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Agallas de Agrobacterium en plantas de vid

Agrobacterium tumefaciens, sinónimo de Rhizobium radiobacter, especie estandarte de esta enfermedad, es una bacteria (proteobacteria alfa) parásita que causa en las plantas dicotiledóneas una enfermedad llamada "tuberculosis" que provoca tumores conocidos como "agallas", "agallas de la corona", "Crown Gall" o "tumores del cuello". Estos tumores crecen desde la zona donde se unen la raíz y el tallo (cuello), hasta los tallos más finos.

 

Las bacterias del género Agrobacterium sp., englobadas en la actualidad dentro del género Rhizobium sp. (Young et al. 2001), son  bacilos móviles aerobios Gram -, de la familia Rhizobiaceae, la cual también incluye a las fijadoras de nitrógeno que viven en simbiosis con las leguminosas. A diferencia de éstas, todo el género Agrobacterium sp. (actualmente Rhizobium sp., salvo Agrobacterium vitis que podría separarse de este género, debiéndose llamar Allorhizobium vitis - Gan et al., 2018) son parásitos que causan graves daños en más de 600 especies vegetales como albaricoquero (Prunus armeniaca), almendro (Prunus dulcis), arándano (Vaccinium spp.), avellano (Corylus avellana), caqui (palosanto, persimón..., Diospyros kaki), ciruelo (Prunus domestica), cerezo (Prunus avium, Prunus cerasus...), chopo (álamo negro, chopo negro, álamo temblón, álamo blanco ..., Populus nigra, Populus alba, Populus tremula), crisantemo (Chrysanthemum sp.), frambueso (Rubus occidentalis, Rubus idaeus...), girasol (Helianthus annuus), manzano (Malus domestica), melocotón (durazno, paraguayo..., Prunus persica), membrillero (membrillo..., Cydonia oblonga), mimbrera (sauce, salguero..., Salix alba, Salix purpurea...), mezereón (matacabras, Daphne mezereum), nogal (Juglans regia), olivo (Olea europaea, véase también la Tuberculosis del olivo provocada por Pseudomonas savastanaoi), peral (Pyrus communis), pimiento (Capsicum annuum), vid (viña..., Vitis vinifera, Vitis rupestris, Vitis riparia, ...), tomate (Solanum lycopersicum)...

 

La metodología que se describe a continuación, es, en la actualidad, la única que existe en el mercado mundial capaz de controlar y erradicar estas bacterias de los cultivos agrícolas, de forma independiente a la cepa o especie de Agrobacterium sp. a controlar.

 

Descripción

 

La primera vez que se describe esta enfermedad fue sobre vid en 1882, posteriormente fue descrita en multitud de especies (Powell y Gordon 1989). El agente transmisor de esta enfermedad,  Agrobacterium tumefaciens (actualmente englobadas en el género Rhizobium) fue descrito en la década de 1930 (Link et al. 1937, de Ropp 1951).

 

Agrobacterium es una bacteria que utilizando los propios azúcares de la pared celular, se adhiere a la misma (Braun 1954, Lippincott y Lippincott 1981), para posteriormente transferir proteínas (Vergunst et al. 2003) y genes que provocan que en el citoplasma vegetal se produzcan reguladores del crecimiento vegetal (Ácido indolacético y citoquininas) , de lo cual resulta el desarrollo del tumor. El ADN-T (ADN transferido) también contiene genes codificadores de enzimas que causan que la planta produzca unos aminoácidos específicos llamados "opinas" (Zambryski et al. 1989). Cada tipo de opina (octopina, nopalina, vitopina...) es una fuente de energía específica para cada cepa de Agrobacterium (Rhizobium, Allorhizobium), pero carentes de utilidad para otros organismos.

 

Tras esta transferencia genética, se inicia la multiplicación anormal de células y el posterior desarrollo del tumor ya continúa de forma automática, sin que sea necesaria la presencia posterior de la bacteria.

