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| Fruto del cacao infectado por hongos que causan la podredumbra negra (derechos de autor: CEPLAC / CEPEC) |
La enfermedad de la podredumbre negra es responsable de la pérdida de hasta el 40% de los árboles de cacao del mundo. Un estudio brasileño encuentra en el ADN del cacao las regiones donde hay genes que confieren resistencia a esta enfermedad.
PETER MOON
En 1990, la producción brasileña de cacao fue de 350 mil toneladas. Hoy en día, se ha reducido a la mitad. En los últimos 30 años, enfermedades como la podredumbre negra y la escoba de bruja han disminuido gradualmente la producción nacional. En 2017, Brasil produjo 170,000 toneladas de cacao, volumen insuficiente para satisfacer el deseo del pueblo brasileño de chocolate, un negocio de R $ 14 mil millones al año.
Aunque Brasil es uno de los centros de origen de la planta de cacao (Theobroma cacao) y ya ha sido el mayor productor del mundo, desde 1998 nuestro país es un importador de cacao. En 2017, se importaron 60,000 toneladas del producto.
Si no fueran las pérdidas causadas por la enfermedad, el país podría ser autosuficiente. Se estima que las pérdidas de frutos de cacao debido a la podredumbre negra y la escoba de bruja han reducido la cosecha de 2017 en 50,000 toneladas, que de otro modo podrían haber alcanzado las 225,000 toneladas.
La búsqueda de formas de reducir la incidencia de la podredumbre negra y la escoba de bruja se ha convertido en un problema apremiante para los productores de cacao brasileños. ¿Cómo hacerlo? La respuesta es a través de la mejora genómica del cacao.
En tesis, es posible desarrollar nuevos clones a partir de plantas resistentes a los agentes que causan la enfermedad de la podredumbre parda, algunas especies de hongos del género Phytophthora. En un estudio genómico reciente, investigadores de Bahía y São Paulo anuncian el descubrimiento de seis regiones en el genoma del cacao que confieren resistencia a podredumbre negra. El descubrimiento es el primer paso concreto para el desarrollo de nuevos clones o variedades de árboles de cacao resistentes a la enfermedad.
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| Fruto del cacao infectado por hongos que causan la podredumbra negra (derechos de autor: CEPLAC / CEPEC) |
La búsqueda de plantas resistentes.
En el estado de Bahía, el estado brasileño que lidera la producción de cacao con el 70% de la cosecha, la enfermedad de la podredumbre negra y la enfermedad de la escoba de bruja causan una pérdida de 30% a 40% de las frutas anualmente. La podredumbre negra representó el 14% de las pérdidas (30,000 toneladas), mientras que la escoba de bruja representó la pérdida de 20,000 toneladas (9%), dice la agrónoma y fitopatóloga Edna Dora Newman Luz del Centro para la Investigación del Cacao (CEPLAC / CEPEC), en Ilhéus, Bahia. Hoy en día, la podredumbre negra produce una mayor pérdida de fruta que la temida escoba de bruja.
"Las pérdidas con la podredumbre negra en las plantaciones de cacao de Bahía en los últimos años han sido más altas que el promedio mundial. Anualmente, la enfermedad causa en promedio pérdidas de hasta el 40% de la producción mundial. Aquí en Bahía, fueron alrededor del 14% en 2017.
En todo el mundo, la enfermedad es responsable de la muerte del 10% de los árboles de cacao, anualmente ".
"Sin embargo, hasta mediados de la década de 1980 las pérdidas causadas por la podredumbre negra fueron mucho mayores, alcanzando el 30% de la producción", revela Luz. Ella cree que el cambio climático es responsable de reducir las pérdidas.
La podredumbre negra es causada por siete especies del género Phytophthora. En Brasil, actualmente hay tres especies: Phytophthora citrophthora, P. palmivora y P. capsici.
Las esporas de Phytophthora se mueven en el agua. Por lo tanto, es el agua de lluvia que cae sobre las hojas y frutos contaminados que transporta las esporas para infectar otras hojas, frutos y árboles.
"Phytophthora es muy sensible a la humedad. Necesita lluvia para propagar sus esporas, que son transportadas por el agua", dice Luz.
