FACULTAD CIENCIAS AMBIENTALES Y AGRICOLAS CON ENFASIS EN CULTIVOS TROPICALES SEDE ESCUINTLA AGROBACTERIUM. NOMBRE: CARNE: CATEDRATICO: CATEDRA: SECCION: FECHA: MANUEL CHACON. 2365600 ING. EMERSON HERRERA. FITOPATOLOGIA I. 03 12 – 05 – 2012. INTRODUCCION: Se describen las características de la enfermedad denominada “corona de agallas” (Agrobacterium tumefaciens), como hospederos, síntomas, ciclo de vida y manejo en plantaciones forestales. Se ha reportado en especies de Eucalyptus, Gmelina arborea (melina) y Tectona grandis (teca). Palabras clave: Enfermedades forestales, Corona de agallas, Agrobacterium tumefaciens, Eucalyptus, Gmelina arborea, Tectona grandis, La "corona de agallas" es una enfermedad causante de tumores de amplia distribución mundial, capaz de afectar a más de ochenta familias de plantas herbáceas y forestales; es producida por la bacteria Agrobacterium tumefaciens de la familia Rhyzobiaceae. BACTERIAS: Las bacterias son organismos unicelulares microscópicos, sin núcleo ni clorofila, que pueden presentarse desnudas o con una cápsula gelatinosa, aisladas o en grupos y que pueden tener cilios o flagelos. La bacteria es el más simple y abundante de los organismos y puede vivir en tierra, agua, materia orgánica o en plantas y animales. Tienen una gran importancia en la naturaleza, pues están presentes en los ciclos naturales del nitrógeno, del carbono, del fósforo, etc. y pueden transformar sustancias orgánicas en inorgánicas y viceversa. Son también muy importantes en las fermentaciones aprovechadas por la industria y en la producción de antibióticos. Desempeñan un factor importante en la destrucción de plantas y animales muertos. En efecto, la vida en nuestro planeta no existiría sin bacterias, las cuales permiten muchas de las funciones esenciales de los ecosistemas. Una bacteria de tamaño típico es tan pequeña que es completamente invisible a la vista. Las bacterias son muy importantes para el ser humano, tanto para bien como para mal, debido a sus efectos químicos y al rol que juegan en diseminar enfermedades. Las bacterias pertenecen a la clase procariota debido a que su núcleo no está rodeado por una membrana y consiste de una sola molécula de ADN cuya división es no-mitótica. En su efecto beneficioso, algunas bacterias producen antibióticos tales como estreptomicina capaces de curar enfermedades. Tipos de bacterias. Análogamente, las bacterias son muy importantes ya que convierten nitrógeno en una forma útil por ciertas raíces de plantas o proveen el gusto intenso en yogurt. Las bacterias se usan en la producción de ácido acético y vinagre, varios aminoácidos y enzimas, y especialmente en la fermentación de lactosa a ácido láctico, la cual coagula las proteínas de la leche, y se usan en la fabricación de casi todos los quesos, yogurt y productos similares. Ellas también ayudan a la descomposición de la materia orgánica muerta. Actualmente, los métodos de la ingeniería genética son usados para mejorar los tipos de bacterias con fines comerciales y muestran una gran promesa futura. En cosméticos, muchos de los activos, tales como proteínas y péptidos de bajo peso molecular, ingredientes antiarrugas y antioxidantes, están siendo creados con el uso de tipos específicos mejorados de bacterias. La mayoría de las bacterias pueden clasificarse en tres categorías de acuerdo a su respuesta al oxígeno gaseoso. La bacteria aerobia crece en la presencia de oxígeno y lo requiere para su continuo crecimiento y existencia. Otras bacterias son anaerobias, y no pueden tolerar el oxígeno gaseoso. El tercer grupo es el anaerobio facultativo, el cual prefiere crecer en presencia de oxígeno, aunque puede hacerlo sin él. Morfología y estructura Las bacterias son microorganismos procariontes (no poseen membrana nuclear por lo que su ADN está libre en la célula) de organización muy sencilla. Pertenecen al reino Protista. Bacterias en la lengua. La célula bacteriana consta de: Citoplasma (todas son citoplasmáticas). Presenta un aspecto viscoso, y en su zona central aparece un nucleoide que contiene la mayor parte del ADN bacteriano, y en algunas bacterias aparecen fragmentos circulares de ADN con información genética, dispersos por el citoplasma: son los plasmidos. La membrana plasmática presenta invaginaciones, que son los meso somas, donde se encuentran enzimas que intervienen en la síntesis de ATP, y los pigmentos fotosintéticos en el caso de bacterias fotosintéticas. En el citoplasma se encuentran inclusiones de diversa naturaleza química. Estructura de una bacteria. Muchas bacterias pueden presentar flagelos generalmente rígidos, implantados en la membrana mediante un corpúsculo basal. Pueden poseer también fimbrias o pili muy numerosos y cortos, que pueden servir como pelos sexuales para el paso de ADN de una célula a otra Poseen ARN y ribosomas característicos, para la síntesis de proteínas. Pared celular, que es rígida y con moléculas exclusivas de bacterias. Alimentación El éxito evolutivo de las bacterias se debe en parte a su versatilidad metabólica. Todos los mecanismos posibles de obtención de materia y energía podemos encontrarlos en las bacterias. Según la fuente de carbono que utilizan, los seres vivos se dividen en autótrofos, cuya principal fuente de carbono es el CO2, y heterótrofos cuando su fuente de carbono es materia orgánica. Por otra parte según la fuente de energía, los organismos o seres vivos pueden ser fotótrofos, cuya principal fuente de energía es la luz, y quimiótrofos, cuya fuente de energía es un compuesto químico que se oxida. Atendiendo a las anteriores categorías, entre las bacterias podemos encontrar las siguientes formas, como puede apreciarse en el esquema: Las bacterias quimioheterótrofas, utilizan un compuesto químico como fuente de carbono, y a su vez, este mismo compuesto es la fuente de energía. La mayor parte de las bacterias cultivadas en laboratorios y las bacterias patógenas son de este grupo. Las bacterias quimioautótrofas, utilizan compuestos inorgánicos reducidos como fuente de energía y el CO2 como fuente de carbono. Como, por ejemplo, Nitrobacter, Thiobacillus. Las bacterias fotoautótrofas, utilizan la luz como fuente de energía y el CO2 como fuente de carbono. Bacterias purpúreas. Las bacterias fotoheterótrofas, utilizan la luz como fuente de energía y biomoléculas como fuente de carbono. Ejemplos como Rodospirillum y Cloroflexus. Reproducción de las bacterias Generalmente las bacterias se reproducen por bipartición, como se ve en el siguiente esquema: Tras la duplicación del ADN, que esta dirigida por la ADN-polimerasa que se encuentra en los meso somas, la pared bacteriana crece hasta formar un tabique transversal separador de las dos nuevas bacterias. Pero además de este tipo de reproducción asexual, las bacterias poseen unos mecanismos de reproducción sexual o para sexual, mediante los cuales se intercambian fragmentos de ADN. Esta reproducción sexual o para sexual, puede realizarse por transformación, por conjugación o por transducción. TRANSFORMACIÓN: Consiste en el intercambio genético producido cuando una bacteria es capaz de captar fragmentos de ADN, de otra bacteria que se encuentran dispersos en el medio donde vive. A continuación ver esquema. CONJUGACIÓN: En este proceso, una bacteria donadora F+ transmite a través de un puente o pili, un fragmento de ADN, a otra bacteria receptora F-. La bacteria que se llama F+ posee un plasmido, además del cromosoma bacteriano. Se puede ver en el esquema siguiente: TRANSDUCCIÓN: En este caso la transferencia de ADN de una bacteria a otra se realiza a través de un virus bacteriófago, que se comporta como un vector intermediario entre las dos bacterias. También podemos ver el proceso en esquema: a, el virus se acopla a la bacteria b., el virus rompe la pared bacteriana c, el virus inyecta su ADN Ver: Desarrollo y proliferación de las bacterias Clasificación de las bacterias La identificación de las bacterias es tanto más precisa cuanto mayor es el número de criterios utilizados. Esta identificación se realiza sobre la base de modelos, agrupados en familias y especies en la clasificación bacteriológica. Las bacterias se reúnen en once órdenes: - Las eubacteriales, esféricas o bacilares, que comprenden casi todas las bacterias patógenas y las formas fotótrofas. - Las pseudomonadales, orden dividido en diez familias entre las que cabe citar las Pseudomonae y las Spirillacae. - Los