ARTÍCULO ORIGINAL

 

Ceratocystis fimbriata Ellis & Halst. f. sp. spathodense (nueva especialización): agente causal de la marchitez en Spathodea campanulata Beauv. en Cuba

 

Ceratocystis fimbriata Ellis & Halst. f. sp. spathodense (new specialization): causal agent of wilt in Spathodea campanulata Beauv. in Cuba

 

 

 Lidcay Herrera Isla^I,*, Horacio Grillo Ravelo^I, Thomas Harrigton^II, Alejandro Díaz Medina^III, Reinaldo Alvarez Puente^III

^IUniversidad Central de Las Villas. Carretera a Camajuaní Km 5,5 Santa Clara, Villa Clara. Cuba.
^IIIowa State University. USA.
^IIIFacultad de Montana del Escambray, Universidad de Sancti Spiritus. Cuba.

 

 

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RESUMEN

El informe de Ceratocystis fimbriata Hell. & Halst. afectando la especie exótica invasora Spathodea campanulata Beauv. en la localidad de Tope de Collantes, macizo montañoso Guamuhaya en la región central de Cuba, conllevó a estudios posteriores con el fin de definir  la ubicación taxonómica de esta posible nueva cepa especializada, así como demostrar su especificidad sobre  S. campanulata como especie hospedante. Para ello se analizaron y describieron aislados obtenidos a partir de tejidos afectados de estas plantas. Se realizaron inoculaciones artificiales de este hongo en S. campanulata y en otras especies de plantas de importancia económica y ecológica que son comunes en estos ecosistemas montañosos. Los resultados de los análisis sugieren la presencia de una nueva forma especial de este hongo, lo que se confirmó al evaluar las inoculaciones realizadas en los hospedantes, donde solo se produjo afectación en S. campanulata. Se propone la clasificación del agente causal de la marchitez de S. campanulata en Cuba como Ceratocystis fimbriata f. sp. spathodense.

Palabras clave: hongos fitopatógenos, Ceratocystis, Spathodea campanulata, planta invasora.

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ABSTRACT

The report of Ceratocystis fimbriata Hell & Halst. affecting the exotic invader plant Spathodea campanulata Beauv. at the locality of Topes de Collantes in the mountain region of Guamhuaya, in the central zone of Cuba, led to further studies to define the taxonomic position of this possible new specialized fungus species. S. campanulata and other economically important plant species commonly occurring in this mountain ecosystem were artificially inoculated with the fungus. Only S. campanulata resulted infected suggesting the presence of a new highly specialized isolate of C. fimbriata, and a new classification for this causal agent was proposed: Ceratocystis fimbriata f. sp. spathodense.

Key words: phytopathogenic fungi,Ceratocystis, Spathodea campanulata, invasive plant.

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INTRODUCCIÓN

El hongo fitopatógeno Ceratocystis fimbriata Ellis & Halst. afecta una amplia variedad de plantas en el mundo (1); sin embargo, varios autores plantearon que este hongo presenta varias cepas especializadas, las denominan indistintamente «tipos», «formas» o «razas» y sostienen la hipótesis de que cada una de estas cepas tiene un hospedante específico y, al parecer, distinta distribución geográfica (2,3,4,5).

Los análisis filogenéticos sugieren que C. fimbriata es un complejo de especies crípticas, que poseen hospedantes específicos, clasificados en tres grupos geográficos principales con sus centros en Asia, América del Norte y América Latina, respectivamente; con el último grupo se incluyen especies del Caribe y el sudeste de los Estados Unidos (2, 4).

Numerosas evidencias demostraron la especificidad de hospedantes de varias cepas de C. fimbriata, aunque el número y los límites no han sido determinados totalmente (1); en el caso específico de afectación a Spathodea campanulata Beauv., sólo fue informada en Cuba (6).

Herrera y Grillo (6) reportaron a S. campanulata como nueva planta hospedante de C. fimbriata, cuando hallaron y analizaron algunos árboles muertos o en diferentes estados de decadencia en los numerosos rodales de esta especie que se desarrollan espontáneamente en la localidad de Tope de Collantes, macizo montañoso Guamuhaya, Cuba.

