Revista de Protección Vegetal

MATHEMATICAL MODELS IN CROP PROTECTION

In the present work, the models of dynamics ecological populations were described. The development of the models, in order to describe these populations was presented. They have evolved from an independent way to the models that represent the evaluation of epidemiology in humans. The differential equations that describe the relationships prey-predator, crop-pest and migration effect were shown. It was also described the possibility to represent these models by means of equations in difference and computerized simulation systems. The interconnection between a mathematical model and the ecosystem stability according to the biological parameters was showed. Ecological questions that can be answered analyzing the models were approached.

En el presente trabajo se describe la evolución que ha tenido la modelación del crecimiento de las poblaciones. Se presenta el desarrollo de los modelos que describen estas poblaciones, los cuales han evolucionado de manera independiente a los modelos que representan la evaluación de la epidemiología en humano. Se muestran las ecuaciones diferenciales que describen las interacciones presa-depredador, cultivo-plaga y el efecto de migración. Se describe, además, la posibilidad de representar estos modelos mediante ecuaciones en diferencia y sistemas computarizados de simulación. Se muestra la interconexión entre un modelo matemático y la estabilidad del ecosistema según los parámetros biológicos. Se abordan preguntas ecológicas que pueden ser respondidas analizando los modelos.

**COMPETENCE OF Diaphorina citri KUWAYAMA AND Phyllocnistes citrella STAINTON IN THE CITRUS AGROECOSYSTEM OF ISLA DE LA JUVENTUD, CUBA**

Phyllocnistis citrella (Lepidoptera: Gracillariidae: Phyllocnistinae) (MHC), uno de los fitófagos más perjudiciales para los cítricos, se detectó por primera vez en la Isla de la Juventud en diciembre de 1993 y posteriormente, en febrero de 1999, a Diaphorina citri Kuwayama (Hemiptera: Psyllidae), especie de igual importancia para el cultivo. La disminución de la población del minador en el tiempo conjuntamente con la creciente población del psílido supuso la existencia de desplazamiento competitivo de esta especie sobre la otra. Para verificarlo se muestreó un campo, de dos años de edad (fomento), de naranjo dulce (Citrus sinensis (L.) Osbeck var. Valencia), desde marzo del 2002 hasta marzo del 2003. Se extrajo semanalmente un brote vegetativo foliar incipiente, de 30 plantas fijadas previamente al azar y se cuantificó la población total viva de P. citrella y de D. citri. Se empleó el modelo de Lotka _ Volterra de competencia interespecífica para su comprobación. La salida del modelo arrojó que D. citri despazó a P. citrella al determinarse que la isoclina correspondiente a la competencia intraespecífica del minador tiene menor inclinación que la isoclina correspondiente a la competencia interespecífica del psílido, lo cual fue corroborado con el valor de las densidades poblacionales de ambos fitófagos en el tiempo.

Phyllocnistis citrella Stainton (Lepidoptera: Gracillariidae: Phyllocnistinae), (MHC) is one of the most dangerous phytophages in Citrus. It first was detected in Isla de la Juventud on December 1993 and later, Diaphorina citri Kuwayama (Hemiptera: Psyllidae) invaded the crop on February 1999. This insect is as dangerous as P. citrella. The low population density of this pest and the high population density of D. citri suggested the competitive displacement between both species. In order to verify this, a two year old field was sampled weekly; and live miners and psylid populations on the buds of 30 plants previously fixed at ramdon were counted from March 2002 to March 2003. Lotka_Volterra´s interspecific competence model was used. The model out come showed that Phyllocnistes citrella was displaced by D. citri because the steepness of the interespecific line (D. citri) lied above that intraespecific line (Phyllocnistes citrella). Plotting population densities of both species were proved in the time.