 

El proceso de infección descrito depende no sólo de la bacteria, sino que es muy dependiente de aspectos genéticos de la planta (Yi et al. 2002, Lacroix y Citovsky 2022). Desde el vivero debe informarse del grado de sensibilidad frente a Agrobacterium sp. de los clones que se van a utilizar: el uso de clones sensibles o moderadamente sensibles puede potenciar sobremanera la expansión y el daño generado por Agrobacterium.

 

El plásmido que contiene el ADN que transfiere a la planta puede ser el plásmido Ri, envuelto en la proliferación de agallas en raíces (Agrobacterium rhizogenes) o bien el plásmido Ti, con información para la proliferación de agallas en la parte aérea.

 

Ciclo biológico de Agrobacterium tumefaciens y Agrobacterium vitis en viñedos

Estas bacterias se pueden detectar en la savia, se desplazan por los vasos y son capaces de infectar los tallos más jóvenes (del año) a partir de tumores en el cuello u otras partes de la planta.Lesión provocada por contracción y dilatación que permite la entrada y el ataque de Agrobacterium  Además, su simple presencia puede amortiguar específicamente las respuestas de defensa de las plantas (Ditt et al. 2005).

 

Agrobacterium tumefaciens y Agrobacterium vitis pueden estar presentes en la planta sin que se observen síntomas, pero la enfermedad se propagará si el material infectado se usa como fuente de injerto.

Las diversas especies de Agrobacterium requieren de una herida o microlesión para penetrar a la planta. En estas zonas la planta sintetiza unos "marcadores de herida" (polifenoles con grupos 4'-hidroxi,3'-metoxi ó 5'-metoxi y determinados azúcares) que actúan como señales para Agrobacterium.  Éstas heridas se provocan normalmente por efecto de heladas, ataques de distintos parásitos, poda, golpes, etc. Tras la herida, se produce una "ventana de competencia", que oscila entre 24 y 120 horas, antes del estallido de divisiones celulares que producen la agalla en unas 6 semanas (42 días) (Chi y Smuckler 1981, Binns y Thornashow 1988).

 

La propagación de la enfermedad se verá favorecida en la medida que aumenten las heridas. Los excesos de abonado nitrogenado, la pérdida de variabilidad genética y la metodología de multiplicación del material vegetal actual están favoreciendo los ataques de esta enfermedad, así como el uso de determinados patrones y variedades que son más sensibles. Es muy importante destacar que Agrobacterium sp. es capaz de dispersarse no sólo a través de las heridas o a través de las labores de vivero, sino que incluso el propio agua de riego puede actuar como vector transmisor de esta bacteria. Tengamos en cuenta que Agrobacterium es un parásito facultativo, siendo capaz de vivir en el suelo durante varios años sin presencia de plantas a las que invadir (saprófito).

 

La presencia de Agrobacterium vitis en la microbiota de la agalla casi siempre se acompaña de otras bacterias como Xanthomonas sp. , que aprovecha la presencia de sustratos asociados con el crecimiento y la reparación de la pared celular vegetal, y Novosphingobium sp. que resulta útil para Agrobacterium al promover la propagación del plásmido pTi y Microbacteriaceae sp. (Gan et al. 2019).

 

Agallas de Agrobacterium en pleno desarrollo en viñedo

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Síntomas característicos y daños (ver sintomatología más compleja).

 

La sintomatología característica de Agrobacterium tumefaciens y/o Agrobacterium vitis es la presencia de las agallas o tumores en cuello, raíz y tallos que pueden tener distintos aspectos: lisos, rugosos, aislados, agrupados, etc.

Las agallas son fácilmente visibles en la superficie del tallo. Son variables en estructura interna. Carecen de epidermis, es decir, sin protección externa, y por tanto a todos los efectos son heridas abiertas, a través de las cuales penetran otras enfermedades. Algunas permanecen como masas indiferenciadas de células con una estructura vascular interna mal definida. Otras agallas contienen áreas diferenciadas en la masa central, con placas cribosas visibles y otros elementos vasculares. Estas diferencias varían con la planta estudiada (girasol en Chi & Smuckler 1981, kalanchoe y zanahorias en Lippincott & Lippincott 1981).

