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PATOLOGÍA

Control de la podredumbre radical de encinas mediantefertilizantes inorgánicos I: influencia de la nutrición cálcicay potásica en la tolerancia a la infección por Phytophthoracinnamomi

M. S. SERRANO, P. DE VITA, M. E. SÁNCHEZ, P. FERNÁNDEZ-REBOLLO

El decaimiento sufrido por las especies de Quercus en el suroeste peninsular estáoriginando una importante mortalidad de encinas en dehesas, debida fundamentalmen-te al patógeno de suelo Phytophthora cinnamomi, causante de podredumbre radical.Una posibilidad de control de la enfermedad consiste en aumentar la tolerancia al pató-geno mediante una buena nutrición mineral. En este trabajo se ha testado la susceptibi-lidad a P. cinnamomi de plantones de encina normales, deficientes en K y deficientesen Ca. Las encinas deficientes en K mostraron niveles de Ca superiores a lo normal, yse mostraron tolerantes a la enfermedad. La deficiencia en Ca, sin embargo. no se tra-dujo en un mayor nivel de K y además indujo un pobre desarrollo radical, no aprecián-dose ningún efecto positivo en la resistencia al patógeno. En base a estos resultados, seconcluye que una buena nutrición cálcica puede conferir a las encinas una mayor tole-rancia a la enfermedad radical causada por este oomiceto. Por este motivo, cabe reco-mendar las enmiendas calizas como medida de control contra la podredumbre radicalcausada por P. citinamomi en las dehesas del sur de España.

M. S. SERRANO, P. DE VITA, M. E. SÁNCHEZ. Dpto. Agronomía (Patología Agrofores-tal), Universidad de Córdoba. gglsahem@uco.e s

FERNÁNDEZ-REBOLLO. Dpto. Ingeniería Forestal, Universidad de Córdoba.

Palabras clave: decaimiento, dehesa, Q. ilex subsp. &dieta.

INTRODUCCIÓN

Entre las enfermedades asociadas al de-caimiento o Seca de los Quercus en la Pe-nínsula Ibérica, destaca por su gravedad lapodredumbre radical causada por Phytopht-hora cinnamomi (BRAsiER, 1996; GALLEGO

et al., 1999; SÁNCHEZ et al.. 2002; 2003).Este patógeno tiene una amplia gama dehuéspedes leñosos, pero en general no infec-ta especies herbáceas (ERWIN y RIBEIRO,

1996), aunque algunas especies del géneroLupinas también resultan susceptibles(GROSE y HAINSWORTH, 1992; ERWIN y RI-

BEIRO, 1996; SERRANO et al., 2009). Phy-tophthora cinnamorni causa la muerte masi-

va de raíces absorbentes, reduciendo la ca-pacidad del árbol de absorber agua y nu-trientes, ocasionando síntomas foliares pare-cidos a los de la sequía (SÁNCHEZ et al..2002).

Numerosas características convierten a P.cinnamomi en un patógeno difícil de contro-lar (ERWIN y RIBEIRO, 1996): amplio núme-ro de huéspedes, capacidad para sobreviviren plantas asintomáticas, capacidad para in-vadir el perfil del suelo hasta profundidadesconsiderables y una rápida capacidad de di-seminación en suelos mal drenados o en-charcados. En cultivos agrícolas se utilizantoda una serie de medidas para controlar aeste patógeno: higiene en el manejo de vive-

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ros, cuarentenas, rotación de cultivos, utili-zación de variedades o patrones resistentes;mejora de los drenajes, control químico ycontrol biológico (RIBEIRO, 1978).

