancia es que la salud de las plantas debiera interesar a todos los individuos como cultivadores, ya sea por placer o con fines alimenticios, como ciudadanos preocupados por la pureza y seguridad del ambiente y, en particular, como consumidores de ellas y de la serie interminable de productos derivados de las plantas.

El crecimiento y el rendimiento de las plantas dependen de la disponibilidad del agua y de los nutrientes del suelo donde se desarrollen y del mantenimiento,'dentro de ciertos" lmites, de algunos factores del ambiente como la temperatura, la luz 'y la humedad. Dependen tambin de la proteccin que tengan contra el ataque de los parsitos. Es muy probable que todo lo que afecta la salud de las plantas influye en su crecimiento y produccin, lo cual disminuye de manera notable su utilidad para la naturaleza y para la humanidad. Las causas ms comunes del crecimiento deficiente de las plantas y de la destruccin de cosechas son los Fito patgenos, el clima desfavorable, las malezas y las plagas de insectos. Las enfermedades que sufren las plantas, as como sus causas, son semejantes a las que atacan a los animales y al hombre. Aunque no hay pruebas de que las plantas sufran dolores o molestias, el desarrollo de sus enfermedades sigue las mismas etapas y es, por lo comn, tan complejo como el desarrollo de las enfermedades en los animales y el hombre

Fitopatologa

La fitopatologa es la ciencia que se ocupa de las enfermedades de las plantas, tienen un componente de ciencia bsica y un componente de ciencia aplicada o tcnicas para el manejo de las enfermedades. La fitopatologa estudia las enfermedades de las plantas. Comprende el estudio de microrganismos como hongos, virus, bacterias y plantas; el estudio de las condiciones del medio entre temperatura, luz, pH, Agua y nutrientes del suelo que generalmente son llamadas fisionaras ya que pueden ocasionar enfermedades. Tambin estudian los organismos y las condiciones del ambiente que ocasionan enfermedades en las plantas, los procesos mediante los cuales estos organismos o factores producen enfermedades en las plantas, interacciones que establecen los organismos que ocasionan las enfermedades en las plantas y las plantas enfermas, los mtodos para prevenir las enfermedades, para disminuir el dao que ocasionan o para controlarlas antes o despus que se desarrollen en las plantas

Los fitopatlogos estudian las enfermedades causadas por hongos, bacterias, fitoplasmas, virus, viroides, nematodos, plantas parasitas y protozoarios. Estudian tambin las alteraciones que se producen en las plantas por exceso, desequilibrio o carencia de ciertos factores fsicos o qumicos como la temperatura, la humedad y los nutrientes.

La fitopatologa se compone en dos divisiones:

a. Fitopatologa General: Estudia la sintomatologa, clasificacin, la etiologa, la epidemiologia y control de enfermedades

b. Fitopatologa Especial: Se ocupa del estudio de varias enfermedades, individualmente o agrupados de acuerdo a su naturaleza

La fitopatologa utiliza las tcnicas bsicas y los conocimientos de la botnica, micologa, bacteriologa, virologa, nematologa, anatoma vegetal, fisiologa vegetal, gentica bioqumica, horticultura, edafologa, silvicultura, qumica, fsica, meteorologa y muchas otras ramas de la ciencia. La fitopatologa se beneficia de los avances de cualquiera de esas ciencias, y cabe hacer notar que muchos de los avances en otras ciencias se han logrado al intentar resolver los problemas fitopatolgicos.

Importancia de las enfermedades de las plantas en la economa de las sociedades.

Las enfermedades de las plantas son uno de los principales problemas que se tiene que afrontar en la agricultura por que reducen las cosechas, desmejoran la calidad del producto, limitan al mismo tiempo la disponibilidad de alimentos y materias primas para una serie de industrias.

En pases desarrollados, donde el alimento es abundante, las enfermedades de las plantas provocan perdidas econmicas a la agricultura, propician el aumento en el precio de los productos y destruyen la belleza del medio ambiente al daar a las plantas ornamentales de las casas, parques, avenidas y bosques.

Las enfermedades de las plantas reducen la variedad de plantas que pueden desarrollarse en una determinada zona geogrfica al destruir a todas las plantas de ciertas especies susceptibles a una enfermedad particular. Ejemplo: el castao americano fue aniquilado de los bosques de Norteamrica por el tizn del castao causado por Endothia parastica.

