Interacción entre Ceratocystis cacaofunesta y coleópteros (Coleoptera: Curculionidae) en árboles de cacao: una revisión actualizada Interaction between Ceratocystis cacaofunesta and coleopterans (Coleoptera: Curculionidae) on cacao trees: an updated review Anderson Paladines-Rezabala 1, Alejandro Mieles 2, Felipe R. Garcés-Fiallos 1* 1 Faculty of Agronomic Engineering, Technical University of Manabí, Experimental Campus La Teodomira, Km 13, Santa Ana, Manabí, Ecuador. 2 Instituto de Investigación, Technical University of Manabí, Avenida Universitaria, Portoviejo, Ecuador. * Correspondence author: [email protected] Resumen El cacao es una planta de donde se obtiene un producto de gran demanda a nivel mundial, considerado como un gran generador económico para las personas que se dedican de forma directa o indirecta a esta actividad. Sin embargo, al igual que en otros cultivos este no está exento de un sinnúmero de factores bióticos como la enfermedad mal del machete o marchitez causada por Ceratocystis cacaofunesta, y los insectos de la familia Curculionidae. Aunque desde el siglo anterior, se conoce de la existencia de genotipos resistentes de cacao principalmente a mal del machete, actualmente se han podido observar plantas viejas de cacao nacional infectadas con C. cacaofunesta, así como agujeros principalmente en la base de los tallos. A pesar de la importancia de ambos factores, por lo general, el inúmero de artículos de investigación como de revisión realizados hasta la presente fecha, se han enfocado principalmente en estudiar cada factor biótico por separado. Así, nuestra propuesta es estudiar la relación intrínseca entre el patógeno y los insectos, desarrollando incluso un ciclo que explique esta correlación en las plantas de cacao. Palabras clave: Ceratocystis cacaofunesta. C. fimbriata, Ceratocystis spp. Mal del machete, marchites del cacao, muerte vascular del cacao. Abstract ESTE ÍTEM SERÁ REALIZADO AL FINAL. Introducción La Organización Internacional de Cacao (ICCO, 2018) indica que a nivel mundial se producen alrededor de 3,5 millones de toneladas de cacao. Ecuador es un país potencial para la producción cacaotera, aunque apenas aporta con el 3 % de la oferta mundial. La superficie plantada y el rendimiento de cacao en el país alcanza 590.579 ha y 0,62 t ha-1, respetivamente (INEC, 2020). Este producto ha tenido además importantes contribuciones para la economía nacional: siendo uno de los principales productos de exportación (tercer producto agrícola exportado), su participación dentro del PIB total promedia el 0.40% y dentro de PIB agropecuario de aproximadamente 6.7% (Magalhães et al., 2019). Como en todos los cultivos, el cacao puede ser afectado por un sinnúmero de enfermedades (Marelli et al., 2019 ), destacándose el Mal del machete causado por el hongo ascomiceto Ceratocystis cacaofunesta Engelbrecht & Harrington, inicialmente denominado Ceratocystis fimbriata, fue descrito en cacao como una nueva especie en 2005 (Johnson et al., 2005). El primer reporte de esta enfermedad ocurrió en Ecuador en 1918 (Rorer, 1918). Durante los 50’s y 60’s del siglo anterior, la patología adquirió trascendencia epidémica, ocasionando la muerte de millones de plantas de cacao (Delgado & Suárez, 2003). Además, a lo largo de la época de 1950, Ecuador experimentó un incremento en la enfermedad especialmente en los árboles de cacao tipo "criollo" con pérdidas totales 65.000 árboles (Delgado & Suárez, 2003; Desrosiers, 1957). Aunque en la actualidad se conozca la existencia de clones resistentes a la enfermedad (Amores, 1999), una gran cantidad de fincas cacaoteras localizadas en Sudamérica poseen genotipos de cacao susceptibles. C. cacaofunesta es un fitopatógeno que aparte de ser trasmitido por herramientas, puede ser colocado en el interior de los tejidos de los árboles de cacao por insectos de la familia Curculionidae aunque existe la posibilidad de que el hongo sea diseminado por escarabajos de la especie Xyleborus ferrugineus (Kendra et al., 2011), pueden ser que otros géneros y especies estén también relacionadas con el microorganismo. A pesar de la importancia de ambos factores, por lo general, el inúmero de artículos de investigación como de revisión realizados hasta la presente fecha, se han enfocado principalmente en estudiar