 

En raíz y cuello los tumores al principio son blandos y de color claro para posteriormente endurecerse y tomar un color pardo u oscuro. En tallos y brazos, los tumores pueden ser aislados pero también son frecuentes en los desgarramientos longitudinales de la corteza formándose en el interior de las heridas numerosos tumores. Los tumores en nudos, heridas, o en el punto de injerto, pueden ser confundidos con callos de cicatrización. En general, debido a las altas posibilidades de confusión, sólo la experiencia o el análisis en laboratorio permitirán identificar a Agrobacterium sp. como causante de los síntomas presentes.

 

Agrobacterium sp. no es ni el único, ni el más común causante de tumores en las plantas. Muchos pueden ser causados por insectos o larvas que segregan ciertas sustancias que producen el mismo efecto aparente (Kalil y Hildebrandt 1981).

 

Análisis visual del desarrollo de tumoraciones o agallas de Agrobacterium en una planta de Vitis viniferaAgallas de Agrobacterium en pleno desarrolloAgallas de Agrobacterium en pleno desarrolloAgallas de Agrobacterium en pleno desarrolloAgallas de Agrobacterium en pleno desarrolloEstructura del tronco destruida por hielo con ataque posterior de AgrobacteriumDesarrollo de agallas en el área del injertoDesarrollo de agallas en el área del injertoDisección transversal de planta afectada por Agrobacterium desde el injerto hasta el final del tronco (principio de los brazos de producción)Disección transversal de planta afectada por Agrobacterium. Área del injertoDisección transversal de planta afectada por Agrobacterium. Área del injerto con cortes tanto del tronco como de la estructura de la agalla.Disección transversal de planta afectada por Agrobacterium. Área del troncoDisección transversal de planta afectada por Agrobacterium. Área del injerto cercana a un área con desarrollo de agallas|<<<>>>|1 - 12

 

Si continúa interesado en conocer más síntomas que provoca Agrobacterium en las plantas, pinche aquí para acceder a la página en la que se describen otros síntomas menos conocidos por el personal técnico, con elevada incidencia, generadores de daño y pérdida de calidad y producción.

 

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Metodología de Tratamiento

 

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El proceso de curación de este tipo de enfermedades requieren de la aplicación de la experiencia recogida durante más de 20 años, además del traslado de esta experiencia al equipo que va a estar en el día a día con el cultivo. Si usted desea iniciar el proceso de Tratamiento debe contactar con nuestra empresa para que le asesoremos específicamente en el procedimiento a realizar.

Cronológicamente se resume en los siguientes puntos:

  • Recopilar información relativa al cultivo, análisis patológico, nutricional..., infraestructura, características de la planta, origen, histórico de parcela... mediante entrevista con el responsable de campo y la propiedad.
  • Programación de visita de campo en la que se analizan y valoran diversos aspectos del cultivo.
  • Definir grado de afectación, estado sanitario del cultivo, interacción con otras patologías, etc.
  • Estudio del caso, redacción de propuesta concreta de trabajo, prescripción de recomendaciones, definición de hitos relevantes a lo largo del proceso, detalles a controlar tanto por la propiedad como por el equipo científico-técnico...
  • Seguimiento temporal y valoración de la evolución para comprobar el ritmo de curación, realización de posibles modificaciones en el procedimiento y/o determinar el cambio del Plan de Curación al Plan de Mantenimiento.

 

El control de Agrobacterium larrymoorei, Agrobacterium rhizogenes, Agrobacterium rubi, Agrobacterium tumefaciens o Agrobacterium vitis, se realiza mediante la aplicación simultánea de fitofortificantes con acción bactericida unido a un pack enzimático vegetal que actúa como coadyuvante de los citados fitofortificantes.

 

La alta eficacia de este método de trabajo se debe al cumplimiento exhaustivo del plan definido, necesario para optimizar la alta persistencia y estabilidad en el cultivo de las proteínas aplicadas.

