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:
  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.
  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.
  3. 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.

patologia_vegetal1
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.
patologia_vegetal2
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

patologia_vegetal3
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.