cada factor biótico por separado. Así, la propuesta de nuestra revisión literaria es estudiar la interacción entre el patógeno y los insectos, desarrollando incluso un ciclo que explique esta correlación en plantas de cacao. En este apartado tiene que ir: * Ceratocystis cacaofunesta y sus vectores * Interacciones y su impacto en Theobroma cacao (clones susceptibles & plantaciones antiguas) * Impacto económico? * Objetivo de la revisión 2. Descripción de organismos que afectan árboles de cacao 2. Progresión de la enfermedad en la corteza del cacaotero Internamente se puede observar un pardeamiento vascular debido a una obstrucción de las células parenquimatosas que rodean los vasos de la xilema, obstruyendo el paso de agua y nutrientes (Cerda Bustillo & Phillips, 2009; Santos et al., 2013). A medida que avanza la infección de forma, transversal también es completamente colonizada (Harrington, 2009), se pueden observar síntomas externos como marchitamiento tenue y clorosis (amarillamiento) de las hojas. En función de esta actividad por causa del patógeno, puede ser observado decoloración del tejido vascular, especialmente en plantas con marchitamiento (Santos et al., 2013). Finalmente, las plantas totalmente afectadas tienden a morir, siendo evidenciado en etapa avanzada de la enfermedad sus hojas adheridas aún a la planta (M. Sánchez et al., 2015). Un síntoma que también es asociado en esta etapa de la enfermedad, son lesiones de color marrón con regiones más claras, asociadas a galerías generadas por insectos de la familia Curculionidae (Blaedow et al., 2010). Infección. - Ya que las especies de Ceratocystis spp, son primordialmente patógenos de xilema, las heridas a la xilema son la primordial vía de infección para la mayor parte de las especies del género (27). la infección de plantas en condiciones de campo pasa por medio de heridas causadas primordialmente por herramientas de prácticas agrícolas habituales, como podas y esquejes. (24, 8). C. cacaofunesta ingresa al tejido de cacao pasivamente por medio de heridas en el tallo, provocado por cualquier persona de los insectos (causas naturales), comúnmente los escarabajos de la corteza (24). El hongo infecta las células del parénquima de la xilema que alcanzan los vasos de xilema en el tallo. C. cacaofunesta se mueve por medio del huésped en la xilema secundaria. (12). En el cacao, las raíces de los árboles infectados por C. cacaofunesta común mente muestra necrosis lo cual indica que además es un patógeno transmitido por el suelo. (12). No obstante, C. cacaofunesta además causa infecciones de raíz por medio de aleuroconidios transmitidos por el suelo por medio de anastomosis de raíces entre árboles vecinos (28). Varias generalidades sobre las interacciones se han sugerido, sin embargo, la patogenesidad relativa de este hongo carece de una investigación científica rigurosa. Por lo tanto, la mayor parte de lo que sabemos sobre los patógenos es una combinación de interacciones entre el hongo el patógeno y su huésped (74?Referencia ). Gran parte de la dificultad para comprender la ecología y fisiología del mal del machete se puede atribuir al fracaso común para identificar los patógenos a nivel de especie (75?referencia) . Germinación y colonización. - C. cacaofunesta (como todas las especies de Ceratocystis) se entrega directamente al tejido huésped hospedado, no forma estructuras de penetración de plantas como apresorios o haustorios. Una vez dentro del tejido vegetal, germinan las clamidosporas (aleuroconidios), probablemente provocada por exudados de la planta huésped. (12). C. cacaofunesta es un hongo necrotrófico. Los necrótrofos son especies que extraen nutrientes de las células muertas antes o durante la colonización (Stone 2001). En el huésped natural, la colonización por hongos está restringida. a un área pequeña alrededor del sitio de la herida (40). En un huésped susceptible, Los hongos de C. cacaofunesta colonizan ampliamente el parénquima de médula en dirección radial en los tejidos del tallo de las plantas (15). El período de colonización es largo (15-18 meses), pero una vez se presentan los síntomas, la planta muere súbitamente. (50). Reproducción. –Al igual que otras especies del género Ceratocystis, C. cacaofunesta, tiene un sistema de tipo de apareamiento bipolar (26). Sin