El tipo y monto de las prdidas ocasionadas por las enfermedades de las plantas vara de acuerdo a la especie de las plantas o productos que se obtiene de ella, as como el agente causal de la enfermedad, la localidad, el ambiente, las medidas de control practicadas, etc. O camban con la combinacin de todos estos factores. El monto de las prdidas vara desde porcentajes mnimos hasta 100%.

Enfermedades en plantas

La enfermedad es cuando una o varias de sus funciones son alteradas por organismos patgenos o por determinadas condiciones del ambiente en que se desarrolla. Esta alteracin llega a ser significativa (evidente) y es continua.

Las clulas y tejidos afectados comnmente se debilitan y/o destruyen a causa de los agentes que producen la enfermedad, por lo tanto, la capacidad de estas clulas para llevar a cabo sus funciones normales disminuye o se anula por completo, como resultados la planta muere o disminuye su crecimiento. En contraste existe otro grupo de enfermedades que estimulan a las clulas a dividirse ms (hiperplasia) o a crecer mucho ms (hipertrofia). Estas clulas dan origen a sobrecrecimientos anormales y desordenados de tejidos que absorben muchos nutrientes y presionan el tejido vascular adyacente.

Parasitismo y enfermedad

Un parsito es el organismo que vive ya sea fuera o dentro de otro organismo, del cual obtiene su alimento. A la relacin que se establece entre un parsito y su hospedante se denomina parasitismo. Un fitoparsito es un organismo que se asocia de manera estrecha con una planta y que se reproduce o desarrolla a expensas de ella. Por lo comn, la obtencin de los nutrientes y agua de la planta hospedante por el parsito da origen a una menor eficiencia en el desarrollo normal de la planta y provoca un detrimento en su posterior desarrollo y reproduccin. As, en 'la mayora de los casos el parasitismo se encuentra estrechamente relacionado con la patogenicidad, debido a que la capacidad que tiene el parsito de invadir y establecerse en su hospedante por lo general provoca el desarrollo de una enfermedad en este ltimo.

Para que se produzca la enfermedad se requiere de la interaccin de tres factores a travs del tiempo: Hospedante: el vegetal puede ser receptivo durante toda la vida o solo durante un par de ciclos vegetativos. La Roya Negra (Puccinia graminis) ataca en el periodo juvenil o prximo a espigazon. Si solo estudiamos su resistencia o susceptibilidad en el primer estadio vegetativo podemos incurrir en un error. Patgeno: Agente causante de la enfermedad, es aquel que frente al hospedero receptivo y en ambiente adecuado es capaz de producir una enfermedad. Ambiente: Entorno fsico qumico adecuado, con exceso o escasez de N predispone o frena el desarrollo de enfermedades. La sarna del manzano es limitada por N y este elemento favorece la manifestacin de la roya en cereales.

Figura: triangulo de interaccin patogenicidad

Clasificacin de las enfermedades: Las enfermedades se clasifican en 1. Enfermedades no infecciosas o abiticas y 2. Enfermedades Infecciosas o biticas de las plantas.

1. Enfermedades no infecciosas o abiticas, son ocasionadas por: Temperaturas muy altas o muy bajas Falta o exceso de luz Falta de oxigeno Falta o exceso de humedad en el suelo Deficiencia de nutrientes Toxicidad mineral Acidez o alcalinidad de los suelos Prcticas agrcolas inadecuadas Toxicidad de los plaguicidas Contaminantes atmosfricos

2 Enfermedades infecciosas o bitica,: causadas por microorganismos u organismos como: Hongos Organismos similares a los hongos: Plasmodiophoromycetos, Oomycetos Procariontes: Bacterias y fitoplasmas Virus y Viroides Nematodos Plantas parasitarias

Identificacin de una enfermedad desconocida: Postulados de Koch

Cuando no se tiene certeza de que un patgeno cause cierta enfermedad, o no existan registros anteriores de ello, entonces hay que considerar los siguientes pasos para comprobar nuestra hiptesis:

1- El patgeno debe encontrarse asociado con la enfermedad en todas las plantas que e examinen. 2- El patgeno debe aislarse y desarrollarse en cultivo puro en medios nutritivos y se deben describir sus caractersticas (parsitos no obligados) o bien permitirse que se desarrolle en una planta hospedante susceptible (parasito obligado).3- El patgeno aislado en cultivo puro debe ser inoculado en plantas sanas de las mismas especies o variedades en que apareci la enfermedad, y debe producir la misma enfermedad en la planta inoculada.4- El patgeno debe reaislarse de las plantas inoculadas en un cultivo puro y sus caractersticas deben corresponder a las anotadas en el segundo punto.