"En el pasado, en los años 1970 y 1980, el clima en el sur de Bahía era más húmedo. El clima era muy lluvioso, lo que ayudó a diseminar la enfermedad. Hoy, debido al cambio climático, el clima en la región se ha vuelto más seco. Llueve mucho menos hoy que hace 30 o 40 años. La reducción de la lluvia redujo la propagación de las esporas de Phytophthora y, en consecuencia, la tasa de infecciones disminuyó del 30% al 14% de la producción.
"Aún así, el 14% es un nivel de pérdida muy alto. Los agricultores de cacao buscan mantener bajo control la podredumbre negra inspeccionando los árboles y retirando las frutas afectadas, evitando que la enfermedad se propague o, cuando sea posible, aplicando fungicidas a base de cobre.
La opción para reducir realmente la incidencia de la enfermedad es la reproducción genética y genómica, seleccionando variedades resistentes a este tipo de hongos.
Esta investigación comenzó con la genetista Mariana Barreto, en la Universidad Estatal de Santa Cruz (UESC), en Ilhéus. La primera parte de la investigación involucró el trabajo de fitopatología, para verificar los diversos grados de resistencia o susceptibilidad del cacao a la Phytophthora.
Para esto, Barreto recolectó muestras de hojas de aproximadamente 300 árboles de cacao de una granja experimental que pertenece a una gran compañía de alimentos.
Las muestras de las tres especies de Phytophthora se obtuvieron con Luz del Laboratorio de Phytophthora (Phytolab) de CEPEC / CEPLAC, donde se llevó a cabo la investigación.
Para obtener resultados estadísticos relevantes, Barreto produjo, a partir de las muestras de hojas recolectadas de los árboles de cacao, tres juegos de 12 mil placas de Petri para realizar las pruebas de resistencia y sensibilidad con cada una de las tres especies de hongos que infestan los árboles de cacao en Bahía.
En cada una de las 12,000 placas de Petri, Barreto goteaba una gota con una solución en la que había esporas de una sola especie del patógeno. Repitió la operación tres veces, una para cada una de las tres especies de Phytophthora por separado, con un total de 36,000 placas de Petri.
Después de unos días, Barreto analizó los platos uno por uno bajo la luz, asignando una nota según el grado de resistencia o susceptibilidad a la infección por Phytophthora.
"Basándome en una escala de notas donde los niveles de resistencia o susceptibilidad de las plantas, desde los más resistentes hasta los más susceptibles, revisé cada uno de los 36 mil platos. Fue un trabajo minucioso que duró 9 largos meses", dice Barreto.
Fue a partir de esta investigación de fitopatología que Barreto pudo identificar, entre los 300 árboles de los que se habían recolectado las hojas para su análisis, que eran los árboles de cacao con la resistencia más natural a cada una de las tres especies de Phytophthora. "Cada vez que identificaba una muestra que no tenía la enfermedad, significaba que provenía de un árbol que poseía genes resistentes a la Phytophthora", dice Barreto.
Los resultados sugirieron que solo dos o tres genes resistentes a los fitopatógenos existían en el árbol del cacao, ni uno solo, ni docenas de genes.
"Esto fue evidencia de que sería posible seleccionar plantas resistentes", concluye la genetista Anete Pereira de Souza, líder del Laboratorio de Análisis Genético Molecular del Centro de Biología Molecular e Ingeniería Genética del Instituto de Biología de la Universidad Estatal de Campinas. (Unicamp Los resultados del trabajo de fitopatología se publicaron en 2015.
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| La genetista Anete Pereira de Souza en su laboratorio en Unicamp (derechos de autor: Mariana Vargas Cruz) |
Investigando el ADN del cacao
La presencia de clones resistentes a Phytophthora fue la primera etapa del trabajo, que involucró la investigación del genoma del ADN del cacao, en busca de genes de resistencia a Phytophthora. Esta etapa se llevó a cabo en el laboratorio Souza en Campinas, en colaboración con investigadores de la Universidad Estatal de Santa Cruz y un laboratorio de una compañía de chocolates ubicada en los EE. UU.
Para llevar a cabo el estudio genómico, Barreto fue a buscar muestras de la misma granja de cacao donde había recolectado hojas anteriormente. Esta vez, la genetista recolectó muestras de hojas de 265 árboles. Luego se llevó a cabo el trabajo de genotipado de todos esos individuos para detectar marcadores moleculares que podrían indicar qué regiones del genoma podrían estar los genes de resistencia.
