■ La importancia de un control inteligente en la sanidad de los vegetales. Manejo de la resistencia a fungicidas Las causas de fallo en el control de las plagas son muchas y diversas, aquí se citan cuales pueden ser y como distinguir un caso de resistencia Pedro Mondino pmond@adinet.com.uy Ingeniero Agrónomo Profesor de Fitopatología Universidad de la República del Uruguay 130 EXTRA 2002 Los fungicidas han sido utilizados en los cultivos para controlar enfermedades causadas por hongos desde hace cerca de 200 años. Su uso ha evolucionado desde los comienzos en que se intentaba proteger los viñedos del ataque de la Plasmopara viticola con aplicaciones de sulfato de cobre hasta la actualidad. El número de cultivos tratados, el área trata- revista da, el número de enfermedades que se intentan controlar y el número de principios activos disponibles se han incrementado enormemente. Los dos productos más antiguos, el Cobre y el Azufre se siguen usando hoy en forma amplia y efectiva. Lo mismo ocurre con los fungicidas de la edad intermedia de cómo las phthalamidas o los dithiocarbamatos, productos que se vienen usando desde hace más de 30 años. Todo ellos se caracterizan por tener múltiples sitios de acción. A partir de los años 60 y 70 surgen una serie de nuevos productos (benzimidazoles, dicarboximidas, acilalanidas, e inhibidores de la biosíntesis del ergosterol (IBE). Estos productos tienen la capacidad de penetrar al tejido vegetal, deben ser por lo tanto inocuos para la planta por lo que deben afectar en forma específica a los hongos. En general estos fungicidas actúan sobre un sitio o unos pocos sitios específicos en el metabolismo de los hongos. En la actualidad siguen apareciendo nuevos compuestos con estas características. Hoy existen más de 135 compuestos fungicidas diferentes en venta en los mercados. Es con estos últimos fungicidas que han surgido los problemas de resistencia. Resistencia a fungicidas: Como veremos existen varios tipos resistencia, por lo que es conveniente aclarar los términos a efectos de saber a que nos estamos refiriendo cuando hablamos de «resistencia». Resistencia natural o inherente: Cuando surge un nuevo producto, una nueva molécula con actividad fungicida es identificada en los laboratorios de una compañía, esta es evaluada en pruebas de invernáculo, y luego a campo a los efectos de determinar el rango de hongos patógenos que controla. Culminadas estas pruebas se concluye que dicha molécula es eficaz en el control de determinados hongos patógenos e ineficaz o incapaz de controlar a otros. Los patógenos controlados se dice que son «sensibles» mientras que el resto se considera resistente. Por ejemplo cuando apareció una acilalanina como fungicida esas evaluaciones determinaron que la Phytophthora es sensible mientras que Venturia o Puccinia son «resistentes», no son afectadas. Se dice que estos patógenos son «na- La investigación genética dirige parte de sus esfuerzos a la obtención de variedades resistentes o tolerantes que permitan disminuir o eliminar los tratamientos fitosanitarios y con ello respetar los niveles mínimos de residuos aceptados para el consumo humano. El estudio en laboratorio de nuevas cepas resistentes de hongos es una práctica imprescindible para adoptar cambios en la estrategia de control o modificar los principios activos. En la foto laboratorio de Nunhems. turalmente resistentes» o «inherentemente resistentes». Este tipo de resistencia preexistente en los hongos no tiene mayor interés desde el punto de vista práctico. Su principal interés es el de identificar el espectro de acción de un fungicida. Las razones de esta resistencia son generalmente poco estudiadas, aunque algunas veces se puede deducir del conocimiento de los modos de acción del fungicida. Por ejemplo un fungicida que afecta la síntesis de ergosterol no podrá afectar aquel grupo de hongos que no sintetizan ergosterol. Resistencia adquirida: En cambio cuando un pro- ■ Cuando surge un nuevo producto con actividad fungicida se identifica en laboratorio, es evaluado y luego a