Los compuestos utilizados resultan altamente eficaces frente a la práctica totalidad de cepas de Agrobacterium (independientemente de que sean productoras de nopalinas, octopinas, etc.), cuando los ciclos de tratamiento se sincronizan con los resultados obtenidos en el monitoreo fisiológico del cultivo por parte de nuestro personal técnico.

 

El tratamiento general se realiza foliarmente, dirigido al conjunto de la parte aérea de la planta. Hay situaciones en las que es necesario el aporte constante de estos activadores; en estos casos las aplicaciones al suelo son también necesarias.

 

Este método se realiza para conseguir la erradicación más rápida posible, evitando con ello la reinfección y/o propagación de las bacterias a tratar.

 

A nivel de parcela las aplicaciones se realizan sobre el área afectada, siendo recomendable el tratamiento de la parcela al completo pues el ataque de estas especies bacterianas se produce bajo condiciones adversas para el cultivo y además Agrobacterium es proclive a expandirse al conjunto de los individuos con extrema rapidez y elevada virulencia.

 

Tras provocar la necrosis de las áreas tumoradas, en las que ya no aparecen muestras vivas bacterianas ni desarrollos amorfos, la metodología consiste en la realización de tratamientos de mantenimiento.

 

Debido al ciclo bacteriano que tiene Agrobacterium, con una fase activa dependiente del estado sanitario del cultivo ("Marcadores de herida"), de muy corta duración, se hacen necesarios los tratamientos de mantenimiento para evitar futuros desarrollos ante la aparición de cualquier herida.

 

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Resultados de la Aplicación de los Tratamientos

 

La primera observación tras cumplir el plan de trabajo es la necrosis del área tumoral bacteriana y la consiguiente desecación del propio tumor bacteriano.

 

La eliminación de Agrobacterium se consigue a través de 3 procesos internos consecutivos que, según especie de cultivo y estado fenológico, pueden resultar más o menos rápidos:

 

             1.- Detección del patógeno. Reconocimiento de Agrobacterium como patógeno. Activación de diversos métodos de defensa: compuestos bactericidas e inhibidores del crecimiento bacteriano, entre ellos flavonoles y antocianos que actúan, según estado fenológico y cultivo, simultáneamente o con posterioridad al efecto atractor de los "marcadores de herida" que incitan la reactivación de la bacteria en puntos de herida. Mediante este método se destruye a Agrobacterium en su fase activa, es decir, en su estado no latente en el que permanece únicamente entre 6 y 18h.

 

 

 

Tras el reconocimiento del ataque, la planta sintetiza compuestos que se producen (y/o acumulan) en aquellas partes donde hay presencia de Agrobacterium activo y en las agallas que habían comenzado a desarrollarse en los días anteriores. A partir de este momento, el proceso de degradación y escisión de la agalla se acelera.

Visto a la lupa, se observan enrojecimientos sobre las estructuras de la agalla: cuando son grandes, los polifenoles se concentran en los puntos de crecimiento situados en el exterior y cuando son pequeñas, los polifenoles invaden por completo las estructuras internas y externas del tumor.

 

 

 

             2.- Inanición del hospedado: Parada en el aporte de savia y nutrientes desde la planta huésped para inactivar las estructuras tumorales que conduce a una reducción en la producción de "opinas" y con ello la muerte de Agrobacterium sp. (Rhizobium sp.) por falta de alimento.

 

             3.- Curación de la herida inicial sobre la que se implantó Agrobacterium sp.: Formación interna de corteza que permite el sellado de la planta y consiguiente desaparición de los "marcadores de herida". Una vez que se produce la desecación de las agallas, estas tumoraciones se pueden separar con facilidad del tejido vegetal anexo, lo que indica con claridad la muerte y desaparición de las estructuras que alimentan a la bacteria. Una vez separada la agalla, los tejidos vegetales aparecen bien estructurados, asintomáticos y libres de exudados que puedan provocar reinfecciones.