El ADN del cacao (Theobroma cacao) tiene diez cromosomas. Para determinar en qué cromosomas estaban ubicadas las regiones de resistencia para cada una de las tres especies de Phytophthora, Barreto realizó un análisis genético-estadístico así como bioinformática.
"Encontramos regiones de resistencia a las tres especies de Phytophthora en seis cromosomas de cacao. Lo sabemos porque en los mismos cromosomas conocemos otros genes resistentes a las enfermedades fúngicas", explica Souza.
Más específicamente, el análisis estadístico señaló la existencia de regiones de resistencia a la especie Phytophthora capsici en los cromosomas 1, 2, 3 y 4. En el caso de P. citrophthora y P. palmivora, solo se identificó una región de resistencia para cada especie. . Pero ambas regiones están en el mismo cromosoma, número 6.
"Ahora que conocemos las regiones del genoma del cacao donde se encuentran los genes de resistencia, podemos desarrollar marcadores para identificar individualmente qué plantas tienen los genes responsables de la resistencia en esas regiones", dice Souza.
Una vez hecho esto, será posible a través de la reproducción genómica cruzar a tales individuos con otras plantas susceptibles a la enfermedad, produciendo nuevas plantas resistentes a las vainas negras, que serán fácilmente identificables por marcadores moleculares.
Entre las tres especies de Phytophthora que actualmente infestan los árboles de cacao en Bahía, "P. palmivora es la más común, seguida de P. citrophthora. P. palmivora es una especie que infecta plantas de todo el mundo, tanto en las plantaciones de cacao de América. y en los que crecen en África", explica la especialista Edna Dora Luz.
Los dos mayores productores de cacao se encuentran en África: Costa de Marfil y Ghana. El tercero es Indonesia, en el sudeste asiático. Brasil ocupa actualmente el sexto lugar entre los mayores productores.
"P. citrophthora es una especie restringida a las Américas, siendo la más agresiva de las tres especies que ocurren en Bahía", explica Luz.
Según el investigador, todas las especies causan los mismos síntomas en los frutos, pero cada especie de Phytophthora llega a la planta de una manera diferente. Mientras que una especie está restringida a hojas y frutos, otra también ataca las raíces, por ejemplo. "Cuando el foco de la infección está en la fruta, la pudrición marrón puede destruir parcial o totalmente las semillas que contiene. La fruta se pudre, se ve muy oscura, es de color chocolate y tiene un fuerte olor a pescado", dice Barreto.
Debido a que la enfermedad ataca a frutas individuales, el procedimiento de los agricultores para tratar de mantener la Phytophthora bajo control es eliminar y destruir las frutas infectadas, evitando que la infección se propague a las otras frutas y causando que la epidemia se propague a los árboles circundantes. "También hay que tener cuidado con los restos de las cáscaras de frutas que se han roto. La enfermedad también puede propagarse a partir de ellas", dice Luz.
Según Souza, "la importancia de este trabajo genómico se relaciona principalmente con la especies más agresiva de Phytophthora: P. citrophthora. Otros estudios en el extranjero ya han identificado regiones de resistencia en P. palmivora y P. capsici, que se encuentran en otros lugares. Nuestro trabajo es el primero en hacer lo mismo con P. citrophthora.
Además, fue necesario realizar este largo estudio para identificar y confirmar la existencia de genes de resistencia a los tres hongos en las plantaciones de cacao que pertenecen a los programas de reproducción de cacao en Brasil, y específicamente en Bahía ".
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Barreto, M.A., Rosa, J.R.B.F., Holanda, I.S.A. et al. 2018. QTL mapping and identification of corresponding genomic regions for black pod disease resistance to three Phytophthora species in Theobroma cacao L. Euphytica (2018) 214:188
https://doi.org/10.1007/s10681-018-2273-5
Barreto, M.A., Santos, J.C.S., Corrêa, R.X. et al. 2015. Detection of genetic resistance to cocoa black pod disease caused by three Phytophthora species. Euphytica (2015) 206: 677.
https://doi.org/10.1007/s10681-015-1490-4
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