Uno de los posibles métodos de control dela enfermedad en encinas sería la dotación ala planta susceptible de cierta tolerancia oresistencia a la infección por P. cinnamomi.Aunque no hay datos sobre el patosistemaQuercus — P. cinnamomi, según estudios re-alizados por DUVENHAGE y KOTZÉ (1991),el calcio incrementa la resistencia de lasplantas de aguacate a la podredumbre radi-cal causada por este patógeno, haciendo alárbol más resistente a la infección (efectopreventivo) o disminuyendo la expansión deP. cinnamomi por la planta, una vez que lainfección ha tenido lugar (efecto curativo).También en el patosistema soja — Phytopht-hora sojae, las plantas con una buena nutri-ción cálcica son menos susceptibles a la in-fección que las que son deficientes en estenutriente (SuGimuro et al., 2005). Resulta-dos similares encontramos en otros patosis-temas, como ocurre para Phytophthora pa-rasitica (VON BROEMSEN y DEACON, 1997),Phytophthora nicotianae en cítricos (CAM-

PANELLA et al., 2002) o en el patosistemaAphanomyces — guisante (HEYmAN et al.,2007). Sin embargo, en el patosistema Phy-tophthora cactorum — abedul, una alta con-centración de calcio en los troncos no es su-ficiente para frenar la infección (LiLJA etal., 2007).

En algunas dehesas se llevan a cabo ferti-lizaciones fosfóricas de los pastos utilizán-dose principalmente superfosfato de cal, queno sólo da lugar a un aumento en la produc-ción y a una mejora en la composición botá-nica de los pastos, sino que repercute positi-vamente en el estado vegetativo y nutritivodel arbolado (CARBONERO et al., 2004) ypodría también traducirse en una reducciónde los síntomas de la enfermedad. En pros-pecciones realizadas en dehesas andaluzas,se ha constatado que los árboles infectadospor P. cinnamomi con fuerte grado de defo-liación, recuperan en menor tiempo su copacuando vegetan en suelos que tienen unas

dotaciones normales o altas de potasio y cal-cio (CARBONERO et al., 2004).

Estos antecedentes sugieren que unabuena nutrición cálcica y potásica podría re-sultar una herramienta de control para evitarla infección o disminuir su incidencia cuan-do se produce. Sin embargo, aún es necesa-rio concretar muchos aspectos y de aquísurge el objetivo de este estudio: la evalua-ción de la influencia de la nutrición cálcicay potásica en la posible tolerancia-resisten-cia de la encina a la podredumbre radicalcausada por P. cinnamonil.

MATERIAL Y MÉTODOS

El material vegetal utilizado en los ensa-yos consistió en encinas (Quercus ilexsubsp. l'anota) del tipo rotundifolia (VÁZ-

QUEZ et al., 1992), procedentes de bellotasrecogidas en distintas fincas del términomunicipal de Cardefía (Córdoba). Las plan-tas se obtuvieron en el mes de diciembre de2007 a partir de la siembra de semillas pre-germinadas en bandejas de plástico (57 x 41x 9 cm) con perlita expandida (Otavi IbericaS.L.u.) e incubadas en cámara de cultivo con14 h diarias de luz, 80% de humedad relati-va y una temperatura constante de 22 "C, re-gándose según necesidad con agua destiladay desionizada (ADD). Dos meses más tarde(febrero de 2008), se procedió al trasplantede las bellotas germinadas a alvéolos quick-pot (bandejas de 48 x 29 x 18 cm con 40 al-véolos de 300 cm 3 cada uno) rellenos conmedio inerte de vermiculita, cultivándose enumbráculo y regándose tres veces por sema-na con ADD hasta mayo (temperaturas me-dias de 12,9 ± 6,8 "C en febrero, a 18,6± 6,5 °C en mayo). Se obtuvieron tres lotesde 20 plantas cada uno. A partir de mayo de2008, cada lote de plantas se regó con dis-tintas soluciones salinas como fuente de nu-trientes. Un primer lote de 20 plantas seregó con una concentración normal de cal-cio y potasio: solución de Hoagland (140A-GLAND y ARNON, 1950), el segundo lote seregó con solución salina con baja concentra-