 

 

La evolución en el proceso de escisión de la agalla y la curación inicial sobre la que se implantó la estructura tumoral creada desde el ataque de Agrobacterium se puede observar en el siguiente vídeo:

 

 

 

 

Debido a las estructuras de resistencia que presentan estas bacterias, y tal y como se menciona en la metodología posterior al control de la enfermedad, es obligatoria la aplicación de tratamientos de mantenimiento.

 

En el siguiente vídeo podemos observar la respuesta, tras las primeras aplicaciones realizadas con nuestra metodología de fitofortificantes en una parcela de vid. En este vídeo se comprueba cómo la aplicación provoca la degradación y abscisión de las agallas de Agrobacterium sp.:

 

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En este vídeo se comprueba la escisión completa de la agalla, tras finalizar el Plan de Trabajo definido en la metodología de fitofortificantes en un viñedo. En este vídeo se comprueba cómo el tratamiento curativo ha provocado, no solo la necrosis del área tumoral, sino que también ha hecho desaparecer la herida de la planta sobre la que la colonia bacteriana de Agrobacterium se alimentó y por tanto implantó dicho tumor.

 

 

 

En este vídeo se muestra la recuperación en el conjunto de una parcela en la que se iniciaron los tratamientos en la campaña anterior. En este vídeo se comprueba que de forma generalizada, el tratamiento curativo ha provocado, además de la necrosis del área tumoral y la desaparición de la herida sobre la que Agrobacterium se implantó, el estado vegetativo y sanitario de la parcela es excepcional:

 

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Destrucción de agallas o tumoraciones de Agrobacterium en plantas de vid (Vitis vinifera) mediante la aplicación de fitofortificantes.netDestrucción de agallas o tumoraciones de Agrobacterium en plantas de vid (Vitis vinifera) mediante la aplicación de fitofortificantes.netDestrucción de agallas o tumoraciones de Agrobacterium en plantas de vid (Vitis vinifera) mediante la aplicación de fitofortificantes.netDestrucción de agallas o tumoraciones de Agrobacterium en plantas de vid (Vitis vinifera) mediante la aplicación de fitofortificantes.netVid, Agallas de Agrobacterium sp. necrosadas tras la aplicación con fitofortificantes.Vid, Agallas de Agrobacterium sp. necrosadas tras la aplicación con fitofortificantes.oVid, Agallas de Agrobacterium sp. necrosadas tras la aplicación con fitofortificantes.oVid, Agallas de Agrobacterium sp. necrosadas tras la aplicación con fitofortificantes.oFrambueso, Agallas de Agrobacterium sp. necrosadas tras la aplicación con fitofortificantes.o7Frambueso, Agallas de Agrobacterium sp. necrosadas tras la aplicación con fitofortificantes.o|<<<>>>|4 - 6

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Curación de las agallas de la corona provocadas por Agrobacterium sp. a lo largo de los tratamientos con fitofortificantes

En las siguientes imágenes se realiza el seguimiento, durante un mes, de la respuesta que provocan estos fitofortificantes en plantas de vid afectadas por Agrobacterium sp.:

 

En esta primera imagen se observa una agalla de Agrobacterium sp. en crecimiento. Es en este momento en el que se realiza la primera aplicación contra esta bacteria. Fecha 24/08/2014

 

En la segunda imagen se observa una agalla de Agrobacterium sp. que comienza a presentar los primeros síntomas de necrosis de los tejidos después de comenzar las aplicaciones con estos fitofortificantes. Fecha 31/08/2014

 

En la tercera imagen se observa una agalla de Agrobacterium sp. (Rhizobium sp.) que presenta ya el ennegrecimiento característico de la necrosis de sus tejidos después de las aplicaciones con estos fitofortificantes. Fecha 07/09/2014

En la cuarta imagen se observa que tras un mes de aplicaciones con fitofortificantes, la agalla de Agrobacterium sp. ya está muerta y en proceso de desecación, provocado la muerte bacteriana y el nulo aporte de savia y nutrientes por parte de la planta huésped. Fecha 14/09/2014