La especie S. campanulata, de la familia Bignoniaceae, representa una de las 100 especies exóticas invasoras más dañinas en el mundo (7). En Cuba, Álvarez (8) la informó como especie ornamental escapada de cultivo  en el macizo montañoso Guamuhaya, donde se encuentra muy difundida, formando rodales compactos con numerosos ejemplares de distintas edades y alta capacidad de producción y diseminación de semillas (9).

En dichos rodales se encontraron plantas con síntomas que sugerían la presencia de patógenos. El estudio tuvo como objetivos: I) Describir los síntomas presentes en S. campanulata, II) Determinar el agente causal de la marchitez en S. campanulata, III) Evaluar la gama de hospedantes de dicho agente en condiciones semicontroladas.

 

MATERIALES Y MÉTODOS

El trabajo de campo se desarrolló en los bosques naturales de la localidad de Tope de Collantes en el Macizo Montañoso Guamuhaya, en la zona central de Cuba (Fig. 1). Los trabajos de laboratorio se realizaron en el Laboratorio de Fitopatología del Centro de Investigaciones Agropecuarias (CIAP), perteneciente a la Universidad Central «Marta Abreu» de Las Villas (UCLV), Cuba, y en el Laboratorio de Fitopatología de la Universidad de Iowa, USA. En ambos laboratorios se depositó el material genético original utilizado en estos estudios y la documentación que avalan los resultados que se describen en el trabajo. 

Descripción de las sintomatologías observadas en plantas de S. campanulata, afectadas por marchitez

Se describieron los síntomas presentes en plantas afectadas que se muestran de forma natural en diversos árboles, dentro del rodal de esta especie en Tope de Collantes. Se realizaron cortes transversales en las plantas afectadas y se tomaron imágenes.

Aislamiento, identificación y descripción del agente causal

Como muestras pequeñas, se tomaron porciones de tejido del leño, de plantas que presentaban síntomas de necrosis y se enviaron al laboratorio de Fitopatología del Centro de Investigaciones Agropecuarias (CIAP) perteneciente a la Universidad Central «Marta Abreu» de Las Villas (UCLV), donde se realizó el aislamiento, utilizando la técnica de la cámara húmeda, descrita por Herrera y Mayea (10).

Se sembraron pequeñas  porciones del tejido afectado de la zona limítrofe del daño, o sea, tejido necrosado y aparentemente sano, en tubos de ensayo con medio de cultivo PDA (Oxoid, pH 5,7) y se incubaron a temperatura constante de 28⁰C por siete días.

Para la identificación del agente causal se hicieron preparaciones microscópicas, tanto de las colonias que crecieron en medio de cultivo, como de aquellas estructuras que crecieron sobre la superficie de las porciones de tejidos.

Se realizaron mediciones de las estructuras vegetativas y reproductoras  del hongo y, en particular, de las esporas de origen sexual y asexual.  Como criterios comparativos para la identificación de los aislados del hongo, se empleó la Monografía Clásica sobre Taxonomía del Género Ceratocystis de Hunt (11), CMI Número 141 (12) y el compendio sobre Ceratocystis fimbriata  publicado originalmente por CABI (13).

Evaluación de la gama de hospedantes en condiciones semi controladas

En las pruebas de especificidad para determinar la gama de plantas hospedantes, se utilizó como fuente de inóculo, porciones de propágalos de C. fimbriata reproducido in vitro, como se describe antes, y que fueron previamente aislados de tejido afectado de plantas de S. campanulata.

Para desarrollar estas pruebas se siguió el método de centrifugación filogenético propuesto por Wapshere (14).

En total, se seleccionaron 20 individuos jóvenes sanos, de cada una de las especies vegetales que se refieren en la Tabla 1. Para la evaluación de las especies de malanga se inocularon 20 cormelos de cada una.

Las plantas de tallos leñosos recibieron una abertura de sus tallos a una altura de 10 cm del cuello de la raíz, utilizando una barrena de 2 mm de diámetro, que en todos los casos sobrepasó la corteza y penetró el leño. Posteriormente, la barrena fue impregnada de propágulos del agente patógeno, contenido en la placa Petri, y se introdujo otra vez en el orificio realizado previamente. Las perforaciones fueron cubiertas con una cinta de polietileno para evitar la desecación excesiva y la penetración de otros organismos.

En X. saggitifolium y C. esculenta el inóculo fue introducido directamente en la base del pedúnculo de cormelos completamente desarrollados.

