Gibberella zeae

Gibberella zeae , también conocida por el nombre de su anamorfo Fusarium graminearum , es unhongo fitopatógeno que causa la fusariosis de la espiga (FHB), una enfermedad devastadora del trigo y la cebada . ^{[ 1 ]} Este patógeno es responsable de pérdidas económicas de miles de millones de dólares en todo el mundo cada año. ^{[ 2 ]} La infección provoca cambios en la composición de aminoácidos del trigo, ^{[ 3 ]} lo que resulta en granos arrugados y la contaminación del grano restante con micotoxinas , principalmente deoxinivalenol (DON), que inhibe la biosíntesis de proteínas ; y zearalenona , una micotoxina estrogénica . Estas toxinas causan vómitos, daño hepático y defectos reproductivos en el ganado, y son perjudiciales para los humanos a través de alimentos contaminados. A pesar de los grandes esfuerzos para encontrar genes de resistencia contra F. graminearum , actualmente no se dispone de ninguna variedad completamente resistente. La investigación sobre la biología de F. graminearum está dirigida a comprender mejor el proceso de infección y a revelar los puntos débiles del ciclo de vida de este patógeno para desarrollar fungicidas que puedan proteger el trigo de la infección por sarna.

F. graminearum es un ascomiceto homotálico haploide. Los cuerpos fructíferos, peritecios , se desarrollan en el micelio y dan origen a ascosporas , que caen sobre partes susceptibles de la planta huésped para germinar. El hongo causa fusariosis de la espiga en trigo, cebada y otras especies de gramíneas, así como pudrición de la mazorca en maíz. El inóculo primario son las ascosporas, esporas sexuales que se producen en los peritecios. ^{[ 4 ]} Las esporas se descargan con fuerza y ​​pueden germinar en seis horas tras caer sobre la superficie de la planta. La enfermedad de la sarna es monocíclica; después de un ciclo de infección con ascosporas, el hongo produce macroconidios por reproducción asexual. ^{[ 5 ]} Estas estructuras pasan el invierno en el suelo o en restos vegetales en el campo y dan origen al micelio en la siguiente temporada.

El patógeno es capaz de causar diversas enfermedades: tizón de la espiga o sarna en trigo ( Triticum ), cebada ( Hordeum ) , arroz ( Oryza ) , avena ( Avena ) y pudrición del tallo y la mazorca por Gibberella en maíz ( Zea ). Además, el hongo puede infectar otras especies vegetales sin causar síntomas de enfermedad. ^{[ 6 ]}

Maíz

En la pudrición del tallo por Gibberella , las hojas de las plantas infectadas precozmente se vuelven de un verde grisáceo apagado, y los entrenudos inferiores se ablandan y adquieren un color tostado a marrón oscuro. Se produce una decoloración rosa rojiza dentro de los tallos del tejido enfermo. El desgarro de la médula puede revelar pequeños peritecios negros y redondos en los tallos. ^{[ 7 ]} La pudrición de la mazorca por Gibberella (roja) puede presentar un moho rojizo que suele aparecer en la punta de la mazorca. La infección se produce por la colonización de los estigmas del maíz y los síntomas aparecen primero en el ápice de la mazorca. El micelio blanco cambia de rosa a rojo con el tiempo, cubriendo finalmente toda la mazorca. Las mazorcas que se infectan precozmente no desarrollan completamente el moho rojizo cerca de la punta, ya que el moho crece entre las brácteas y la mazorca. ^{[ 6 ]}

F. graminearum infecta las espigas de trigo desde la antesis hasta la etapa de grano blando. El hongo ingresa a la planta principalmente a través de las flores; sin embargo, el proceso de infección es complejo y no se ha descrito el curso completo de la colonización del huésped. Los tubos germinativos parecen no poder penetrar la superficie dura y cerosa de la lema y la pálea que protegen la flor. El hongo ingresa a la planta a través de aberturas naturales como los estomas y necesita tejido blando como las flores, las anteras y el embrión para infectarla. ^{[ 8 ]} Desde la flor infectada, el hongo puede crecer a través del raquis y causar daños graves en un corto período de tiempo en condiciones favorables. Tras la germinación de las esporas en las anteras y la superficie del grano en desarrollo, las hifas penetran el epicarpio y se extienden a través de la cubierta de la semilla. Sucesivamente, las diferentes capas de la cubierta de la semilla y finalmente el endospermo son colonizadas y destruidas. ^{[ 9 ]}

El control de esta enfermedad se puede lograr utilizando una combinación de las siguientes estrategias: aplicaciones de fungicidas, mejoramiento de resistencia, almacenamiento adecuado, rotación de cultivos, labranza de residuos de cultivos y tratamiento de semillas. El uso correcto de aplicaciones de fungicidas contra la fusariosis de la espiga (FHB) puede reducir la enfermedad en un 50 a 60 por ciento. ^{[ 10 ]} Fusarium se refiere a un gran género de hongos del suelo que son económicamente importantes debido a los profundos efectos que tienen en los cultivos. La aplicación de fungicidas es necesaria en la fecha temprana de espigado para la cebada y en la floración temprana para el trigo, donde la aplicación temprana puede limitar la infección de la espiga. La cebada y el trigo difieren en la aplicación de fungicidas debido a sus diferencias en los rasgos de desarrollo. ^{[ 11 ]} Algunos biofungicidas controlan la FHB. ^{[ 12 ] [ 13 ]} Scaglioni et al. , 2019 extraen fenoles de Spirulina spp. y demuestran un retraso del crecimiento del 25% (por peso). ^{[ 12 ] [ 13 ]} La enfermedad generalmente se desarrolla al final de la temporada o durante el almacenamiento, por lo que el uso de fungicidas solo es efectivo al principio de la temporada. El manejo contra plagas de insectos como los barrenadores de la mazorca, para el maíz, también reducirá la infección de la mazorca por heridas causadas por la alimentación de los insectos. ^{[ 14 ]}