**SPATIAL DISTRIBUTION OF Phyllocnistis citrella STAINTON ON CITRUS PATTERNS IN ISLA DE LA JUVENTUD NURSERY**

Uno de los problemas para la producción de frutos frescos en las plantaciones de cítricos, lo constituye la presencia de plagas. Entre estas, Phyllocnistis citrella Stainton (Lepidoptera: Gracillaridae) que se detectó en Cuba en 1993, se considera uno de los fitófagos más nocivos al cultivo, por los daños que ocasionan las larvas en las hojas, vástagos y frutos. Conocer la tendencia de dispersión que tiene P. citrella, resulta de mucho interés para la toma de la muestra y método de muestreo. El estudio se realizó en el vivero de la Isla de la Juventud sobre los patrones "Rugoso", "Carrizo" y "Troyer" durante el periodo de junio 1996 hasta febrero del 1997. Los muestreos se realizaron semanalmente en 30 plantas previamente fijadas al azar hasta que fueron injertadas. Se analizó un brote vegetativo y se cuantificó la población del minador por estado de desarrollo y la población total en los patrones estudiados. Los datos fueron evaluados usando la ley de potencia de Taylor. Por los resultados obtenidos se conoció que el patrón de distribución de P. citrella fue agregado para los tres patrones estudiados y por estado de desarrollo del insecto. Se encontró variabilidad, en el patrón de distribución espacial, ya que los huevos y las larvas mostraron agregación y las pupas tendieron a dispersarse regularmente. Este resultado constituye una premisa para emplear un buen método de muestreo de P. citrella en los cítricos de la Isla de la Juventud.

One of the problems for fresh fruit production in citrus plantations is pest occurrence, e.g. Phyllocnistis citrella Stainton (Lepidoptera: Gracillaridae) detected in Cuba in 1993. It has been considered as one of the most harmful pests of this crop due to the damages caused by larvae in the leaves, sprouts and fruits. To known the dispersion tendency of P. citrella is of so much interest for taking samples and the sampling method. The study was carried out in the Isla de la Juventud nursery on Rugoso, Carrizo and Troyer patterns, from June 1996 to February 1997. Samplings took place weekly in 30 plants previously fixed at random until the they were grafted. A vegetative sprout was taken and the development state and total population of P. citrella were quantified in the pattern studied. Data were evaluated according to Taylor´s power law. Results showed that P. citrella distribution pattern was aggregated for the three patterns studied. Variability was found for development state of the insect in the space distribution pattern since eggs and larvae showed aggregation and pupae showed uniform dispersion. This result constitutes a premise to use a good sampling method of P. citrella in the citrus cultivation of Isla de la Juventud.

**ISOLATION AND MORPHOLOGICAL, BIOCHEMICAL AND MOLECULAR IDENTIFICATION OF Leifsonia xyli subsp. xyli**

En este trabajo se obtiene el cultivo puro de Leifsonia xyli subsp. xyli a partir de variedades cubanas de caña de azúcar y se logra disminuir las dificultades presentadas hasta el momento con el aislamiento de esta fitobacteria de naturaleza fastidiosa. Se evidencia el pleomorfismo típico de esta especie bacteriana y la total coincidencia de las características bioquímicas y moleculares que la identifican. Se cuenta por primera vez en Cuba con aislados caracterizados que pueden ser empleados en futuras investigaciones y servicios, así como en la obtención de antisueros para el diagnóstico serológico de esta importante enfermedad.

In this work, Leifsonia xyli subsp. xyli pure culture is obtained from Cuban varieties of sugarcane, and the difficulties present till now regarding the isolate of this phytobacterium of fastidious nature are decreased. The typical pleomorphism of this bacterial species and the total coincidence of the biochemical and molecular characteristics that identify it, are evindenced. It is counted for the first time in Cuba with characterized isolates which can be used in future researches and services, as well as in the antisera obtaining for the serological diagnostic of this important disease.

NEW SCALE FOR THE EVALUATION OF THE VARIETAL RESISTANCE AGAINST RATOON STUNTING DISEASE IN SUGARCANE

La búsqueda de métodos eficaces para la evaluación de la resistencia varietal frente al raquitismo de los retoños de la caña de azúcar (RSD) constituye uno de los tópicos de mayor interés en la actualidad. Mediante el empleo de la técnica de tinción de haces funcionales (STM), se determinó la relación existente entre el porcentaje de haces funcionales y la reacción varietal. Se propone una escala de evaluación del comportamiento de variedades basada en la funcionalidad de los haces del xilema que permite establecer diferencias entre las categorías (resistentes, intermedias y susceptibles). Se determinó la veracidad de la escala mediante un análisis de discriminante con 96.4% de buena clasificación. Esta escala constituye una herramienta de gran valor en la etapa de certificación de semilla dentro del programa de mejoramiento de la caña de azúcar.