campo... ducto es utilizado en forma comercial y temprano o tarde, se encuentra que ha perdido efectividad debido a que ha aparecido resistencia se habla de «resistencia adquirida». Resulta que la población del patógeno ya no es lo suficientemente sensible como para revista EXTRA 2002 131 Tabla 1: Reportes de aparición de resistencia. Fecha 1960 Producto Hydrocarburos aromáticos 1964 Organo-mercuriales 1969 Dodine 1970 1971 Benzimidazoles 2-amino pirimidinas 1971 Kasugamicina 1976 Phosphorothiolates 1977 Estañados 1980 Acilalaninas 1982 Dicarboximidas 1982 IBE 1985 Carboxanilides ser controlada. Esta resistencia adquirida aparece como respuesta al repetido uso del fungicida o de un fungicida relacionado, que posee similar mecanismo de acción. Este tipo de resistencia se conoció en primer lugar en bacterias patógenas humanas que se tornaron resistentes a los antibióticos y en los insectos resistentes al DDT. Para este tipo de resistencia algunos investigadores prefieren utilizar el término insensibilidad, pérdida de sensibilidad o tolerancia. Resistencia de laboratorio y resistencia de campo: Es necesario diferenciar entre una «resistencia de laboratorio», y una «resistencia de campo». La primera se refiere a aquellos casos de resistencia de cepas estudiados en el laboratorio, en la que se enfrenta al patógeno aislado a determinadas concentraciones del fungicida y aparecen allí cepas que resisten altas concentraciones. La segunda, «re- 132 EXTRA 2002 Enfermedad y/o patógeno Podredumbres de almacenamiento de los citrus. Penicillium spp. Manchas foliarres de los cereales. Pyrenophora spp. Sarna del manzano Venturia inaequalis. Varias enfermedades,varios hongos Oidio del pepino y cebada. Sphaerotheca fuliginea y Erysiphe graminis. Brusone del arroz. Magnaporthe grisea Brusone del arroz. Magnaporthe grisea Mancha foliar de la remolacha azucarera Cercospora betae Tizón tardío de la papa Phytophthora infestans Moho gris de la vid Botrytis cinerea Oidio del pepino y cebada. Sphaerotheca fuliginea y Erysiphe graminis. Carbón volador de la cebada Ustilago nuda ■ Con la introducción de los fungicidas sistémicos se incrementaron los problemas de resistencia y esta empezó a tener lugar a poco tiempo de comenzar a usarse el producto comercialmente. sistencia de campo» se refiere a las fallas o problemas de control a campo debido a la resistencia de las poblaciones de patógenos. A esta resistencia de campo se le ha llamado también resistencia práctica. Historia de la Resistencia: Hasta la década del 70 solo habían ocurrido casos esporádicos de resistencia práctica a los fungicidas y en todos los casos esta sobrevenía luego de varios revista años de utilización del fungicida. Con la introducción de los fungicidas sistémicos se incrementaron los problemas de resistencia y esta empezó a tener lugar a poco tiempo de comenzar a usarse el producto comercialmente. (En el entorno de dos años desde su introducción comercial). La mayoría de los nuevos grupos se vieron severamente afectados con excepción de las morpholinas, el fosetyl y algunos fungicidas usados en arroz. La tabla 1 muestra cronológicamente la diferentes reportes de aparición de resisten. La mayoría de los fungicidas más antiguos como los cúpricos, azufrados, dithiocarbamatos, phtalamidas, chlorothalonil, han mantenido su efectividad a pesar de haber sido utilizados en forma intensiva durante muchos años. Resistencia cualitativa: La resistencia tal como se ha descrito, caracterizada por una marcada pérdida de efectividad del fungicida aplicado y por la presencia de un corte claro entre la sensibilidad y la resistencia de la población del patógeno se conoce con diferentes nombres: Algunos se refieren a ella como una «Resistencia Cualitativa»; «resistencia de un solo paso», «Discreta» o «Resistencia discontinua» Este tipo de resistencia tiende a ser estable. Si una población del patógeno se torna resistente al fungicida, luego aunque deje de usarse ese producto, pasa el tiempo y encontramos que la población mantiene los niveles de resistencia por muchos años. Un