En todas las especies vegetales evaluadas se inocularon 10 plantas y las otras 10 se emplearon como testigos, sin inocular el agente patógeno.

Se realizaron evaluaciones sistemáticas de las plantas inoculadas por un período de 120 días. Luego de este período, se hicieron cortes histológicos (0,3 µm) utilizando un escalpelo o bisturí alrededor de la lesión producida durante la inoculación del hongo. Los cortes se tiñeron con rojo anilina y cristal violeta y se observaron por el microscopio Olympus® con 400 aumentos, y en algunos casos se realizaron siembras de porciones de este tejido afectado en medio PDA para identificar el agente patógeno presente.

 

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Descripción de las sintomatologías observadas en plantas de S. campanulata, afectadas por marchitez

Las plantas de S. campanulata mostraron, como síntomas iniciales, una amarillez del follaje, que posteriormente se necrosa, provocando marchitez generalizada y caída paulatina de las hojas, queda el árbol completamente desnudo y se produce su muerte irremisiblemente (Fig. 2A).

En algunas partes del tallo se formaron bandas longitudinales y en esas zonas la corteza presenta aspecto rugoso y deprimido, de color oscuro, donde se nota la desecación de la misma (Fig. 2B). Al levantar esta corteza se apreciaron zonas de color oscuro y de forma irregular, tanto en la corteza como en el leño del árbol. De igual modo, se pudieron observar claramente las perforaciones provocadas por insectos de la familia Scolytidae.

En los cortes transversales de las zonas afectadas del tallo de los árboles se observaron áreas de color negro azulado, en sectores radiales o cuñas, cuyo vértice se dirigía hacia la región de la médula, provocando fuerte necrosis del sistema vascular de la planta (Fig.2C).

Aislamiento, identificación y descripción del agente causal

En la superficie de los tejidos afectados se encontró gran cantidad de cuerpos fructíferos del hongo (peritecas), de color castaño oscuro o negro, con una base globosa y un cuello largo y delgado (Fig. 3A). Las observaciones microscópicas evidenciaron la presencia de gran cantidad de ascosporas emergiendo de las peritecas con forma de sombrero.

En los cultivos in vitro, se obtuvieron varias colonias con micelio de color blanco, luego tomó una coloración negro oliváceo con una textura algodonosa y, por el reverso, la colonia se tornó negro intenso.

En las preparaciones microscópicas provenientes de esas colonias se apreció abundante micelio oscuro, gran número de conidióforos, con abundantes cadenas de endoconidias (Fig.3B); se observaron algunas clamidosporas (Fig. 3C); de paredes gruesas y de color más oscuro a las endoconidias.

Las estructuras observadas coinciden con las informadas para el hongo fitopatógeno Ceratocystis  fimbriata (11, 12, 13).

Las dimensiones de las estructuras del aislado del patógeno obtenido de S. campanulata de la localidad de Tope de Collantes, se encuentran entre los intervalos informados para otros aislamientos de este fitopatógeno (Tabla 2).

Teniendo en cuenta estos resultados, se considera que las diferencias podrían estar relacionadas con la fisiología de la patogénesis, y esta cepa resultaría una nueva forma especial del hongo fitopatógeno, con un hospedante específico:S. campanulata.

Evaluación del rango de hospedantes en condiciones semi controladas

De las 15 especies vegetales evaluadas, solo S. campanulata presentó los síntomas característicos de afectación por el hongo C. fimbriata en el 100% de las plantas inoculadas. En el resto de las plantas no se encontró crecimiento del patógeno inoculado, lo que muestra diferentes reacciones a la inoculación, principalmente el crecimiento de tejido subcortical para cubrir la lesión y la emisión de resinas que impidieron el crecimiento del hongo.

En los cortes histológicos realizados no se encontró crecimiento secundario del hongo inoculado, por lo que se asume que en ninguno de los casos evaluados se presentó susceptibilidad al ataque.

En las plantas de S. campanulata se observaron  amplias zonas de color pardo rojizo alrededor de las paredes del orificio realizado por el barreno, que se extendían por los vasos xilemáticos, y una simple observación de pequeñas porciones de estos tejidos afectados reveló gran cantidad de hifas oscuras y gruesas creciendo entre los vasos del xilema y también en los radios medulares.