embargo, la mayoría de esos hongos son homotálicos por un mecanismo de conmutación de tipo de acoplamiento unidireccional (55). Este cambio de tipo de apareamiento ocurre solo en cepas de Mat-2 y es irreversible. (26) sugirió que los aislados de MAT-2 pueden eliminar el gen MAT-2 y expresar MAT-1, ser autoestéril. Por lo tanto, los selfings dan lugar a una mezcla de ambos autofértiles (MAT-2) y descendientes autoestériles (MAT-1). Recientemente, (58,12) a través del análisis del genoma mostró que el locus MAT-1 de C. fimbriata comprende tres genes (MAT-1-1, MAT1-2 y MAT2-1) con sus respectivos dominios similar a otros genes MAT de ascomicota, incluida la presencia de intrones en posiciones conservadas, Sin embargo, el locus MAT de C. fimbriata exhibe una atípica organización con reordenamientos genéticos en la posición de genes individuales. También, los aislamientos autofértiles se autoesterilizan mediante la eliminación completa de todo Gen MAT2 (3581 pb) y sus regiones flanqueantes (1911 pb) del locus MAT (58). Vectores. Las especies de Ceratocystis spp. se hallan en parte importante dispersas por insectos, patógenos de plantas leñosas, que infectan a sus huéspedes por medio de heridas. (13) El ataque del hongo Ceratocystis cacaofunesta, usualmente está asociado principalmente con coleópteros del género Xyleborus sp. (Coleoptera-Scolytidae) (18). En estado adulto, estos escarabajos miden ±1.5 mm, se alimentan de los hongos que crecen en el tejido de la planta no del tejido del árbol hospedante (33), Para esto, perforan los troncos acarreando esporas del hongo en el proceso las mismas que se introducen en las plantas, induciendo una infección y posterior muerte de la planta. La diseminación de la enfermedad se realiza a través de galerías construidas por los escarabajos. El proceso inicia cuando las hembras vírgenes vuelan hacia árboles, seleccionando sitios de reproducción, posteriormente, semioquímicos son emitidos (probablemente feromonas sexuales o agregación, o inclusive volátiles del árbol hospedero) que atraen a los machos (76? Referencia).. Muchas especies del género Ceratocystis han demostrado la función de generar un Vasta diversidad de aromas frutales. Dichos compuestos son relevantes en el periodo de vida de dichos hongos, pues interesa a los insectos vectores (38, 20). Interacción Hongo-Vector La propagación de la enfermedad incluye diferentes interacciones entre Ceratocystis spp y sus vectores quienes suelen ser insectos generalistas como nitidúlidos, curculiónidos (Scolytinae), moscas, ácaros, hormigas y termitas (Roux & Wingfield, 2009), sin embargo los vectores comúnmente documentados son escarabajos de la corteza. Las interacciones hongo-vector, representa la adaptación evolutiva donde el hongo produce escancias con características afrutadas atractivas para potenciales vectores quienes pueden transportar las esporas y ampliar el rango de infestación de la enfermedad (Franco et al., 2021; Soulioti et al., 2015), Por otra parte, las ramas muertas producto del efecto del hongo son utilizadas para la reproducción de los barrenadores (Beaver et al., 1989). Las relaciones entre los escarabajos y hongos llaman la atención por la complejidad de sus interacciones, debiendo considerar los patrones básicos de composición y dinámica de asociación simbiótica que aún queda mucho por estudiar. De forma general, se ha documentado que estas relaciones inician con la inoculación mecánica de galerías en monocultivos -i.e. plantaciones de cacao- con especies de hongos simbióticos (Mueller et al., 2005). Kiihnholz, 2004 sugirió que los escarabajos pueden mantener y coexistir con una comunidad estable de hongos simbióticos. Sin embargo, aún es difícil definir si los escarabajos seleccionan una especie de hongo específico o éstos son oportunistas en la madera en descomposición. La asociación con escarabajos nitidúlidos sugiere que estos coleópteros recogen involuntariamente- las esporas viscosas del hongo de entre las heridas abiertas de árboles infestados y las transportan a nuevas heridas para libar su sabia fresca, dispersando de este modo el hongo (Teviotdale & Harper, 1991). Los escarabajos de la corteza (escolítidos) son los principales agentes de transmisión a larga distancia que introducen el patógeno en árboles sanos (Schmidt, 