ejemplo típico de resistencia cualitativa es la resistencia a benzimidazoles. Existen otros casos en que existe una gradual recuperación de la sensibilidad cuando se deja de aplicar el fungicida, tal lo que ha ocurrido con Phytophthora infestans, causante del tizón tardío de la papa y las acilalaninas. En la figura 1 se aprecia el comportamiento de una población Grupo de expertos en visita a los invernaderos de la firma Daehnfeldt. Para analizar el comportamiento de diferentes variedades ante un organismo patógeno es imprescindible complementar los estudios en laboratorio con estudios en instalaciones que se asemejen a las condiciones futuras de producción. revista EXTRA 2002 133 ¿La resistencia es siempre la única culpable? La ausencia de control puede ser debida a múltiples causas: diagnóstico, aplicación, momento, inóculo y ... Es común que la resistencia esté asociada a la pérdida total o parcial de control de la enfermedad. La observación por parte de los agricultores de que un producto a dejado de ser efectivo es generalmente el primer indicio de resistencia. Sin embargo hay que colocar el problema de resistencia en su justo lugar y ante la observación de fallas en el control deben buscarse diversas razones de manejo que pueden estar influyendo entes que la resistencia. Cuando aparecen problemas en el control debemos analizar las siguientes posibles causas: a) Errores en el diagnóstico. Muchas veces se confunden síntomas, aparecen enfermedades nuevas y se siguen aplicando los mismos productos. b) Mala aplicación. Errores de cálculo en la concentración (confundir dosis y concentración) subdosificaciones, aplicación con viento, boquillas en mal estado, demasiada velocidad del tractor. c) Producto en mal estado o vencido d) Errores en el momento de aplicación (aplicación de un fungicida de contacto luego de ocurridas las infecciones). e) Presión inusual de inóculo. Existen situaciones en que se alcanzan niveles de inóculo tan altos que ninguna medida de control puede ser efectiva. Una vez revisados todos estos puntos, corregidos los posibles errores, si se mantiene la inefectividad de la aplicación, entonces debemos pensar seriamente en la posibilidad de que existan problemas de resistencia y habrá que realizar los estudios correspondientes. Para decir que existe un problema de resistencia debemos demostrarlo haciendo los estudios correspondientes. Habrá que demostrar en condiciones muy controladas que realmente la aplicación no es efectiva y deberán hacerse los estudios de laboratorio que demuestren que el hongo es capaz de resistir concentraciones más altas de lo habitual. Fig ura1: Comportamiento de una población de hongos frente a la aplicación de fungicidas cuando la resistencia es cualitativa Adaptado de Brent y Hollomon 1998. de hongos frente a la aplicación de un fungicida cuando el tipo de resistencia es cualitativa. Como se puede apreciar la población inicialmente es susceptible y luego de la aplicación se torna resistente al fungicida siendo capaz de resistir muy altas concentraciones. 134 EXTRA 2002 Resistencia cuantitativa: Otras veces como es el caso de los fungicidas IBE la resistencia se desarrolla en forma más lenta, menos evidente. En estos casos tanto la disminución en el control logrado mediante las aplicaciones como la disminución de revista la sensibilidad del patógeno mostrada en los ensayos de laboratorio se da en forma gradual, es parcial y varía en grado. A este tipo de resistencia se le denomina «resistencia cuantitativa»; «de pasos múltiples», «Continua»; «Direccional» o «Progresiva» Esta resistencia se puede revertir si se deja de usar el fungicida problema. La figura 2 muestra el comportamiento de la población de Rhynchosporium secalis frente a la aplicación del fungicida Propiconazole. La amplia base de la curva muestra que dentro de la población del hongo existen individuos de muy diferente comportamiento. Algunos muy sensibles resisten concentraciones muy bajas del fungicida y otros muy resistentes capaces de soportar altas concentraciones del producto. A