Recerca i transferència tecnològica
Grup de Recerca en Patologia Vegetal
La recerca d’aquest grup s’inclou en l’àmbit de la patologia vegetal i
es desenvolupa dins l’Institut de Tecnologia Agroalimentària. Aquest
grup és membre de la Unitat de Tecnologia Agroalimentària del Centre de
Referència en Tecnologia dels Aliments de la Generalitat de Catalunya.
A més a més, el grup ha constituït, des de l’any 2001, el Centre
d’Innovació i Desenvolupament de Sanitat Vegetal (CIDSAV), que té
l’acreditació del CIDEM - Conselleria d’Indústria (Generalitat de
Catalunya) per formar part de la Xarxa d’Innovació Tecnològica,
dedicada a la transferència tecnològica.
Actualment aquest grup està format per nou
investigadors, doctors fixos i diversos estudiants predoctorals, així
com col•laboradors de recerca. El grup està coordinat pel Dr. Emili
Montesinos.
L’objectiu principal del grup de recerca és
minimitzar i optimitzar l’ús d’antimicrobians (bactericides i
fungicides) en el control de les malalties dels cultius. Per fer-ho, es
treballa en tres camps: 1) desenvolupament i millora de nous productes,
2) guiatge i orientació dels moments per fer els tractaments utilitzant
sistemes de predicció i informació del cicle biològic dels patògens, i
3) implementació de tècniques i estratègies d’aplicació tant de control
biològic amb microorganismes antagonistes com dels nous productes
desenvolupats.
Les malalties sobre les quals es treballa estan relacionades amb els
cultius més importants de les comarques gironines, principalment la
fructicultura:
- Estemfiliosi de la perera, provocada pel fong Stemphylium vesicarium, que és la malaltia fúngica més important en aquest conreu a les comarques de Girona.
- Motejat de la pomera, provocada pel fong Venturia inaequalis.
- Foc bacterià de pomera, perera i altres rosàcies ornamentals, causada pel bacteri Erwinia amylovora. És la malaltia bacteriana potencialment més destructiva d’aquests conreus.
- Necrosi bacteriana de la perera, causada pel bacteri Pseudomonas syringae pv. syringae.
- Necrosi bacteriana de la noguera, causada pel bacteri Xanthomonas arboricola pv. juglandis.
- Malalties de postcollita en fruita emmagatzemada. Podridures en poma i pera provocades per Penicillium expansum i d’altres.
Les línies d’investigació s’aborden amb un enfocament multidisciplinari i se centren en tres blocs, que interactuen entre ells:
- Epidemiologia i control integrat de malalties dels fruiters.
Elaboració de models empírics de predicció de risc d'infecció, i
implementació en estacions d'avisos fitosanitaris. Estudi del cicle
biològic, dispersió de patògens i caracteritzacions poblacionals.
- Bioplaguicides microbians. Obtenció, caracterització i millora de
microorganismes antagonistes per a la seva utilització com a agents de
biocontrol de malalties (BCA) o promotors de creixement (PGPR) de
fruiters.
- Pèptids antimicrobians per al control de malalties de les plantes.
1. Epidemiologia i control integrat de malalties dels fruiters.
Elaboració de models empírics de predicció de risc d'infecció, i
implementació en estacions d'avisos fitosanitaris. Estudi del cicle
biològic, dispersió de patògens i caracteritzacions poblacionals.
Figura 1. Símptomes d’Stemphylium
vesicarium en pera.
El grup està especialitzat en el desenvolupament de models de predicció
de risc de malalties i altres fases del cicle biològic dels patògens.
Aquests models s’elaboren a partir de la relació entre diferents
paràmetres ambientals i el desenvolupament de les infeccions. Aquesta
relació s’estableix prenent com a base assajos fets en condicions
controlades. A partir d’aquesta relació s’obté una equació matemàtica
en què, interpolant els diferents paràmetres ambientals, és possible
obtenir un nivell de risc d’infecció. Posteriorment s’analitza la
capacitat predictiva del model en condicions de camp, en finques
comercials o experimentals, i es determina si el model és fiable com a
predictor de la malaltia. Si es confirma la fiabilitat, llavors es
valida durant diversos anys sota diferents condicions climàtiques per
avaluar-ne la validesa i, finalment, si se superen totes aquestes
fases, es pot implementar en estacions d’avisos fitosanitaris.