2006). La mayoría de especies de esta subfamilia son beneficiosos para ecosistemas forestales ya que aceleran la descomposición de la madera muerta. Sin embargo, varias especies pueden ser muy perjudiciales en plantaciones siendo vectores de hongos como Ceratosystis spp., cuando son atraídos por el olor a etanol que emite la madera verde o ramas frescas recién cortadas (Smith & Hulcr, 2015). Los escarabajos de la corteza (Curculionidae: Scolytinae) pueden tener relaciones de comensalismos y/o mutualismo con hongos Ceratocystis spp que incluyen interacciones semioquímicas entre hospederos y hospedantes (Raffa et al., 2007). Sin embargo, en la asociación escarabajo-hongo no debe excluirse del árbol huésped ya que si el árbol está vivo este está sujeto a nuevos ataques, convirtiéndose en una relación antagónica en lugar de mutualista (Beaver et al., 1989). Los escolytidos seleccionan los árboles huéspedes entre paisajes complejos en constante cambio o en plantaciones, ubicando categorías apropiadas de edad y tamaño, entre un rango relativamente estrecho de condiciones fisiológicas (K F Raffa et al., 2016). La elección del árbol incorrecto con un sistema de defensa sofisticado, reduciría las posibilidades de reproducción de la especie e incluso la muerte del escarabajo (Tittiger & Blomquist, 2017). Cuando un escarabajo escolítido encuentra el árbol adecuado, este al sentirse atacado por el escarabajo se defiende produciendo químicos que son detectados por otros individuos de escarabajos la misma especie quienes son atraídos al árbol, incluso los escolítidos pueden diferenciar entre los productos químicos del árbol y las feromonas producidas por los escarabajos (Raffa et al., 2007). Para que los hongos Ceratocystis puedan continuar su dispersión, las esporas de estos hongos flotan libremente en el aire para contaminar los potenciales vectores quienes depositaran las esporas en árboles sanos y los escarabajos escolítidos son vectores ideales debido a su comportamiento reproductivo (Mace et al., 1981). Estos escarabajos depositan sus huevos en el árbol elegido, donde eclosionan las larvas quienes son las que cavan galerías que terminan en cámaras donde las pupas completan su desarrollo, emergiendo como adultos cuando el árbol huésped está enfermo o incluso muerto (Gibbs, 1978). Debido a que las pegajosas esporas se encuentran en las cámaras pupales, al emerger los adultos del árbol huésped estos también se contaminan y continúan con la dispersión del hongo a nuevos árboles, ya que los hábitos de los escarabajos adultos jóvenes de buscar árboles saludables para alimentarse (Mace et al., 1981), en el nuevo árbol las esporas se desprenden del escarabajo durante el forrajeo y entran directamente en los vasos del xilema, incluso pueden germinar y crecer hasta alcanzar el xilema. Adicional a los nitidúlidos y escolítidos, se ha documentado interacciones complejas de fungicultura de insectos en tres grupos de insectos: hormigas, termitas y escarabajos. La gran mayoría de hormigas que cultivan hongos se encuentran en la región Ecuatorial del continente americano con alrededor de 220 especies de hormigas que utilizan os hongos como fuente principal de alimento para larvas y adultos incluso en ausencia de nutrientes adicionales (Price et al., 2003). Los sustratos de cultivos varían entre excrementos de artrópodos, semillas, flores y trozos de maderas en diferentes estados, incluyendo cuatro simbiontes (hormigas cultivadoras, basidiomicetos -Lepiotaceae y Pterulaceae-, bacterias actinomicetas -Pseudonocardiaceae- y parásitos de jardín de hongos ascomicetos escovopsis, además de levaduras que pueden secretar enzimas digestivas o antibióticos (Currie et al., 2003; Mueller et al., 1998; Munkacsi et al., 2004; Santos et al., 2004). Ceratocystis spp. puede propagarse e infectar árboles saludables por sí mismos o con la ayuda de varios tipos diferentes de insectos. Las especies de Ceratocystis reportados de plantaciones de árboles forestales utilizan insectos generalistas como vectores, aumentando el potencial de propagación, a diferencia de otras especies de hongos que dependen de especies de insectos específicas para sobrevivir y propagarse (Butter, 2018). Referencias bibliográficas - Amores, F. 1999. 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