medida que se continúa con las aplicaciones la población se torna gradualmente más resis- tente. Se trata de un típico ejemplo de resistencia cuantitativa. En la foto se aprecia el calibrado de una máquina de tratamientos por pulverización, no siempre la resistencia es la responsable de fallas en el control. Es muy frecuente la mala aplicación de los productos por boquillas en mal estado, demasiada velocidad del tractor o errores en los cálculos de las dosis necesarias. Resistencia cruzada: Las poblaciones de patógenos que desarrollan resistencia a un fungicida automáticamente y simultáneamente se vuelven resistentes a otros fungicidas que actúan en forma similar y por lo tanto se ven afectados por la mutación que determina el mecanismo de resistencia. A este fenómeno se le denomina «Resistencia cruzada. Un ejemplo típico es la resistencia a benomyl y paralelamente a Carbendazim, o TBZ. La figura 3 muestra la correlación existente en aislamientos de Botrytis cinerea entre la resistencia a dos fungicidas IBE, triadimenol y tebuconazol. Resistencia cruzada negativa: Se denomina resistencia cruzada negativa al hecho de que una población de patógeno que desarrolla resistencia a un fungicida automáticamente se vuelve susceptible a la acción de un segundo principio activo. Este tipo de resistencia lamentablemente es un fenómeno raro, porque como se verá más adelante sería muy útil al momento de definir manejos o estrategias antiresistencia. El caso más conocido es el de la resistencia a carbendazim y diethofencarb. revista EXTRA 2002 135 Figura 2: Comportamiento de una población de Rhynchosporium secalis frente a la aplicación del fungicida Propiconazole Adaptado de Brent y Hollomon 1998. Resistencia Múltiple: Cuando en una población de un patógeno resistente a un determinado fungicida aparecen individuos resistentes a un segundo producto de diferente modo de acción se habla de resistencia múltiple. Se trata de cepas que poseen mecanismos de resistencia separados frente a dos o más fungicidas no relacionados. Estas resistencias surgen a partir de mutaciones independientes que han sido seleccionadas por la exposición a uno y otro fungicida. Un ejemplo de este tipo de resistencia es el caso de cepas de Botrytis cinerea que se han vuelto resistentes a benzimidazoles y a dicarboximidas. Mecanismos de resistencia Existen diversos mecanismos mediante los cuales los hongos pueden resistir la acción de los fungicidas. En muchos casos estos mecanismos son desconocidos tal es el caso de la resistencia al dodine, o a las dicarboximidas. En otros casos los mecanismos están bien conocidos como en la resistencia a benzimidazoles en que ocurre una alteración en el sitio de acción. Alteración en el sitio de acción ha sido reportada también en el caso de resistencia 136 EXTRA 2002 a Kasugamicina, acilalaninas IBEs. e Monitoreo de la resistencia Monitorear resistencia es tomar muestras de la población del patógeno en el campo para medir el grado de sensibilidad a uno o más fungicidas. Es posible mediante muestreos de campo y pruebas de laboratorio monitorear los niveles de resistencia existentes en una población de patógenos. Los objetivos del monitoreo pueden ser varios, desde la simple detección de la presencia de genotipos resistentes que puedan estar explicando las fallas en el control hasta monitoreos planificados que nos permitan seguir la evolución de la resistencia durante la aplicación de estrategias antirresistencia. La presencia de genotipos resistentes que puedan incrementar su frecuencia en la población hasta hacer inefectivo el control debe ser detectada lo más temprano posible. Esta detección temprana nos permitirá definir estrategias de manejo tendientes a evitar su selección. Existe la limitante de que la resistencia monogénica sólo es posible detectarla cuando alcanza niveles mayores al 1%. Para detectar con revista Máquina de ultra-bajo volumen en acción. Está tecnología permite la disminución del agua durante la aplicación ya que utiliza aire como vehículo de impulsión de la microaspersión. 