The search of effective methods for the evaluation of the varietal resistance to Ratoon Stunting Disease (RSD) in sugarcane is of major interest nowadays. Thus, there is a need of validated procedures of diagnostic and evaluation of the variety behavior. The relationship existent between the percentage of functional bundles and the varietal reaction was determined by the staining transpiration methods (STM). A statically proved evaluation scale of the variety behavior with 96.4 percent of good classification was determined. It is a practical approach for this matter that can be helpful for the National Genetic Improvement Program.

**ANTAGONIST ACTIVITY OF Pseudomonas fluorescens and Burkholderia cepacia STRAINS AGAINST RICE AND MAIZE PHYTOPATHOGENIC FUNGI**

Las bacterias promotoras del crecimiento vegetal (PGPB) influyen de forma directa o indirecta en el desarrollo de los cultivos. Este trabajo tiene como objetivos determinar la actividad antagónica y el efecto inhibitorio de los metabolitos activos producidos por rizobacterias ante fitopatógenos que afectan a los cultivos del maíz y el arroz. Para ello se desarrollaron bioensayos in vitro en el medio King B. Se utilizaron cepas de referencia y autóctonas de Pseudomonas fluorescens y Burkholderia cepacia, previamente aisladas de la rizosfera del maíz variedad Francisco mejorado, para determinar sus potencialidades como antagonistas de los patógenos fúngicos Fusarium oxysporum, Alternaria alternata, Curvularia sp. y Fusarium sp. Los resultados mostraron que la rizobacterias estudiadas tienen actividad antagónica y sus metabolitos efecto inhibitorio ante los hongos fitopatógenos enfrentados, destacándose con el mejor comportamiento las cepas de P. fluorescens MPf2, MPf3, J-143 y B. cepacia MPp8. Se observó un mayor efecto de las rizobacterias frente Curvularia sp. y A. alternata. Estos resultados poseen valor práctico, pues se selecciona un conjunto de cepas potencialmente eficientes en el control biológico de patógenos que podrían ser utilizadas en la agricultura en beneficio de los cultivos del arroz y el maíz.

Plant Growth Promoting Bacteria (PGPB) has been proved to exert a beneficial effect on crop yield, directly or indirectly. This work was aimed to determine the antagonistic activity and inhibitory effect exerted on different plant pathogens by rhizobacteria. A number of bioassays was carried in vitro in King B medium. Previously isolated bacterial strains of Pseudomonas fluorescens and Burkholderia cepacia, from corn plants var. Francisco mejorado, were assayed to determine their potential as antagonists of the phytopathogenic fungi Fusarium oxysporum, Alternaria alternata, Curvularia sp. and Fusarium sp. The results showed the capability of inhibiting the pathogen growth by the rhizobacterial strains, proving the best behaviour the strains P. fluorescens MPf2, MPf3, J-143 and B. cepacia MPp8. It was shown that there was a greater inhibitory effect on the fungi strains Curvularia sp. A1 and A. alternata M2. Considering these results, the bacterial strains were competent for pathogen biocontrol, and could be used in agriculture as valuable growth promoting agents in maize and rice crops.

MOLECULAR CHARACTERIZATION OF FIELD ISOLATES OF TOMATO YELLOW LEAF CURL VIRUS (TYLCV)

Los begomovirus constituyen «virus emergentes» de plantas. Debido a las infecciones persistentes en los campos de tomate, las pérdidas ocasionadas por estos virus a la agricultura mundial y a la gran variabilidad informada para muchos de sus miembros, por lo que el objetivo de este trabajo fue caracterizar la variabilidad genética de la población natural del TYLCV predominante en Cuba. Para esto, se secuenciaron 21 aislados de campo del TYLCV, obtenidos de diferentes años y regiones del país. Se utilizaron cebadores específicos para la amplificación y secuenciación de la región intergénica (RI) y del extremo 5` terminal del gen c1 o proteína de la replicación (rep). Las secuencias obtenidas se analizaron mediante programas bioinformáticos para determinar las relaciones filogenéticas con otros aislados de TYLCV informadas en bases de datos y predicción de posibles estructuras secundarias. Los resultados evidenciaron la presencia de una única población del TYLCV en el país, donde todos los aislamientos mostraron entre 97-99% de identidad con el TYLCV previamente aislado en Cuba. Se determinó la presencia de tres estructuras secundarias diferentes con elevada estabilidad termodinámica, donde la estructura predominante es similar a la determinada para el TYLCV aislado en Egipto y diferente al TYLCV-Isr previamente aislado en el país. Los resultados obtenidos en este trabajo aportan nuevos elementos para la caracterización de la diversidad genética y el control del TYLCV; los que pudieran explicar las posibles causas de la amplia diseminación de este virus observada en los campos de tomate cubanos.