Normalment, en el control de les diferents malalties que afecten els
fruiters, s’apliquen els fungicides de manera preventiva amb una
cadència fixa, tant si hi ha condicions climàtiques favorables al
desenvolupament d’aquestes malalties com si no. El fet de disposar de
models de predicció de risc permet reduir de manera considerable el
nombre de tractaments fungicides que cal fer tot i mantenir el mateix
control, ja que els productes s’apliquen només quan realment és
necessari. El grup ha desenvolupat un model de predicció de risc de
l’estemfiliosi de la perera, anomenat BSPcast, que actualment està
implementat en les estacions d’avisos fitosanitaris de la Generalitat
de Catalunya i també a la zona d’Emilia Romagna, a Itàlia, i s’està
utilitzant en altres zones productores de pera a Holanda, Bèlgica,
França o Portugal. També s’ha elaborat un model que determina
l’evolució del reservori d’Stemphylium vesicarium durant l’hivern,
anomenat PAMcast, i que permet ubicar en el temps l’inici dels
tractaments. S’ha desenvolupat un altre model per determinar el risc
d’infeccions en noguera provocades pel bacteri Xanthomonas arboricola
pv. Juglandis, que actualment s’està avaluant per ser implementat en
les estacions d’avisos. D’altra banda, s’han avaluat diferents models
existents per determinar el risc d’aparició de foc bacterià (Erwina
amylovora) i la dinàmica d’emissió d’espores del Venturia inaequalis
(motejat de la pomera) en les nostres condicions ambientals. Les
estacions d’avisos fitosanitaris proporcionen dades obtingudes de
diferents estacions agrometeorològiques que es troben instal•lades en
els diferents camps de cultiu i que en el cas de Catalunya són més de
cent i estan gestionades per la Xarxa Agrometeorològica de Catalunya
(XAC).
L’eficàcia de molts dels fitosanitaris existents
actualment no és total en el control de les malalties, i una de les
maneres d’incrementar aquesta eficàcia és mitjançant el maneig de les
malalties. El cicle biològic d’un patogen té diferents fases, i la
d’infecció n’és una molt important: la reproducció, el reservori (on i
com passen les condicions desfavorables, per ex. a l’hivern), o la
dispersió (quan i quins paràmetres ambientals estan implicats).
Conèixer les diferents fases d’aquest cicle biològic permet
desenvolupar noves estratègies de control. En aquest sentit s’ha
completat el cicle biològic d’Stemphylium vesicarium, i es coneix on
sobreviu durant la tardor-hivern i l’estiu-primavera, com evoluciona,
quan s’allibera i quins són els factors ambientals clau en tots aquests
processos. També s’han determinat els patrons de dispersió. Això ha
permès utilitzar noves tècniques de control, basades en la reducció de
les fonts d’inòcul, que són complementàries a les aplicacions amb
fungicides. En aquest sentit el grup de recerca té una col•lecció de
més de cent cinquanta aïllats d’Stemphylium vesicarium, obtinguts de
diferents plantacions de perera de les comarques gironines i d’altres
zones i països. Aquests aïllats han estat caracteritzats pel que fa a
la seva virulència i també genèticament mitjançant diferents tècniques
de biologia molecular.
També s’han fet estudis de dinàmica de
poblacions, tant del clapat de la pomera com de la necrosi de la
noguera, s’ha determinat com varia la població al llarg del temps i
s’ha establert la relació amb els paràmetres ambientals.
2. Bioplaguicides microbians. Obtenció, caracterització i
millora de microorganismes antagonistes per a la seva utilització com a
agents de biocontrol de malalties (BCA) o promotors de creixement
(PGPR) de fruiters.