95% de confianza genotipos resistentes que se encuentran en un porcentaje del 1% se necesitan 300 aislamientos. Lamentablemente no se poseen datos acerca de cuales fueron los niveles de resistencia en la población nativa del patógeno (antes de comenzarse a usar un determinado fungicida). Esta resistencia existente en las poblaciones del patógeno antes de que se empiece a usar el fungicida se denomina «resistencia de base» o «nivel base de resistencia». La comparación entre los niveles de resistencia existentes en la actualidad y los de base, nos permite ver como ha evolucionado la resistencia en la población desde que se ha comenzado a utilizar el fungicida. Mediante el monitoreo periódico de la resistencia se puede evaluar el funcionamiento de estrategias de aplicación antirresis- Tabla 2: La combinación del riesgo inherente al producto con el riesgo inherente a la enfermedad. Riesgo real de aparición de resistencia. Benzimidazoles Dicarboximidas acilalaninas A L T O (3) IBEs Strobirulinas M E D I O (2) B A J O (1) Cúpricos Dithiocarbamatos Azufrados Captan ❤ tencia. La integración de monitoreos puede ayudar a definir que fungicida aplicar en el próximo tratamiento. Esto ha sido utilizado en Uruguay en los packing de citrus. Como determinar el riesgo de generar resistencia antes de utilizar un fungicida Existen dos tipos de riesgo de resistencia en los fungicidas, el primero es el llamado riesgo inherente al fungicida y el segundo es el riesgo inherente a la enfermedad que queremos controlar. La estructura química del principio activo es un elemento determinante del riesgo. También lo es su modo de acción. Estos elementos nos indicarán la posibilidad de que exista resistencia cruzada con otros fungicidas que puedan haberse usado con ante- 6 9 2 4 6 1 2 3 MEDIO (2) ALTO (3) BAJO (1) Riesgo del fungicida ❤ 3 Riesgo de la enfermedad Patógenos de suelo. Esclerotium en tomate Septoria del trigo Alternaria en papa Sarna del manzano Botrytis en uva Penicillium en citrus Figura 3: Correlación existente en aislamientos de Botrytis cinerea entre la resistencia a dos fungicidas IBE, triadimenol y tebuconazol Tomado de Stehmann y Waard 1996. revista EXTRA 2002 137 Origen de la resistencia a fungicidas Se basa en dos fuerzas evolutivas: mutación y selección. El fenómeno de la resistencia a fungicidas en las poblaciones de hongos debe verse como un ejemplo más de la capacidad de supervivencia y/o adaptación de las especies. Todos los seres vivos tienen capacidad de adaptarse a los cambios del medio en que viven. Esta capacidad de adaptación se sustenta en la variabilidad genética. La diversidad genética existente en las poblaciones permite disponer de individuos adaptados a sobrevivir a diferentes condiciones del medio. Estos individuos son los encargados de la supervivencia de la especie frente a nuevos factores adversos. Así, toda medida de manejo o control de las poblaciones de hongos será susceptible de ser vencida por alguna cepa adaptada. Esto es más notorio en el caso de la resistencia a fungicidas debido al extendido uso que se ha hecho de los mismos. La resistencia se basa en dos fuerzas evolutivas que son la mu tación y la selección. Las mutaciones se encargan de crear la información genética necesaria para resistir al fungicida y la selección se encarga de hacer que la frecuencia en la población de estos individuos resistentes se incremente hasta alcanzar niveles tales que harán fracasar el control. La mutación entonces provee la información para la resistencia mientras que la selección determina la frecuencia en que se encontrarán los genotipos resistentes en la población. Las mutaciones existen espontáneamente y naturalmente en todos los seres vivos. Su frecuencia normalmente es 1 x 10-9 y en el caso de la resistencia a fungicidas comenzará a ocasionar problemas cuando su frecuencia alcance a ser de 1 en 100 o 1 en 10. La aplicación de fungicidas hace que la frecuencia de los resistentes se incremente (selección por resistencia). Basta con que hagamos algunos cálculos simples: - Si una aplicación de fungicida a un cultivo logra ser 50% efectiva entonces la frecuencia de los resistentes se duplicará. - En el caso en que esa misma aplicación alcance un 80% de efectividad, los resistentes quedarán distribuidos en el 20% de sobrevivientes, es decir que habrán incrementado su frecuencia 5 veces. Se deduce de estos sencillos cálculos que la acumulación de mutantes resistentes se verá incrementada por: - Una alta frecuencia de los tratamientos. - Por una efectiva aplicación o dosis. - Por la alta población del patógeno previa. - Por una gran producción de propágulos - Por un menor tiempo de generación. 