Begomoviruses are plant emergent viruses. Due to the persistent TYLCV infections in tomato fields, the losses caused by theses viruses in the worldwide agriculture and the high variability reported for most of their members, the objective of this work was to characterize the genetic variability of the natural population of TYLCV in Cuba. Twenty one isolates of TYLCV, collected from several years and regions of the country, were amplified and sequenced using specific primers that amplify the intergenic region (IR) and the 5` end of c1 gene or replication protein (rep). The sequences obtained were analyzed by bioinformatic softwares to determine the phylogenetic relationship with other TYLCV isolates reported in Genkbank, and predict possible secondary structures. Results evidenced the presence of an only one TYLCV population in the country, where all the isolates showed between 97-99% identity of their nucleotide sequences with that TYLCV previously isolated in Cuba. The presence of three different secondary structures with high thermodynamic stability was determined, being the predominant structure similar to that of TYLCV-Egypt and different from that of TYLCV-Isr. These results provide new elements for the characterization of the genetic diversity and control of TYLCV, and could explain the possible causes of the wide dissemination of the virus observed in the Cuban tomato fields.

MOLECULAR MARKERS AND THEIR IMPACT IN AGRICULTURAL I+D ACTIVITY: A BIBLIOMETRIC ANALYSIS

Con el objetivo de verificar el impacto del dominio Marcadores Moleculares en la actividad de Investigación y Desarrollo agropecuario (I+D) a nivel internacional y nacional, se realizó un estudio en cuatro importantes bases de datos internacionales, tres de ellas especializadas en ciencias agrícolas y afines (AGRIS; CAB ABSTRACTS, AGRICOLA) y otra de cobertura académica (Academic Search Elite) durante el período 1970-2004 (primer semestre). Al inicio del trabajo se describen los procedimientos metodológicos empleados en la recopilación y análisis de la muestra; después los resultados y las discusiones sobre los estudios realizados en la temática. Para proporcionar una visión más clara, se optó por presentar el estudio en dos partes: una centrada en la producción científica extranjera y la otra en la producción nacional. A partir de los análisis bibliométricos realizados y los resultados obtenidos se infiere varios de los impactos de las tecnologías de los marcadores moleculares en la actividad científica agropecuaria.

In order to verify the impact of molecular markers in agricultural I+D activity in Cuba and worldwide, a bibliometric analysis about that technology was carried out during the period 1970-2004 (first semester). A retrospective research was carried out in four important international databases, three of them specialized (AGRIS, CAB ABSTRACT, AGRICOLA), and the other of academic cover (Academic Search Elite). Methodological procedures used in sample compilation and analysis, as well as the results and discussions about the studies concerning the topic, were described. In order to provide a more clear vision, the study was presented in two parts: one centralized in the foreign scientific production and the other in the national scientific production. From the informetric analyses and the results obtained in the sample, the evolution and impacts of molecular marker are inferred in the agricultural scientific activity.

**RELATIONSHIP OF THE FUNCTIONALITY OF XYLEM BUNDLES AND THE PRESENCE OF Leifsonia xyli subsp. xyli**

Se evalúa la relación existente entre la funcionalidad de los haces del xilema y su colonización por la bacteria. Para ello se utilizan los métodos de tinción de haces funcionales (STM) y la inmunoimpresión de tejidos (TBEIA), respectivamente. Las variedades que presentaron una colonización bacteriana severa, también tuvieron mayores porcentajes de vasos no funcionales. Se reveló una alta correspondencia (R² = 0.92), lo que permitió afirmar que existe una estrecha relación entre la no funcionalidad de los vasos del xilema y la presencia de Leifsonia xyli subsp. xyli, por lo que la tinción de haces funcionales pudiera ser utilizada para evaluar el comportamiento varietal frente a la enfermedad.

The existent relationship between the functional bundles and their colonization by the bacterium was evaluated. The methods Tissue blot enzyme immunoassay (TBEIA) and stain transpiration were the methods used (STM). The varieties that presented a more severe bacterial colonization had also higher percentages of non-functional bundles. There was a high correspondence (R² = 0.92), which allowed to affirm that there was a close relationship between the non-functionality of the xylem bundles and the presence of Leifsonia xyli subsp. xyli. The STM could be used in order to evaluate the varietal resistance against the disease.