Es coneix com a biocontrol, la utilització d’un organisme o una
substància produïda per ell en el control d’un patogen. Durant molts
anys el Grup de Recerca en Patologia Vegetal ha fet una prospecció i ha
obtingut més de dos mil aïllats de diferents espècies bacterianes de
diferents ambients i hostes, una bona part dels quals són potencials
agents de biocontrol de diferents patògens. L’eficàcia de control ha
estat alta, sobretot en el control de podridures en postcollita de
fruita. Un del problemes més importants de la fruita emmagatzemada és
l’aparició de podridures. En aquest sentit, hi ha una soca, patentada
per aquest grup de recerca i la UdG, del bacteri Pantoea agglomerans
(EPS125), obtinguda d’una pera sana i que és molt efectiva en el
control de la podridura blava de la poma i la pera, així com altres
podridures en préssec o nectarina. Aquesta soca ha estat sotmesa a
estudis de toxicologia i s’ha mostrat innòcua. El mecanisme d’actuació
és mitjançant hipercolonització de ferides en els fruits i interacció
directa amb el fong, inhibint la germinació de les espores però sense
produir antibiòtics. Es pot produir a escala comercial mitjançant
fermentació líquida i es conserva deshidratada, encara que actualment
la seva formulació s’està millorant. La millora de la producció i
conservació d’aquelles soques que han mostrat ser eficaces en el
control d’alguna malaltia és una de les línies importants del grup.
L’objectiu és obtenir tant formulats com soques que siguin més
resistents a l’ambient fluctuant que es dóna en les plantacions de
fruiters o en els cultius on s’han d’aplicar i que per tant siguin més
eficaços en el control de les malalties.
Figura 2. Assajos d’eficàcia de control de nous bioplaguicides microbians en condicions d’hivernacle.
D’altra banda, de la col•lecció d’aïllats es van seleccionar aquells
que presentaven capacitat de promoure el creixement de les plantes
(PGPR). Es tracta de biofertilitzants, microorganismes que interactuen
amb la rel de la planta i n’afavoreixen la nutrició i desenvolupament,
solubilitzen fosfats, quelen el ferro, produeixen àcid indolacètic i
altres efectes no determinats. Es varen fer assajos en col•laboració
amb empreses de producció de planta llenyosa de viver (sobretot
olivera, vinya i portaempelts de Prunus) i es varen obtenir bacteris
amb capacitat de promoure el creixement mitjançant la seva aplicació
per reg. Això permet obtenir plantes més sanes i de manera més ràpida.
3. Pèptids antimicrobians per al control de malalties de les plantes
Figura 3. Tècniques moleculars per a la detecció
i caracterització de patògens de plantes.
Els pèptids antimicrobians es corresponen amb seqüències curtes
de pèptids, són produïts de manera natural per bacteris, fongs, plantes
i animals, i constitueixen una de les primeres línies defensives contra
l’atac de bacteris, virus i fongs. En els últims anys s’ha incrementat
l’interès en la utilització d’aquests productes en el control de
malalties de plantes, atès el seu baix impacte tant mediambiental com
toxicològic. Aquests pèptids es poden obtenir mitjançant la seva
síntesi. Des de fa uns anys es col•labora amb un altre grup de recerca
de la UdG (LIPPSO, del Departament de Química) i es disposa d’una
quimioteca de més de 125 molècules amb activitat antimicrobiana.
L’avantatge d’utilitzar aquestes molècules és que la seva dosi
d’aplicació és molt baixa. En l’actualitat s’està avaluant la capacitat
de control d’aquestes molècules davant de diferents malalties i s’està
estudiant quins són els mecanismes d’acció en la biologia dels
patògens.
La transferència del coneixement té lloc al
sector mitjançant la realització de convenis amb empreses de
fitosanitaris, vivers, fructicultors, etc. a través del CIDSAV,
mitjançant col•laboracions amb Sanitat Vegetal del Departament
d’Agricultura i Acció Rural de la Generalitat de Catalunya i a través
de la Fundació Mas Badia-IRTA, amb la qual es treballa de manera
conjunta i coordinada amb diferents associacions de fructicultors de
les comarques gironines.