Defensa de la planta

El ataque de patgenos es una condicin desfavorable que generalmente activa una serie de mecanismos de defensa cuyo fin es detener, aminorar o contrarrestar la infeccin. Las plantas pueden poseer mecanismos constitutivos de defensa que proveen, de forma pasiva, resistencia contra patgenos. Los mecanismos de resistencia constitutiva o "preformada" se pueden dividir en mecanismos de defensa estructurales constitutivos, como por ejemplo la presencia de capas gruesas de cutcula, presencia de tricomas, deposicin de ceras, entre otros; y mecanismos de defensa qumicos constitutivos, tales como la acumulacin de compuestos txicos en las clulas vegetales. Los mecanismos constitutivos de resistencia en las plantas se basan en los rasgos distintivos de una especie o cultivar particular y generalmente no involucra una respuesta activa del hospedante ante la presencia del patgeno. A diferencia de la defensa constitutiva, los mecanismos inducidos de defensa, tambin llamados como resistencia inducida, se activan solamente como una respuesta al ataque de un patgeno. La resistencia inducida es un mecanismo activo de defensa que involucra cambios claros en el metabolismo provocados por la expresin diferencial de genes. Por lo tanto, para que ocurra la induccin de la defensa, es necesaria la mediacin de sistemas de reconocimiento especfico, mediante los cuales la planta reconoce la presencia del patgeno.

2. MICORRIZAS

Las asociaciones simbiticas entre races vegetales y hongos fueron denominadas en 1885 por el patlogo forestal alemn A. B. Fran como micorriza, derivado de la palabra en griego que traduce raz fungal (Aristn, 1999). Las micorrizas, de las que hace muchos aos se sabe son comunes en rboles forestales, hoy en da se consideran como las races nutricias normales de la mayora de las plantas, incluyendo cereales, hortalizas, plantas de ornato y, por supuesto, los rboles (Agrios, 2002).

Hay tres tipos de micorrizas que se distinguen por la forma en que las hifas del hongo se encuentran dispuestas dentro de los tejidos corticales de la raz:

Las ectomicorrizas. Se caracterizan por formar en las clulas corticales una red de micelio caracterstica denominada red de Hartig. Estas races comnmente son hinchadas y en algunas combinaciones que se establecen dentro el hongo y su hospedante se encuentran considerablemente ms bifurcadas que las races no micorrizales. Las ectomicorrizas se forman principalmente en rboles forestales debido a los basidiomicetes que forman setas y bejines y a varios ascomicetes. Las esporas de los hongos ectomicorreicos se forman sobre el suelo y son diseminadas por el viento. Las hifas de estos hongos frecuentemente producen un manto fungoso estrechamente entretejido en torno a las races nutricias y dicho manto tiene un grosor que vara desde el dimetro de una a dos hifas hasta como de treinta a cuarenta. Dichos hongos penetran tambin en las races, pero solo crecen alrededor de las clulas corticales, reemplazando a parte de la lmina media entre las clulas y formando la denominada red de Hartig (Agrios, 2002).

Las micorrizas arbusculares se originan a partir de hifas que proceden de los propgulos existentes en el suelo (esporas maduras, fragmentos de raz micorrizados, o plantas micorrizadas que crecen en vecindad). Cuando una hifa contacta con la superficie de una clula epidrmica de la raz, forma un apresorio que originara seguidamente la hifa colonizadora que penetrara en dicha clula o atravesara el espacio intercelular. En la zona externa del cortex de la raz forma unas estructuras intracelulares tpicas que son los ovillos; en la zona media las hifas crecen normalmente en forma longitudinal en los espacios intercelulares; Mientras que en la zona interna las hifas penetran intracelularmente y forman los arbusculos por ramificacin dicotmica repetida, a nivel de los cuales se produce el intercambio de nutrientes.

