Carbón de la caña de azúcar

El carbón de la caña de azúcar es una enfermedad fúngica causada por el hongo Sporisorium scitamineum . La enfermedad se conoce como culmícola, término que describe el crecimiento del hongo en el tallo de la caña. Ataca a varias especies de caña de azúcar y también se ha reportado en algunas otras especies de pastos, aunque no en cantidades críticas. La característica más reconocible de esta enfermedad es un crecimiento negro o gris que se denomina "látigo de carbón". ^{[ 1 ]} La resistencia al carbón de la caña de azúcar es la mejor estrategia de manejo, pero también es importante el uso de semillas libres de enfermedades. En operaciones a pequeña escala, los tratamientos con agua caliente y la eliminación de plantas infectadas pueden ser efectivos. El principal modo de dispersión de las esporas es el viento, pero la enfermedad también se propaga mediante el uso de esquejes infectados. El carbón de la caña de azúcar es una enfermedad devastadora en las zonas de cultivo de caña de azúcar a nivel mundial. ^{[ 2 ]}

El carbón de la caña de azúcar infecta a todas las especies de caña de azúcar a menos que la especie sea resistente. El daño causado depende de la susceptibilidad de la especie. Los campos de caña de azúcar se siembran utilizando esquejes vegetativos de plantas madre para que tengan la misma composición genética que la planta madre. No se utilizan semillas en la propagación porque la caña de azúcar es un híbrido multiespecie y, por lo tanto, es difícil de cultivar. ^{[ 3 ]} El carbón de la caña de azúcar también puede infectar algunas otras especies de pastos además de la caña de azúcar. Sin embargo, principalmente permanece en plantas del género Saccharum .

Entre dos y cuatro meses después de que el hongo haya infectado la planta, en lugar de una hoja fusiforme, emergen del meristemo, o punto de crecimiento, estructuras negras con forma de látigo. El látigo en desarrollo es una mezcla de tejido vegetal y tejido fúngico. Alcanza la madurez entre el sexto y el séptimo mes. Cuando se liberan las esporas contenidas en el látigo, el núcleo permanece y adquiere un color pajizo. ^{[ 4 ]}

Las plantas infectadas por el hongo suelen presentar tallos delgados y a menudo su crecimiento se ve atrofiado. Producen muchos más tallos secundarios de lo normal, lo que resulta en hojas más delgadas y débiles. En ocasiones, se asemejan más a la hierba que las plantas no infectadas. Otros síntomas menos comunes de la enfermedad son la formación de agallas en tallos u hojas y la proliferación de yemas. ^{[ 5 ]}

El carbón de la caña de azúcar se disemina a través de teliosporas que se producen en el soro. Estas teliosporas, ubicadas en el suelo o en la planta, germinan en presencia de agua. ^{[ 6 ]} Después de la germinación, producen promicelio y experimentan meiosis para crear cuatro esporidios haploides . El carbón de la caña de azúcar es bipolar y, por lo tanto, produce dos tipos de apareamiento diferentes de esporidios. Para que ocurra la infección, dos esporidios de diferentes tipos de apareamiento deben unirse y formar un dicarión. Este dicarión produce hifas que penetran las escamas de las yemas de la planta de caña de azúcar e infectan el tejido meristemático. El hongo crece dentro del tejido meristemático e induce la formación de estructuras florales que coloniza para producir sus telioporos. ^{[ 7 ]} Las estructuras florales, generalmente flechas de hierba típicas, se transforman en un soro con forma de látigo que crece entre las vainas de las hojas. Inicialmente, está cubierta por un peridio delgado y plateado (este es el tejido del huésped) que se desprende fácilmente al secarse, dejando al descubierto las teliosporas de color negro parduzco. Estas teliosporas se dispersan luego por el viento y el ciclo continúa. Las esporas son de color marrón rojizo, redondas y subovoides, y pueden ser lisas o ligeramente equinuladas. Su tamaño varía de 6,5 a 8  µm. Los cultivares de caña de azúcar destinados a su distribución en otras áreas geográficas deben evaluarse para determinar su susceptibilidad a las poblaciones de S. scitamineum en cada área. ^{[ 8 ]}

El carbón de la caña de azúcar es una enfermedad muy extendida y frecuente en América Central y del Sur, África y el suroeste de Asia. Se ha detectado en todos los países situados entre los 20 grados de latitud norte y sur del ecuador. ^{[ 9 ]} El patógeno se desarrolla bien en climas cálidos y secos ^{[ 10 ]} durante la mayor parte del ciclo de la enfermedad, pero requiere condiciones húmedas para la germinación de las teliosporas.