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ción de calcio y el tercer lote con una solu-ción con baja concentración de potasio(Cuadro 1). Una vez por semana se aporta-ron 50 ml de solución salina por planta, másotros dos riegos semanales con 50 ml deADD. Las plantas permanecieron en umbrá-culo hasta el mes de julio de 2008, cuandodebido a las altas temperaturas registradas(media de 36,5 "C) se trasladaron a cámarade cultivo con una temperatura constante de22 ± 2 "C diurnos y 18 ± 2 "C nocturnos, re-gándose solamente una vez por semana con50 ml de las soluciones salinas. Las plantasse mantuvieron en estas condiciones hasta elmes de octubre de 2008 (10 meses desde lasiembra de las bellotas). Transcurrido estetiempo se trasplantaron a contenedores indi-viduales de IL sin drenaje con sustrato iner-te de vermiculita (Figura 1) y se infectaron10 plantas por lote, dejando las otras 10como testigo sin inocular.

La inoculación de las plantas se llevó acabo mediante zoosporas de P. cinnamomi.Se utilizaron dos aislados diferentes, PE90 yPA25, procedentes de la Micoteca del Depar-tamento de Agronomía de la Universidad deCórdoba, correspondientes a los dos grupos

morfológicos y genéticos descritos (SÁN-

CHEZ et al., 2006, CAETANO et al., 2009).Para la producción de zoosporas se transfirie-ron discos de agar de 2 cm de diámetro a pla-cas de Petri. Los discos se obtuvieron de cul-tivos en CA (Agar-Zanahoria) (DHINGRA ySINCLAR, 1995) incubados durante 4 días enoscuridad. A estas placas se les añadió ex-tracto de suelo no estéril (RIBEIR0, 1978)hasta el margen de los discos (CAETANO,

2007). Las placas así preparadas se incubaronbajo luz fluorescente constante durante 72 h a25° C. Trascurrido este tiempo, se sometierona un choque frio (4-5 "C) de 20 min, para fa-vorecer la liberación de las zoosporas (CAE-TANO, 2007). Tras volver los cultivos a tem-peratura ambiente se realizó un conteo de laszoosporas producidas en cámara Neubauer yse ajustó la concentración final a 2,5 x 103zoosporas x ml concentración que se hamostrado eficaz para la infección de raíz deencinas en trabajos previos (CAETANO,

2007). A cada maceta se le añadieron 100 mlde suspensión de zoosporas (2,5 x 105 zoos-poras). A las plantas testigo se le añadieron100 ml del mismo extracto de suelo no esté-ril, pero sin zoosporas del patógeno.

Cuadro 1. Composición de las soluciones nutritivas empleadas en el ensayo

CompuestoSolución normal

(Hoagland)Solución deficiente

en CaSolución deficiente

en K

Ca(NO3)2 5 mM 5 mM

Ca(H,PO4),

MgSO4

0,5 mM

2 mM 2 mM

0,5 mM

mM

KCI 5 mM 0,05 mM

NaNO3 5 mM

KH2PO4 1 mM

KNO3 5 mM

BO3H3 25 pM 25 pM 25 pM

MnS0,3 2 pM 2 pM 2 pM

ZnSO4 2 pM 2 pM 2 pM

CuSO4 0,5 pM 0,5 HM 0,5 pM

(N114)6M°7024 0,4 pM 0,4 pM 0,4 pM

Fe-EDDHA 20 pM 20 pM 20 pM

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Figura I. Encinas regadas con la solución deficiente en potasio al final del ensayo

Durante el resto del experimento las plan-tas se siguieron regando una vez por semanacon 50 ml de las correspondientes solucio-nes salinas.

El ensayo se dio por concluido cuando al-guno de los lotes mostró marchitez y/o defo-liación en toda la parte aérea. En ese mo-mento se evaluó el nivel de daños aéreos delas plantas mediante una escala de 0-4 segúnel porcentaje de hojas amarillas o marchitas(0 = 0% de tejido sintomático, 1 = 10-33%,2 = 34-66%, 3 = más del 67%, 4 = parteaérea muerta) (SÁNCHEZ et al., 2002; 2005).Las plantas se extrajeron de sus contenedo-res y se evaluó el nivel de daños radicalesmediante una escala similar a la empleadaanteriormente (SÁNCHEZ et al., 2002; 2005).