En todos los casos, cuando se tomaron pequeñas porciones de estos tejidos afectados y se sembraron en medio de cultivo PDA, creció invariablemente Ceratocystis fimbriata, lo que denotó alta susceptibilidad de esta especie vegetal al ataque de este hongo fitopatógeno.

 Los resultados obtenidos en los estudios taxonómicos de la cepa de C. fimbriata, que se encontró afectando de forma natural a S. campanulata en Cuba, y las pruebas de especificidad con varios posibles hospedantes, indicaron la presencia de una nueva especialización de este hongo fitopatógeno, que afecta específicamente a esta especie exótica invasora, para la cual se propuso la siguiente clasificación: Ceratocystis fimbriata f. sp. spathodense.

Estos resultados presentan plena correspondencia con informes previos de varios investigadores (2, 3,4), los que consideran que C. fimbriata se compone de muchas poblaciones que poseen hospedantes específicos.

La capacidad de C. fimbriata f. sp. spathodense de afectar única y severamente a S. campanulata, especie exótica con un comportamiento invasor en Cuba y en otras regiones tropicales del planeta, sugieren la posibilidad de su uso como posible agente de control biológico (micoherbicida) en el manejo de esta peligrosa especie, lo que debe ser objeto de investigaciones futuras.

 

REFERENCIAS

1. CAB International. (Original text prepared by TC Harrington & C. Baker).Ceratocystis fimbriata. Crop Protection Compendium 2004. Wallingford, UK: CAB International. (Revised CD version). Disponible en: http://www.public.iastate.edu/tcharrin/CABI info.html.

2. Harrington TC. Host specialization and speciation in the American wilt pathogen Ceratocystis fimbriata. Fitopatología Brasileira. 2000;25(Suppl.):262-263.

3. Baker CJ, Harrington TC, Krauss U, Alfenas A. Genetic variability and host specialization within the Latin American clade Ceratocystis fimbriata. Phytopathology. 2003;93:1274-1284.

4. Johnson JA, Harrington TC, Engelbrecht CJB. Phylogeny and taxonomy of the North American clade of the Ceratocystis fimbriata complex. Mycologia. 2005;97:1067-1092.

5. Engelbrecht CJB, Harrington TC. Intersterility, morphology, taxonomy of Ceratocystis fimbriata from sweet potato, cacao and sycamore. Mycologia. 2005;9757-9769.

6. Herrera L, Grillo H. Spathodea campaulata  Beauv, nueva planta hospedante de Ceratocystis fimbriata Hell y Halst y Xyleborus spp. Revista Centro Agrícola. 1989;2:91-93.

7. UICN. 100 de las especies exóticas invasoras más dañinas del mundo. Convención de supervivencia de Especies. The Global Invasive Species Database. 2005. Disponible en: http://www.invasivespecies.net/database; http:/www.issg.org/database (Acceso: mayo/15/2005).

8. Álvarez R. Estudio de la flora arvense, sus diásporas y agentes patógenos en las principales zonas cafetaleras de Cuba. Tesis en Opción al Grado Científico de Doctor en Ciencias Agrícolas. Facultad Agropecuaria de Montaña del Escambray. Universidad Central de las Villas. Cuba. 2000.

9. Díaz A, Herrera L, Grillo H, Álvarez R. Spathodea campanulata Beauv. Especie invasora en el macizo montañoso Guamuhaya. Ecología y distribución. Rev Protección Veg. 2004;9(3):177.

10.Herrera L, Mayea S (Eds.) Fitopatoloía general. Ed.  Felix Varela. Ciudad de La Habana. Cuba. 1994.

11.Hunt J. Taxonomy of the genus Ceratocystis. Lloydia. 1956;19(1):1-58.

12.CMI. Descriptions of Pathogenic Fungi and Bacteria. No.141.1967.

13.CAB International. Ceratocystis fimbriata. In Crop Protection Compendium. Wallingford, UK. 2001.

14.Wapshere AJ. A strategy for evaluating the safety of organisms for biological weed control. Ann Appl Boil. 1974;77:201-211.

 

 

Recibido: 12-10-2014.
Aceptado: 5-2-2015.

 

 

*Autor para Correspondencia: Lidcay Herrera Isla. E-mail: [e-mail].