espiroquetales (treponemas, leptospiras). - Las actinomicetales (mico bacterias, actinomicetes). - Las rickettsiales. - Las mico plásmales. - Las clamidobacterias. - Las hifomicrobiales. - Las beggiatoales. - Las cariofanales. - Las mixobacteriales. Relaciones entre la bacteria y su huésped Ciertas bacterias viven independientes de otros seres vivos. Otras son parásitas. Pueden vivir en simbiosis con su huésped ayudándose mutuamente o como comensales (sin beneficio). Pueden ser patógenas, es decir, vivir de su huésped. La virulencia es la aptitud de un microrganismo para multiplicarse en los tejidos de su huésped (creando en ellos alteraciones). Esta virulencia puede estar atenuada (base del principio de la vacunación) o exaltada (paso de un sujeto a otro). La virulencia puede ser fijada por liofilización. Parece ser función del huésped (terreno) y del entorno (condiciones climáticas). La puerta de entrada de la infección tiene igualmente un papel considerable en la virulencia del germen. El poder patógeno es la capacidad de un germen de implantarse en un huésped y de crear trastornos en él. Dicho poder patógeno está ligado a dos causas: - La producción de lesiones en los tejidos mediante constituyentes de la bacteria, como pueden ser enzimas que ella excreta y que atacan tejidos vecinos, o productos tóxicos provenientes del metabolismo bacteriano. - La producción de toxinas. Se puede tratar de toxinas proteicas (exotoxinas excretadas por la bacteria, transportadas a través de la sangre y que actúan a distancia sobre órganos sensibles) o de toxinas glucoproteicas (endotoxinas), estas últimas actuando únicamente en el momento de la destrucción de la bacteria y pudiendo ser responsables de choques infecciosos en el curso de septicemias provocadas por gérmenes gramnegativos en el momento en que la toxina es brutalmente liberada. A estas agresiones microbianas, el organismo opone reacciones defensivas ligadas a procesos de inmunidad, mientras que el conflicto huésped-bacteria se traduce por manifestaciones clínicas y biológicas de la enfermedad infecciosa. L as bacterias fitopatógenas. Estas técnicas son bastante sensibles, específicas, rápidas y fáciles de llevar a cabo, y se espera que pronto pueda contarse con antisueros confiables que permitan realizar ensayos de diagnóstico serológico en las bacterias fitopatógenas. La identificación de las bacterias vasculares fastidiosas (las llamadas bacterias del tipo de las rickettsias;) y el diagnóstico de las enfermedades vasculares que causan en las plantas son más difíciles de llevar a cabo. La mayoría de las bacterias vasculares fastidiosas son bastante pequeñas y difíciles o imposibles de ver al microscopio óptico, aunque pueden observarse al microscopiode contraste de fases y, por supuesto, al microscopio electrónico. Además, existen en cantidades muy pequeñas sólo en los elementos xilemálicos o floemáticos de sus hospedantes, por lo que son difíciles de encontrar. Cabe destacar que ninguna de estas bacterias puede crecer en los medios bacteriológicos comunes, aunque algunas pueden crecer en medios de cultivo especiales. Se han producido antisueros para la mayoría de ellas y, por tanto, las técnicas de diagnóstico serológico, en particular la tinción de anticuerpos fluorescentes, son bastante útiles para detectarlas y diagnosticarlas. Asimismo, algunas de estas bacterias son sensibles a la penicilina y la mayoría de ellas son sensibles a las tetraciclinas y a la termoterapia. Por tanto, estos agentes, así como la sintomatología y la transmisión a través de injertos y ciertos insectos vectores, suelen utilizarse para diagnosticar una enfermedad que es causada por una bacteria fastidiosa, aunque no siempre permiten identificar a la bacteria particular involucrada. Agrobacterium es un género de bacterias que causan tumores en las plantas. Esta capacidad tumor génica viene dada por su capacidad natural para transferir ADN a las células vegetales, hecho que los científicos rápidamente aprovecharon para convertirla en una herramienta para la creación de plantas transgénicas mediante ingeniería genética. Nota taxonómica: Estudios recientes han reclasificado todas las especies del género Agrobacterium, la