La infectividad del patógeno se evaluómediante la cuantificación de su presencia

en las raicillas absorbentes. Para ello, las ra-íces de las plantas se lavaron al chorro deagua durante 2 h, se cortaron segmentos deraíz de unos 4-5 mm de longitud y se sem-braron en condiciones asépticas en placas dePetri conteniendo el medio selectivo paraPhytophthora NARPH (ROMERO et al.,2007). Se sembraron tres placas por trata-miento, incluyendo los testigos y se incuba-ron en cámara de crecimiento durante 5 díasa 22 'V en oscuridad. Al cabo de ese tiem-po, las colonias obtenidas se identificaronmediante la observación directa de sus es-tructuras vegetativas características (hincha-zones hifales) al microscopio invertido(ERWIN y RIBEIRO, 1996, SÁNCHEZ et al.,2003, ROMERO et al., 2007).

Se determinó la concentración en calcio ypotasio en muestras de hoja de las plantas

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inoculadas y testigo sometidas a los distin-tos tratamientos nutricionales mediante aná-lisis llevados a cabo en el Laboratorio Agra-rio de Córdoba (método espectrofotometricopara la determinación del contenido de cal-cio en hoja y método fotométrico para el po-tasio), para correlacionar los niveles realesde estos nutrientes en el tejido vegetal conla susceptibilidad-resistencia a la infección.

Análisis estadísticos

Los datos correspondientes a la severidadde síntomas aéreos y radicales se analizaronmediante un ANOVA. Para la comparaciónde valores medios se utilizó el test protegidode Fisher a un nivel de probabilidad de 0,05(STEEL y TORRIE, 1985). Los datos fueronanalizados con el programa Statistix (Analy-tical Software, Tallase, USA).

RESULTADOS

Los valores registrados de concentraciónde calcio en hoja entre plantas inoculadas ytestigo para cada lote sometido a distinto ré-gimen nutricional fueron similares (Figu-ra 2). En el caso de las plantas regadas conla solución deficiente en potasio, tanto ino-culadas como testigos, la concentración decalcio en hoja fue notablemente mayor queen el resto (Figura 2).

La concentración de potasio en hoja paralas encinas sometidas a distintas solucionesnutritivas aparece en la Figura 3. En gene-ral, las encinas regadas con la solución de-ficiente en K presentan valores de potasioen hoja de casi la mitad que las regadascon la solución normal y la deficiente enCa. No se aprecia aumento en K en las tra-tadas con la solución deficiente en Ca (Fi-gura 3).

Figura 2. Concentración de calcio en hojas al final del ensayo según el tipo de nutrición que ha recibido la planta1CaK = solución de Hoagland (normal), nCa = solución deficiente en Ca, nK = solución deficiente en K

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Figura 3. Concentración de potasio en hojas al final del ensayo según el tipo de nutrición que ha recibido la planta[CaK = solución de Hoagland (normal), nCa = solución deficiente en Ca. nK = solución deficiente en K I

Al término del experimento, todas lasplantas inoculadas mostraban síntomas deenfermedad a nivel aéreo y radical. Los sín-tomas foliares consistieron en amarillez,marchitez de la hojas y en algunas ocasio-nes, defoliación de la planta. El sistema ra-dical aparecía reducido a causa de la necro-sis y pérdida de raicillas absorbentes.