138 EXTRA 2002 revista rioridad. Otro elemento determinante del riesgo es la facilidad de mutar que tiene el patógeno. El potencial de mutación por resistencia a un fungicida depende menos del género o especie del hongo que del tipo de fungicida. En cambio el riesgo de selección de los mutantes si depende mas del tipo de enfermedad que del fungicida. Se habla entonces de riesgo inherente a la enfermedad. El riesgo inherente a la enfermedad será mayor cuanto más corto sea el ciclo de vida, cuanto más abundante sea la esporulación del hongo, cuanto más aislada esté la población del patógeno. Este riesgo está asociado también con el alto número de aplicaciones y con extensas áreas tratadas con el fungicida. Existen fungicidas de alto riesgo, otros de medio y otros de bajo riesgo de generar resistencia. A su vez existen enfermedades de alto riesgo, medio y bajo de generar problemas de resistencia. La combinación del riesgo inherente al producto con el riesgo inherente a la enfermedad nos indicará el riesgo real de aparición de resistencia. Ese riesgo combinado se ejemplifica en la tabla 2. Como se puede apreciar en el cuadro existen combinaciones de fungicidas con enfermedades que dan como resultado un muy bajo riesgo de aparición de problemas de resistencia. Tal es el caso de la combinación de fungicidas como el captan para el control de hongos de suelo. En el otro extremo la combinación de benzimidazoles para el control de sarna del manzano lleva a un valor de 9 (máximo riesgo). Estrategias de manejo antirresistencia La estrategia más segura para evitar la aparición de resistencia a un fungicida es no usarlo nunca. Si debemos usar fungicidas para el control de determinada enfermedad fúngica debemos siempre seleccionar aquel producto de menor riesgo. Si se va a utilizar un fungicida de alto riesgo, este deberá ser utilizarlo el mínimo numero de veces. Se podrá alternar su uso con otro fungicida de bajo riesgo o utilizarlo siempre en mezcla con fungicidas de bajo riesgo. Debe recordarse que cuando se realizan rotaciones de productos o mezclas estas deben ser con principios activos de diferente modo de acción. Se deben reducir al mínimo el número de aplicaciones por temporada de fungicidas de alto riesgo. Evitar aplicar cuando la epidemia se ha disparado, aplicar aquellos productos de más alto riesgo en etapas tempranas de desarrollo de la epidemia. Integrar la aplicación de fungicidas en programas de manejo integrado. Esta última se considera la mejor estrategia para prevenir el desarrollo de resistencia. Bibliografía ■ Keith, J. Brent (1995). "Fungicide resistance in crop pathogens: How can it be managed?". FRAC Monograph Nº 1. GCPF Brussels. UK. ■ Keith, J. Brent & Derek W. Hollomon (1998). "Fungicide resistance: The assessment of risk".FRAC Monograph Nº 2. GCPF Brussels. UK. ■ Stehman, C. & De Waard, M. (1996). "Sensitivity of population of botrytis cinerea to triazoles, benomyl and vinclozolin". European Journal of Plant Pathology 102:171-180. ■ Hilber, U. W., Schwinn, F. J. & Schüepp, H. (1995). "Comparative reistence patterns of fluixonil and vinclozolin in Botryotinia fuckeliana" Journal of Phytopathology 143: 423-428. ■ Damicone, J. 1999. "Fungicide resistance management. Oklahoma Cooperative Extension service". Fact 7663. ■ Washington State University 1999. "Fungicide resistance". Web author Dr. Gary Grove. Última actualización 12/17/99. http://www.fruit.tfrec.wsu.edu/ resistance/fungicide.htm.