Importancia de las micorrizas:

Las micorrizas al parecer mejoran el crecimiento de la planta al aumentar la superficie de absorcin del sistema radial; al absorber selectivamente y al acumular ciertos nutrientes, especialmente el fsforo; al solubilizar y hacer disponibles para la planta algunos minerales normalmente insolubles; al permitir que las races alimentadoras funcionen durante ms tiempo; y al hacer que las races alimentadoras sean ms resistentes a la infeccin que ocasionan algunos hongos del suelo tales como Phytophthora, Pythium y Fusarium (Agrios, 2002).Sin embargo, debe tenerse en cuenta que hay muchas asociaciones distintas que se establecen entre el hongo y su hospedante y que cada combinacin puede tener efectos distintos sobre el crecimiento de la planta. Algunos hongos micorriticos tienen un amplio rango de hospederos, mientras que otros son ms especficos. As mismo, algunos de ellos benefician el mayor grado a un determinado hospedante que otros hongos, y algunos hospederos sacan un mejor provecho al asociarse con ciertos hongos micorriticos que con otros hospedantes. Los hongos micorrizales necesitan tambin a un hospedante para poder crecer y reproducirse; en ausencia de hospedantes, el hongo se mantiene en reposo en forma de esporas (Agrios, 2002).

Clasificacin de micorrizas:

La clasificacin puede estar basada tanto en la identificacin de una poblacin como en la estructura para entender las relaciones filogenticas entre unidades taxonmicas (Bentivenga y Morton, 1994). Todas las clasificaciones estn basadas en las mismas categoras taxonmicas lineanas (por ejemplo especie, genero). Sin embargo las clases y las causas de diversidad son menos universales y pueden existir grandes diferencias dentro de cada uno de los organismos.La primera aproximacin a la clasificacin de HMA fue hecha en los aos 1960s todas las especies fueron puestas dentro del gnero Endogone de los zigomicetos basndose en la produccin de esporas muy grandes multinucleadas. Despus fueron agrupados los gneros Acaulospora, Gigaspora, Glaziella, Modicella y Sclerocystis con Endogone en Endogonaceae, Zygomycetes en ese tiempo se conocan unas pocas caractersticas, pero a medida que fueron descritas nuevas especies, se descubrieron nuevos caracteres y la informacin base fue ampliada. Glaziella y Modicella fueron transferidos a los Ascomycetes. Ames y Schneider (1979) eligieron un nuevo gnero, Entrophospora, y Walker y Sanders (1986) situaron a la especie Gigaspora sensu lato (con paredes internas y un escudo de germinacin) a un nuevo gnero Scutellospora.

Ciclo de vida de micorrizas:

Las micorrizas arbusculares se originan a partir de hifas que proceden de los propgulos existentes en el suelo (esporas maduras, fragmentos de raz micorrizados, o plantas micorrizadas que crecen en vecindad). Cuando una hifa contacta con la superficie de una clula epidrmica de la raz, forma un apresorio que originara seguidamente la hifa colonizadora que penetrara en dicha clula o atravesara el espacio intercelular. En la zona externa del cortex de la raz forma unas estructuras intracelulares tpicas que son los ovilllos; en la zona media las hifas crecen normalmente de forma longitudinal en los espacios intercelulares; mientras que en la zona interna las hifas penetran intercelularmente y forman los arbusculos por ramificacin dicotmica repetida, a nivel de los cuales se produce el intercambio de nutrientes.Tambin habra que destacar la formacin de vesculas en el cortex cuya funcin es el almacenamiento de reservas lipdicas. Tras la colonizacin interna se produce la ramificacin y desarrollo del micelio externo, que es clave en la captacin de nutrientes y da lugar a nuevos puntos de colonizacin en la propia raz o en otras prximas. Sobre la red tridimensional de hifas que constituye se forman las esporas, estructuras de resistencia que, al madurar completan el ciclo del hongo.

Dnde se distribuyen?

Esta asociacin se presenta en aproximadamente el 90% de las plantas, por lo que se ubica en todos los ecosistemas del mundo (cuadro 1) y, por lo tanto, en diferentes gradientes latitudinales (figura 4). Adems, es importante destacar que existen hongos que pueden encontrarse en varios tipos de suelo y climas, teniendo un patrn de distribucin mundial, el cual indica que estn, aparentemente, adaptados a diversos hbitats; no obstante, los factores fsicos y qumicos del suelo pueden restringir su distribucin (Read, 1991; Finlay, 2008), por lo que las asociaciones micorrcicas pueden considerarse cosmopolitas y generalistas. Sin embargo, dependiendo del ambiente y las especies interactuantes, los participantes pueden ser facultativos u obligados (Finlay, 2008). Por ejemplo, en Mxico se han reportado en todos los ecosistemas. Los encontramos desde las dunas en las lneas costeras, hasta ambientes secos, como los desiertos o los muy hmedos como las selvas lluviosas, as como en los bosques de conferas.