El nivel de daños aéreos aparece en la Fi-gura 4. El análisis de varianza mostró que elnivel de daños aéreos no difiere entre plan-tas inoculadas y plantas testigo. Sin embar-go, para cada tratamiento nutricional indivi-dualizado, el nivel de daños radicales es sig-nificativamente mayor en las plantas inocu-ladas con respecto a las no inoculadas. Elanálisis global de varianza del nivel dedaños radicales (Figura 5) muestra que paralas encinas no inoculadas con alto nivel decalcio (regadas con solución deficiente enpotasio) el nivel de daños radicales es signi-

ficativamente más bajo que el mostrado porlas encinas no inoculadas sometidas a unanutrición normal (Figuras 5 y 6). Destacatambién que las plantas con altos niveles decalcio (nK) e inoculadas, presentan un nivelde daños que difiere del mostrado por lasplantas sometidas a nutrición deficiente encalcio, aunque similar a aquellas sometidasa un régimen de nutrición normal (Figu-ra 5).

Para los tres tratamientos, el patógeno sereaisló de todas las plantas inoculadas y enningún caso de las plantas testigo.

DISCUSIÓN

Numerosos estudios ponen de manifiestoel papel de una buena nutrición cálcica en elcontrol de enfermedades causadas por dis-tintas especies de Phytophthora en manzano

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Figura 4. Valores medios del nivel de síntomas foliares (escala 0-4) en función de la presencia de P. einnatnonzien el sustrato y del tipo de nutrición que ha recibido la planta

ICaK = solución de Hoagland (normal), nCa = solución deficiente en Ca. nK = solución deficiente en Kl

Figura 5. Valores medios del nivel de daños radicales (escala 0-4) en función de la presencia de P. cinnamomi en elsustrato y del tipo de nutrición que ha recibido la planta. Letras distintas indican diferencias significativas según el test

protegido de Fisher para P 5. 0,05

[CaK = solución de Hoagland (normal), nCa = solución deficiente en Ca, nK = solución deficiente en K ]

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Figura 6. Raíces de encinas regadas con a) soluciónde Hoagland, 6) solución deficiente en K

(BIGGS et al., 1993; BIGGS 1999; CHAR-DONNET et al., 2000), aguacate (MESSEN-GER et al., 2000), cítricos (CAMPANELLA etal., 2002) o vinca (VON BROEMBSEN y DEA-CON, 1997). Lo mismo ocurre para otros pa-tosistemas: brócoli / Plasmodiophora bras-sicae (CAMPBELL et al., 1985), zanaho-rialSclerotium rolfsii (PUNJA et al., 1986) opimiento/Botrytis cinerea (ELAD et al.,1993). Sin embargo, hasta la fecha no exis-ten referencias sobre el efecto de la nutri-ción cálcica y potásica en la infección por P.cinnamomi en encinas. En el presente estu-dio, las encinas regadas con la solución de-ficiente en potasio acumularon más calcioque las regadas con la solución nutritivanormal y aunque no resultaron inmunes a lainfección, presentaron una mayor toleranciaa la enfermedad radical causada por P. cin-namomi. RAHMAN y PUNJA (2007) estable-cieron que la presencia de iones de calcioaumenta la cohesión de las paredes celularesvegetales, aumentando la resistencia de lasmismas a la penetración de patógenos ftingi-cos o bacterias. A raíz de nuestros resulta-dos se puede inferir que una mayor concen-tración de calcio en encinas puede tener unefecto similar y traducirse en la mayor tole-rancia a la infección observada. En general,

el contenido medio de calcio en las plantases del orden de 1-3 kg por 100 kg de mate-ria seca, y se localiza fundamentalmente enlas hojas y en los tallos (DEMARTY et al.,1984). Sin embargo, con independencia delefecto destructivo del patógeno, las encinastestigo con un alto nivel de calcio presentanun mejor desarrollo radical y un nivel dedaños significativamente más bajo que lasplantas testigo sometidas a nutrición nor-mal, poniendo de manifiesto que el calcio esun elemento importante para un buen desa-rrollo radical en encinas.