mayoría en Rhizobium y otras en Ruegeria, Pseudorhodobacter y Stappia (géneros nuevos). Antiguo nombre Nuevo nombre Agrobacterium larrymoorei Rhizobium larrymoorei Agrobacterium tumefaciens (= A. radiobacter) Rhizobium radiobacter Agrobacterium rhizogenes Rhizobium rhizogenes Agrobacterium rubí Rhizobium rubí Agrobacterium vitis Rhizobium vitis Agrobacterium Clasificación científica Dominio: Bacteria Filo: Proteobacteria Clase: Proteobacterias alfa Orden: Rhizobiales Familia: Rhizobiaceae Género: Rhizobium Principales especies Agrobacterium tumefaciens Agrobacterium rhizogenes Véase la nota taxonómica Rhizobium radiobacter (= Agrobacterium tumefaciens) es la especie más comúnmente estudiada de este grupo. En plantas causa la enfermedad de las agallas del cuello, denominada así porque produce agallas o tumores, a menudo en la zona donde se une la raíz al tallo (cuello, o también llamado corona). Los tumores son producidos por la transferencia de un segmento de ADN (ADN-T) del plásmido bacteriano Ti (abreviatura de tumor-inductor). La especie próximamente relacionada, R. rhizogenes (= A. rhizogenes), induce tumores en la raíz, y presenta un plásmido distinto Ri (abreviatura de raíz-inductor). La especie R. vitis (= A. vitis), restringida generalmente a la vid, puede presentar un plásmido Ti. Cepas de otras especies bacterianas distintas de Agrobacterium, alisladas en muestras ambientales, han presentado también plásmidos Ti. Además, muchas cepas ambientales de Agrobacterium no poseen plásmidos Ti ni Ri, por lo que no son virulentas. El plásmido ADN-T se integra semi-aleatoriamente en el genoma de la célula huésped, y los genes de virulencia del ADN-T se expresan causando la formación de una agalla. El ADN-T lleva genes de enzimas biosintéticas para la producción de aminoácidos inusuales, típicamente octopina o nopalina. También lleva genes para la biosíntesis de hormonas de las plantas, auxinas y citoquininas. Estos alteran el equilibrio hormonal en la célula, de forma que la planta no puede controlar la división de esas células, formándose tumores. El cociente de auxina a citoquinina determina la morfología del tumor. Los abultamientos en estas raíces son agallas producidas por Agrobacterium La capacidad de Agrobacterium para transferir genes a las plantas se ha explotado en ingeniería genética para la creación de plantas trangénicas. Pueden utilizarse plásmidos Ti o Ri modificados. El plásmido se desarma eliminando los genes que inducen el tumor. Las únicas partes esenciales del ADN-T son dos pequeñas repeticiones (25 pares de bases) en los extremos, por lo menos una de las cuales es necesaria para la transformación de la planta. Marc Van Montagu y Josef Schell en la universidad de Gante (Bélgica) descubrieron el mecanismo de transferencia de genes entre Agrobacterium y las plantas, que permiten el uso de esta bacteria en ingeniería genética. Un equipo de investigadores dirigido por María-Dell Chilton demostró que podían eliminarse los genes de virulencia sin afectar a la capacidad de la bacteria para insertar su propio ADN en el genoma de la planta. Los genes que se desea introducir en la planta son clonados en la región ADN-T del plásmido desarmado, junto con un marcador seleccionable (tal como la resistencia antibiótica) que será usado para seleccionar a las plantas que han sido modificadas con éxito. Después de la modificación, se hace crecer a las plantas en un medio que contiene el antibiótico, de forma que las que no tienen el ADN-T integrado en su genoma morirán. Un método alternativo es la agroinfiltración. La modificación genética mediante Agrobacterium se puede realizar de dos formas. Una consiste en la incubación de protoplastos u otros tejidos de la planta con la bacteria y la posterior regeneración de las plantas completas. Otra forma (común para modificación de Arabidopsis se denomina "floral dipping": las flores se sumergen en un cultivo de Agrobacterium, y la bacteria transforma las células de la línea germinal que producen los gametos femeninos. Agrobacterium no infecta a todas las especies de plantas, pero se han desarrollado otras técnicas eficaces para la modificación genética de la plantas tales como la biobalística. SINTOMATOLOGIA: La bacteria se caracteriza por formar agallas o tumores, principalmente en la base de los tallos a nivel de la superficie del suelo. Inicialmente forma pequeños crecimientos esféricos con la apariencia de callos, los cuales crecen rápidamente hasta constituirse en grupos de protuberancias fácilmente distinguibles. En árboles de dos a tres años, los tumores pueden llegar a alcanzar diámetros superiores al de su hospedero. Síntomas producidos por la “Corona de agallas” (Agrobacterium tumefaciens) en especies forestales. Costa Rica. A. Eucalyptus deglupta; B. Gemlina arborea; C. Tectona grandis. Eucalyptus deglupta Gemlina arborea; Tectona grandis Estas agallas son leñosas y mantienen la coloración y la textura del resto de la corteza. Con el tiempo, la superficie se rompe y toma una coloración oscura; en algunas ocasiones las agallas terminan por desintegrarse. Las plántulas de vivero y árboles muy jóvenes atacados pueden presentar retrasos en el crecimiento y desarrollo normales, susceptibilidad a otras enfermedades y, en pocos casos, muerte por anillamiento. Árboles de más de dos años de edad presentan las agallas generalmente en la base del fuste, pero en algunos casos se han observado a lo largo de éste en los puntos de poda o en las ramas. Generalmente los árboles adultos logran desarrollarse con la presencia de la enfermedad sin efectos aparentes; sin embargo, otros patógenos de suelo pueden penetrar por las agallas decadentes y producir otras enfermedades. CONDICIONES ECOLOGICAS Las bacterias son organismos unicelulares de reducidas dimensiones, provistos de una membrana formada por dos capas, una externa gelatinosa y otra interna dura. Esta capa gelatinosa las mantiene unidas a medida que se van multiplicando, y las colonias de bacterias pueden alcanzar tamaños relativamente considerables, perceptibles a simple vista. Se multiplican asexualmente por división y, cuando las circunstancias ambientales son adversas, pueden producir esporas por condensación del contenido celular y permanecer así hasta que encuentren el medio idóneo para su multiplicación. Hay bacterias saprofitas, las hay parásitas de los animales y otras pueden causar graves problemas en las plantas. Sobre begonias producen una serie de manchas de aspecto oleaginoso entre los nervios de sus hojas, llegando a secarse estas manchas tomando un color pardo oscuro. En jacintos y claveles, da lugar a un marchitamiento rápido de toda la planta; en otras especies, producen el secado de todos los brotes y ramitas jóvenes, así como la aparición de unos tumores o agallas en las raíces y pudriciones en la base de los tallos como en la Dieffabachia. Propiedades de las bacterias Las bacterias son los organismos más resistentes que existen en la Naturaleza en las condiciones del ambiente; las esporas de ciertas especies llegan a soportar temperaturas hasta 110-115 °C en medio seco y 95 0C en ambiente húmedo, y algunas de ellas resisten hasta valores muy bajos. La temperatura óptima de crecimiento está comprendida entre 20 y 35 °C Normalmente necesitan aire para poder desarrollarse, llamándose entonces bacterias aerobias; si no lo necesitan se denominan anaerobias, y si pueden vivir en presencia o ausencia de aire se les llama anaerobias facultativas. Los síntomas que pueden aparecer sobre las plantas son los tumores, el decaimiento y las necrosis secas, podredumbres y similares. En cuanto a los tumores, hay que indicar que algunas bacterias provocan hiperplasia de las células seguida de hipertrofia y de distorsiones vasculares, como ejemplo cabe citar el Agrobacterium tumefaciens. Que puede parasitar a más de 140 especies vegetales. Conviene indicar que esta bacteria se muestra muy activa en suelos alcalinos y húmedos. El tratamiento debe ser preventivo, procurando que el terreno esté desinfectado antes de efectuar la plantación y que tenga un buen drenaje. Las plantas afectadas deben quemarse. Respecto al decaimiento, se advierte que son muchas las bacterias que pueden atacar a las partes aéreas de las plantas provocando la muerte de éstas. La bacteria se localiza frecuentemente en los tejidos vasculares, produciendo una obstrucción de los vasos y secretando toxinas que interfieren