Papel de la micorriza en la absorcin de nutrientes:

La utilizacin de nutrientes por las plantas es determinada principalmente por la capacidad de absorcin de la raz y por la difusin de nutrientes y subsecuentemente por la liberacin de elementos en la solucin del suelo. La morfologa radical y el micelio externo de los hongos arbusculares determinan la utilizacin de iones de baja velocidad de difusin como P, Zn y Mo. La principal funcin de la micorriza es el incremento en el volumen del suelo explorado, para la utilizacin de nutrientes y as favorecer la eficiencia de absorcin de los mismos desde la solucin del suelo. La explicacin ms plausible de esta gran eficiencia de utilizacin es que las hifas fngicas que se extienden de la raz son capaces de absorber y transportar fosfato desde el suelo a la raz hospedante, la superficie de absorcin ofrecida por la ramificacin del micelio externo alrededor de las races micorrizadas permite a la planta aprovechar el fosfato en el suelo ms all de la zona de deplecin en la superficie radical (Janerette, 1991). El mejoramiento de la nutricin mineral es el resultado de la asociacin micorrzica y se ve reflejada en incremento de supervivencia, crecimiento y capacidad productiva de la planta. Se reconoce que la respuesta en crecimiento de la planta es a menudo resultado del incremento en nutricin de P y otros nutrimentos como Cu, Zn, Mg, Mn, Ca y N.

Efecto de las micorrizas sobre el crecimiento de las plantas:

El efecto ms importante que producen las MA en las plantas es un incremento en la absorcin de nutrientes minerales del suelo, que se traduce en un mayor crecimiento y desarrollo de las mismas. La expansin del micelio externo del hongo por el suelo rizosfrico es la causa principal de este efecto, permitiendo la captacin de los nutrientes ms all de la zona de agotamiento que se crea alrededor de las races, por la propia absorcin de la planta (Jakobsen, 1992; Sanders y Tinker, 1973).

El papel de la simbiosis es fundamental en la captacin de elementos minerales de lenta difusin en los suelos, como los fosfatos solubles, el Zn y el Cu (George et al., 1992). La absorcin de N tambin se favorece con la micorrizacin (Barea y Azcn-Aguilar, 1987). Otros elementos como el K y el Mg se encuentran a menudo en concentraciones ms altas en las plantas micorrizadas (Sieverding, 1991). La absorcin del Ca es estimulada tambin con la simbiosis MA (Plenchette et al., 1983). Por lo que respecta a los microelementos Zn, Cu y Bo, stos son activamente absorbidos por las hifas del hongo y transportados hasta el hospedador (Gianinazzi-Pearson y Gianinazzi, 1983).

Existen otros efectos producidos por la micorriza arbuscular entre los que destacan un aumento de la resistencia de la planta al estrs hdrico y a la salinidad, un aumento de la resistencia y/o tolerancia a determinados patgenos del suelo, un incremento de la supervivencia al transplante y un incremento de la fijacin del nitrgeno en leguminosas (Gerdemann, 1968; Linderman, 1992; Smith, 1987; Roncadori, 1997.)

En las plantas micorrizadas se produce un aumento del contenido de agua, debido a un aumento de la conductividad hdrica de la planta o a una disminucin de la resistencia al flujo de agua a travs de ella. Tambin puede ser debido a una mayor absorcin a travs de la extensa red de hifas externas del hongo MA, extendidas ms all de la zona a la cual tiene acceso directo el sistema radical. La planta hace un mejor uso del agua y es capaz de recuperarse ms rpidamente en caso de estrs hdrico (Cooper, 1984).Se ha demostrado que los hongos que forman micorrizas arbusculares producen, adems, un efecto positivo sobre las caractersticas edficas. Una planta micorrizada que crece en suelos arenosos es capaz de agregar ms partculas de suelo en sus races por unidad de masa que una planta no micorrizada (Sieverding, 1991). La formacin de agregados del suelo puede ser un factor importante para disminuir su erosin. Otra condicin limitante del suelo es el exceso de caliza, que contribuye a la fijacin de oligoelementos, especialmente el hierro (Fe), cuya deficiencia causa la clorsis frrica.

Bibliografa

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