Diversos estudios han mostrado que ladisponibilidad de potasio aumenta por ladisminución de calcio (MARSCHNER, 1995;PRABHU et al., 2007). Según PRABHU et al.(2007) los niveles de potasio en planta de-penden de la disponibilidad de magnesio ycalcio. En suelos neutros, el calcio mejora ladisponibilidad de potasio para la planta, loque no ocurre en suelos ácidos (PRABHu etal., 2007). Además, las altas concentracio-nes de calcio son una de las característicasfundamentales de los suelos supresivos paraP. cinnamomi (BROADBENT y BAKER,1974). En este trabajo se muestra que las en-cinas deficientes en calcio no presentan con-centraciones de potasio superiores a lasplantas con nutrición normal, si bien el con-tenido en potasio no parece influir en sususceptibilidad a la infección.

En la disminución de la severidad de lossíntomas radicales de la enfermedad ha ju-gado un papel fundamental el calcio, inde-pendientemente de la concentración de pota-sio presente en las encinas. Un efecto simi-lar ya ha sido observado en cítricos (HUBER,1991), en los que una alta concentración depotasio y baja de calcio se traduce en un in-cremento de los síntomas (gomosis) debidoa las lesiones corticales producidas por Phy-tophthora parasitica.

Un alto nivel de calcio también aumenta laresistencia del aguacate a la infección por P.cinnamomi (DUVENHAGE y KOTZÉ, 1991).Igualmente, para la podredumbre del tallo dela soja, la aplicación de una solución nutriti-va con cinco veces más calcio que potasio

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supone una reducción importante de la tasade infección por P. sojae (SuGlmoTo et al.,2007). En ambos casos el aumento de resis-tencia puede ser debido a la supresión direc-ta del crecimiento fúrigico en la planta o alrefuerzo de la pared celular vegetal, al mejo-rar las propiedades físicas de la misma, o aambos factores (DUVENHAGE y KOTZÉ,1991; SUGIMOTO eta!., 2005; 2007).

En conclusión, el presente trabajo pone demanifiesto que las encinas que acumulancalcio presentan una mayor tolerancia a lainfección por P. cinnamomi. Así, una buenanutrición cálcica, promovida por el encaladodel suelo o la aplicación de otras enmiendascalizas, podría conferir a las encinas quecrecen en dehesa una mayor tolerancia a la

enfermedad radical causada por este oomi-ceto. Por este motivo, y con independenciadel efecto directo que tiene el calcio en lainfectividad del hongo (SERRANO et al.,2010), cabe recomendar la evaluación de lasenmiendas calizas como medida de controlcontra la podredumbre radical causada porP. cinnamomi en las dehesas del sur de Es-paña.

AGRADECIMIENTOS

Este trabajo ha sido financiado por el Mi-nisterio de Ciencia e Innovación (proyectoAGL2009-00530) y la Consejería de Agri-cultura y Pesca de la Junta de Andalucía.

ABSTRACT

SERRANO, M. S.. P. DE VETA, M. E. SÁNCHEZ, P. FERNÁNDEZ-REBOLLO. 2011. Con-trol of the root rot of holm oaks by inorganic ammendments I: influence of calcium andpotassium nutrition on the tolerance to Phytophthora cinnamomi infection. Bol. San. Veg.Plagas, 37: 97-107.

The decline suffered by Quercus species in south western Spain is leading to a signifi-cant oak mortality in rangeland ecosystems. mainly due to the root rot caused by the soil-borne pathogen Ph ytophthora cinttamomi. lncreasing tolerance to the pathogen through agood mineral nutrition appears as a good choice for disease control. In this work, the sus-ceptibility to P. cinnantomi showed by oak seedlings deficient in K and deficient in Cawas tested. Holm oaks deficient in K showed high values in Ca content and were tolerantto the disease. Ca deficiency, however, did not lead to a higher K leve] and induced apoor root development. In addition, it not makes any positive effect on the resistance tothe pathogen. Based on these results, we conclude that good calcium nutrition may giveHolm oaks a greater tolerance to the root disease caused by the oomycete. For this reason,limestone amendments are recommended as a control measure against the root rot causedby P. cinnamomi in oak rangelands of southern Spain.

Key words: Decline. Q. ilex subsp. l'anota, rangeland.

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(Recepción: 15 octubre 2010)(Aceptación: 28 febrero 2011)