En la quinta imagen aquí mostrada se observa el estado en el que se encuentra el área del tronco sobre la cual se había desarrollado la agalla o tumoración de Agrobacterium sp. (Rhizobium sp.).  Una vez destruida la agalla, se desprende de la planta y ya se puede observar el origen del daño (varias heridas de poda). También se observa el estado en el que se encuentra el área afectada, con una elevada actividad antioxidante provocada por la síntesis, inducida por los fitofortificantes aplicados, de diversos metabolitos secundarios en la planta, que han permitido defender y curar a la misma del ataque bacteriano. Fecha 30/09/2014

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Ver Bibliografía de interésBinns AN, Thomashow MF 1988 Cell biology of Agrobacterium infection and transformation of plants. Ann. Rev. Microbiol. 42: 575–606. Braun AC 1954 The physiology of plant tumors. Ann. Rev. Plant Physiol., 5(1): 133-162. Chi EY, Smuckler EA 1981 Cellular transformation in crown gall. Pp. 823–831 En: HE Kaiser (ed.), Neoplasms: Comparative pathology of growth in animals, plants, and man. Williams & Wilkins, Baltimore (USA). de Ropp RS 1951 The crown-gall problem. Bot. Rev., 17(9): 629-670. Ditt RF, Nester E, Comai L 2005. The plant cell defense and Agrobacterium tumefaciens. FEMS microbiology letters. 247(2): 207-213. Lacroix B, Citovsky V 2022 Genetic factors governing bacterial virulence and host plant susceptibility during Agrobacterium infection. Advances in Genetics In press. Link GK, Wilcox HW, Des A 1937. Responses of Bean and Tomato to Phytomonas tumefaciens, P. tumefaciens Extracts β-Indoleacetic Acid, and Wounding. Botanical Gazette, 98(4): 816-867. Lippincott JA, Lippincott BB 1981. Crown gall, a “malignant plant tumor”. Pp. 833–845 En: HE Kaiser (ed.), Neoplasms: Comparative pathology of growth in animals, plants, and man. Williams & Wilkins, Baltimore (USA). Gan HM, Savka MA 2018 One more decade of Agrobacterium taxonomy. Curr. Top. Microbiol. Immunol. 418: 1-14. Gan HM, Szegedi E, Fersi R, Chebil S, Kovács L, Kawaguchi A, Hudson AO, Burr TJ, Savka MA 2019 Insight into the microbial co-occurrence and diversity of 73 grapevine (Vitis vinifera) crown galls collected across the Northern hemisphere. Frontiers in Microbiology, 10, 1896. Kalil M, Hildebrandt AC 1981 Pathology and distribution of plant tumors. Pp. 813–821 En: HE Kaiser (ed.), Neoplasms: Comparative pathology of growth in animals, plants, and man. Williams & Wilkins, Baltimore (USA). Powell A, Gordon MP 1989 Tumor formation in plants. En: A Marcus (ed.) The Biochemistry of plants: a comprehensive treatise. Molecular biology. Vol. 15: 617-651  Academic Press, New York (USA). Vergunst AC, van Lier MCM, den Dulk-Ras A, Hooykaas PJJ 2003 Recognition of the Agrobacterium VirE2 translocation signal by theVirB/D4 transport system does not require VirE1. Plant Physiol. 133:978-988. Yi H, Mysore KS, Gelvin SB 2002 Expression of the Arabidopsis histone H2A-1 gene correlates with susceptibility to Agrobacterium transformation. Plant J 32: 285–298 Young JM, Kuykendall LD, Martinez-Romero E, Kerr A, Sawada H 2001 A revision of Rhizobium Frank 1889, with an emended description of the genus, and the inclusion of all species of Agrobacterium Conn 1942 and Allorhizobium undicola de Lajudie et al. 1998 as new combinations: Rhizobium radiobacter, R. rhizogenes, R. rubi, R. undicola and R. vitis. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 51(1): 89-103. Zambryski P, Tempe J, Schell J 1989 Transfer and function of T-DNA genes from Agrobacterium Ti and Ri plasmids in plants. Cell 56: 193-201. Ocultar Bibliografía

 

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