La resistencia de las plantas a las enfermedades es el resultado de la coevolución entre la planta y el patógeno. ^{[ 11 ]} Durante la infección por Ustilago scitaminea, el hongo crece dentro del tejido meristemático e induce la formación de estructuras florales, que coloniza para producir sus telioporos. Las estructuras florales, generalmente panículas de gramíneas típicas, se transforman en un soro con forma de látigo que crece rápidamente y sobresale entre las vainas de las hojas. El desarrollo del carbón de la caña de azúcar depende de la interacción entre el ambiente, la variedad de caña de azúcar y el propio patógeno. Si la interacción entre las variedades resistentes al carbón y el patógeno no es de afinidad, se produce resistencia a la enfermedad; sin embargo, si la interacción entre las variedades susceptibles al carbón y el patógeno es de afinidad, se produce susceptibilidad a la enfermedad. Una serie de cambios fisiológicos y bioquímicos, junto con la respuesta molecular, ocurren durante el período entre la aparición del estrés en la planta por la invasión del patógeno y la posterior interacción planta-patógeno. Se han realizado avances en los estudios de la base molecular de la resistencia al carbón de la caña de azúcar. ^{[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]} Según un estudio, el tipo de resistencia es una resistencia monogénica en el sitio del gen N52/219. Además, este estudio habló de varias cepas o razas diferentes de Ustilago scitaminea. ^{[ 18 ]} A pesar de lo aprendido, se necesitan más estudios sobre la interacción molecular en este patosistema para descubrir los mecanismos de resistencia al carbón.

A pesar de lo que se ha aprendido, se sabe poco sobre el trasfondo proteómico de la interacción entre el patógeno y el huésped en este patosistema. ^{[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]}

El manejo del carbón de la caña de azúcar se realiza mediante el uso de cultivares resistentes, fungicidas y material de siembra libre de enfermedades. El control se logra principalmente mediante el uso de cultivares resistentes en áreas donde la enfermedad está presente. ^{[ 22 ]} También se utilizan fungicidas para el control de esta enfermedad, pero generalmente se prefieren los cultivares resistentes debido al costo de los fungicidas. En áreas donde esta enfermedad aún no se encuentra, es importante utilizar material de siembra libre de enfermedades para no introducir el patógeno. En ocasiones, los gobiernos implementan regulaciones importantes para ayudar a prevenir la propagación de la enfermedad. También se implementan cuarentenas en áreas infectadas.

Históricamente, el carbón de la caña de azúcar se observó por primera vez en 1877, en la región de Natal, Sudáfrica. La enfermedad ha sido un problema en casi todos los países donde se cultiva caña de azúcar. El carbón de la caña de azúcar no llegó al hemisferio occidental hasta la década de 1940, cuando llegó a Argentina. ^{[ 23 ]} Australia fue el último gran productor de caña de azúcar en infectarse. En 1998, la costa occidental se infectó, pero los principales centros de producción de Australia se encuentran en la costa este del país. ^{[ 24 ]} Ahora se han encontrado plantas infectadas en ambos lados del país, lo que convierte al carbón de la caña de azúcar en un problema en todos los centros de producción. En ocasiones, la enfermedad pasaba desapercibida o no se detectaba hasta que arrasaba por completo grandes extensiones de cultivo.

El carbón de la caña de azúcar puede causar pérdidas de cualquier magnitud en las variedades susceptibles. Se puede observar una pérdida que va desde el 30% hasta la pérdida total de la cosecha. ^{[ 25 ]} La reducción en el rendimiento depende principalmente de las razas del patógeno presentes, la variedad de caña de azúcar y las condiciones ambientales. ^{[ 26 ]} Las plantas de caña de azúcar son rebrotadoras, lo que significa que la planta vuelve a brotar después de ser cosechada, proporcionando la siguiente cosecha. ^{[ 27 ]} Debido a esta naturaleza perenne, una pérdida total de la cosecha puede llevar a la necesidad de replantar un campo. Ahora, es típico reemplazar las áreas que han sido infectadas con variedades de caña de azúcar resistentes.

• Carbón (hongo)