la presión osmótica y la permeabilidad celular. La podredumbre de los órganos carnosos, bulbos, rizomas y base de los tallos, en la mayoría de los casos, es debida a las bacterias del género Erwinia. Esta enfermedad proviene casi siempre de unas condiciones de cultivo inadecuadas, con temperaturas bajas, humedad alta y abonados en exceso. Su prevención se basa en reajustar las condiciones de cultivo y efectuar tratamientos periódicos con Zineb, Mancozeb y productos a base de cobre y sulfato de oxiquinoleina. CICLO DE LA ENFERMEDAD A. tumefaciens es una bacteria en forma de bacilo, flagelada, habitante del suelo. Penetra a la planta a través de heridas frescas producidas durante las labores de trasplante o mantenimiento o por insectos y nematodos del sistema radical. Una vez dentro del hospedero, la bacteria lo estimula a producir una gran cantidad de células. Estas células continúan dividiéndose mucho más rápido de lo normal y aumentan considerablemente su tamaño. Por tanto, el área afectada se transforma en un tumor o agalla. Estas alteraciones producidas en las células pueden continuar dándose, aunque la bacteria ya no se encuentre presente. Cuando los tejidos superficiales de las agallas se deterioran y desecan, generalmente caen al suelo junto con la bacteria, completándose de este modo su ciclo. Ciclo de vida de la “Corona de agallas” (Agrobacterium tumefaciens) en Tectona grandis. DISPERSIÓN La bacteria se dispersa en el suelo por la remoción de éste, el agua de riego, la escorrentía y por la maquinaria utilizada para las labores de manejo (tractores, chapeadoras, etc.). Se ha observado su dispersión en el mismo árbol o entre árboles de la plantación por medio de instrumentos contaminados como cuchillos y podadoras. Las heridas innecesarias causadas por el cuchillo durante las deshijas y las rodajeas, así como el maltrato de raíces por pisaduras, son los principales sitios de entrada de la bacteria en los árboles. Tumores de la “Corona de agallas” (Agrobacterium tumefaciens) en Tectona grandis sobre heridas. A y B. Cortes de cuchillo y C. Raíces expuestas y dañadas por pisoteo. MANEJO O CONTROL: Es posible hacer uso del control biológico a base de la bacteria antagónica A. radiobacter. En el campo forestal se usa generalmente solo en los viveros, donde la densidad de plántulas es muy alta y aún son de pequeñas dimensiones. Viveros - Revise cuidadosamente todos los arbolitos. Si detecta la presencia de la enfermedad, elimine el lote completo de la producción. - Durante el repique, sumerja las plántulas de eucalipto en una solución de antibiótico. Las pseudoestacas recién preparadas de melina y teca también deben ser también tratadas con la misma solución antes de llevarlas al campo. - Evite la presencia de nematodos e insectos comedores de raíces (Phyllophaga spp.) que puedan producir heridas a las mismas. Esta enfermedad es difícil de tratar una vez desarrollada en una plantación, es por ello que las medidas preventivas a nivel de vivero son fundamentales. Nunca lleve al campo plántulas que hayan presentado síntomas de la enfermedad, ello podría contaminarle toda la plantación. Plantación - Delimite las áreas de la plantación afectadas por la enfermedad. Dentro de estas áreas debe restringirse el paso innecesario de personal y maquinaria. - La maquinaria, los instrumentos y las botas de los trabajadores deben lavarse y si es posible esterilizarse con bactericida cada vez que salen de las áreas restringidas. - Elimine los árboles muy enfermos, hasta donde sea posible y extraiga de la plantación las partes afectadas. - Evite causar heridas a los árboles durante las labores de chapea y rodajea. - Esterilice los instrumentos de poda para cada árbol tratado con una solución de “yodo” o de bactericida. No corte las agallas a los árboles, ya que ello producirá una herida mucho más grande por la que nuevamente ingresará la bacteria. BIBLIOGRAFIA: www.tec.cr/sitios/Docencia/forestal/Revista.../solucion%205.pdf www.planthogar.net/guia-practica/.../enfermedades-parasitarias.html www.bayercropscience.com.pe/web/index.aspx?articulo=391 es.scribd.com/doc/19829825/Fitopatologia-Agrios www.profitocoop.com.ar/contenidos_incrementar_contador.asp?...