El cultivo de una variedad de huéspedes resistentes a la fusariosis de la espiga es una de las formas más efectivas y rentables de controlar la enfermedad, respaldada por evidencia científica. Las variedades con colmillos más sueltos que cubren la mazorca son menos vulnerables a la fusariosis. Una vez cosechado el cultivo, es fundamental almacenarlo con baja humedad, por debajo del 15%, ya que esto reducirá la aparición de Gibberella zeae y especies de Fusarium durante el almacenamiento. ^{[ 14 ]}

Evitar la siembra de cultivos de grano pequeño después de otros cultivos de grano pequeño o maíz y la labranza de los residuos de cultivo minimiza las posibilidades de FHB en años ambientalmente favorables. La rotación de granos pequeños con soja u otros cultivos no hospedantes ha demostrado reducir la FHB y la contaminación por micotoxinas. ^{[ 10 ]} La rotación de cultivos con labranza de residuos evita que los cultivos permanezcan en la superficie del suelo para infectar. Los residuos pueden proporcionar un medio de hibernación para que las especies de Fusarium causen FHB. Como resultado, las posibilidades de infección mejoran considerablemente en el cultivo de grano pequeño subsiguiente. ^{[ 10 ]} Si se realiza una labranza mínima o nula, los residuos se dispersan y permiten que el hongo hiberne en tallos y mazorcas de maíz podridas y produzca esporas.

Las semillas (granos) colonizadas por el hongo presentan menor resistencia debido a una germinación deficiente. La siembra de semillas certificadas o tratadas puede reducir la incidencia de la fusariosis de las plántulas, causada por las semillas colonizadas por el hongo. Si es necesario replantar semillas cosechadas de un campo infectado con fusariosis de la espiga, estas deben ser tratadas para evitar la reaparición de la infección. ^{[ 10 ]}

La pérdida de rendimiento y la contaminación de las semillas con micotoxinas , junto con la reducción de la calidad de las semillas, son las principales causas del impacto de esta enfermedad. Dos micotoxinas, el tricoteceno deoxinivalenol (DON), un potente inhibidor de la biosíntesis, y la zearalenona , una micotoxina estrogénica, pueden encontrarse en los granos después de las epidemias de FHB. ^{[ 15 ]} El DON es un tipo de vomitoxina y, como su nombre indica, es un antialimentario. El ganado que consume cultivos contaminados con vomitoxina enferma y se niega a comer más. La zearalenona es un xenoestrógeno que imita al estrógeno de los mamíferos. Puede ser desastrosa si entra en la cadena alimentaria, ya que la zearalenona causa abortos en las hembras preñadas y feminización en los machos. ^{[ 16 ]}

En 1982, una importante epidemia afectó a 4 millones de hectáreas (9,9 millones de acres) de trigo y cebada de primavera cultivados en las Grandes Llanuras del norte de Dakota del Norte , Dakota del Sur y Minnesota . Las pérdidas de rendimiento superaron los 6,5 millones de toneladas cortas (5,9 millones de toneladas métricas) , con un valor aproximado de 826 millones de dólares, y las pérdidas totales relacionadas con la epidemia se acercaron a los mil millones de dólares. ^{[ 7 ]} En los años posteriores a esta epidemia, se reportaron pérdidas estimadas entre 200 y 400 millones de dólares anuales. Las pérdidas en la cebada debido a la fusariosis de la espiga son grandes, en parte, debido a la presencia de DON. Los precios de la cebada en Minnesota, a partir de 1996, cayeron de 3,00 a 2,75 dólares por bushel si la micotoxina estaba presente, y otros 0,05 dólares por cada parte por millón de DON presente. ^{[ 7 ]}    

En 2025, el Buró Federal de Investigaciones (FBI) arrestó a un científico chino, Yunqing Jian, por contrabandear F. graminearum de China a Estados Unidos ^{[ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]} Jian se declaró culpable de contrabando de material biológico y cumplió cinco meses de prisión. ^{[ 20 ]} Un director de la Oficina de Aduanas y Protección Fronteriza de Estados Unidos declaró que las acciones estaban "protegiendo al pueblo estadounidense de amenazas biológicas que podrían devastar [su] economía agrícola y causar daño a los seres humanos". ^{[ 21 ]} Los expertos dudan que el hongo de contrabando pueda utilizarse eficazmente. ^{[ 22 ]}

Los quimiotipos DON de F. graminearum incluyen:3ADON . ^{[ 23 ]}

• Ascomycota
• Ascospora
• Base de datos del genoma de Fusarium graminearum
• Homotálico

• Base de datos de Fusarium graminearum
• Índice Fungorum
• Base de datos de hongos del USDA ARS