project - Research and innovation
MUSA - Microbial Uptakes for Sustainable management of major bananA pests and diseases
Microbial Uptakes for Sustainable management of major bananA pests and diseases
Objectives
MUSA aims at: i) sustainable management of pests/diseases in banana (including plantain and enset) using endophytes/biocontrol agents (EBCAs) and plant resistance/tolerance-based IPM approaches; ii) improving EBCAs efficacy in bioformulations for marketing; iii) improving yields of food or export-derived incomes, by inducing plant defense; iv) selecting effective EBCAs and germplasm combinations; v) defining soil/plant parameters to forecast/monitor biotic threats; vi) identifying climatic/agronomic factors affecting crops and pests’ cycles and the economic success of IPM; vii) analyzing the profitability of successful IPM and its social impact.
Objectives
MUSA objetivos son: i) manejo sostenible de plagas/enfermedades en banano, plátano y enset usando endofitos/agentes de biocontrol (EBCAs) y IPM con plantas resistentes/tolerantes; ii) mejorar la eficacia de los EBCAs en bioformulaciones comerciales; iii) mejorar los rendimientos en alimentos o ingresos derivados de la exportación, induciendo defensa vegetal; iv) seleccionar combinaciones efectivas de EBCAs y germoplasma; v) definir parámetros de suelo/planta para pronosticar/monitorear amenazas bióticas; vi) identificar factores climático /agronómicos que afectan los cultivos y las plagas y el éxito económico del IPM; vii) analizar la rentabilidad del IPM y su impacto social.
Activities
The project focus is contrasting some threats of banana and enset: 1) Plant parasitic nematodes (PPN) Meloidogyne, Radopholus similis, Helicotylenchus multicinctus and Pratylenchus. There is little resistance in germplasm vs PPN. Bio-antagonists suppressing PPN in tropics/sub-tropics are promising for IPM. 2) Panama disease (PD), due to Fusarium oxysporum f. sp. cubense (Tropical Race 1, TR1) eliminated susceptible varieties i.e. Gros Michel, replaced by resistant Cavendish. A new threat (TR4) is a F. oxysporum race overcoming resistance, first observed in East Asia, is spreading in Africa. 3) Banana weevil (BW, Cosmopolites sordidus) is a worldwide threat to banana.
Activities
El objetivo es contrastar amenazas de banano y enset: 1) nematodos fitoparásitos (PPN) Meloidogyne, Radopholus similis, Helicotylenchus multicinctus y Pratylenchus. Hay poca resistencia en germoplasma vs PPN. Los bioantagonistas que suprimen los PPN en los trópicos subtrópicos son prometedores para IPM. 2) enfermedad de Panamá (PD) Fusarium oxysporum f. sp. cubense (Tropical Race 1, TR1) eliminó variedades susceptibles como Gros Michel, reemplazada por Cavendish resistente. Una nueva amenaza (TR4) es una raza que supera la resistencia, observada por primera vez en Asia, se está extendiendo en África. 3) El gorgojo del banano (BW, Cosmopolites sordidus) es una amenaza mundial.
Kontext
In absence of long term IPM or suitable control methods, and under climates changes in tropical and subtropical regions, Musa spp. crops became more exposed to pests and diseases. Furthermore, a new PD virulent strain (F. oxysporum Tropical Race 4, TR4) emerged from Asia and established itself in Mozambique, now threatening the previously tolerant Cavendish germplasm, globally. There are no resistant varieties alternative to Cavendish, and despite some claims, chemical control is insufficient to stop the epidemics. Latin America and the Caribbean are vulnerable to TR4 which represents, along with other pests, a severe threat to producers across banana growing regions. Banana and enset are important tropical and sub-tropical perennials, providing a daily source of calories for more than one billion people. Banana is also an economically important commodity for export, ranking fourth in world food production and first for international fruit trade. Global warming will challenge the sustainability of these systems, threatening food availability, as food security and crop protection are emerging as priority issues in many world regions. Considering the growing world population, yields will need a 50% increase by 2050 to cover raising needs. In Africa, mean temperatures will rise faster than the world average, causing losses around 2-7% of crop products by 2100. Under current conditions, hunger and malnutrition will rise by more than 20% by 2050, jeopardizing the successful achievements of the UN Sustainable Development Goals. Although higher temperatures will enhance plant growth, climate changes will also favor prevalence, incidence and spread of pests and pathogens due to “tropicalisation” of temperate areas.
Additional comments
Given the complexity of the research objectives, each partner brings a set of skills and research experiences. Together they cover all objectives, collaborating in a concerted way to achieve the specific and general objectives like in the studies on field pests or soil microorganisms, as well when evaluating germplasm tolerance. Similarly, the -omics and bioinformatic works will require the integration of different expertises to identify genes and pathways of interest to evaluate their expression levels for IPM, in the field and also under controlled conditions. To avoid overlaps, the cooperative work, including the field studies, will be organized by objectives and macro-regions. Impacts include: EBCAs reducing pesticide use, increasing health of farmers and labourers, as well of consumers. Increased life cycles of banana crops in different regions, with varying intensification levels. New IPM methodologies, reducing infestation levels and pesticide applications, for all regions. Reduced incidence and spread of pests and diseases. Novel procedures for mass production, storage and application of EBCAs by industrial stakeholders and/or local producers. Improved/sustained yields through selected EBCAs introduction on germplasm lines. Bio-management strategies. Reduction of climatic threats New farming practices and technologies applied to economically sustain banana productions.
Additional information
MUSA will match both SMEs’ demand for research and other stakeholders’ (producers) needs. IPM based on innovative products elaborated and tested by SMEs as novel bioformulations will be selected on the basis of their economic sustainability and main climate drivers. Direct benefits will be derived from lower production costs and/or by increased yields, in synergy with plant germplasm and safe propagation material (in vitro plants, indexed plants and/or thermally treated suckers). The focus will be on products and processes improving the efficacy of the IPM strategies, as well as the profitability and sustainability of the new methods for local stakeholders. Partners will target organic as well as conventional farmers, involved in commercial export or self-consumption, supporting thereby IPM for a broader audience. In EU regions, producers will benefit by improving the quality and management of crops, by reducing their environmental impact and sustaining the commercial promotion of organic fruits. Indirect benefits include economic and social aspects. From the economic point of view, MUSA includes activities leading to new jobs and company niches. Industries producing EBCAs or involved in organic plant protection have increased in the last decade. “Green products” such as some Project deliverables have high economic potential and represent a key component of bioeconomies in EU countries. In non-EU regions the creation of new jobs will proceed from the suitability and readiness of the IPM solutions and products delivered. Social aspects include a higher stability of farming sectors in SSA and Caribbean, through increased yields and reduction of food shortage risks, as well as a safer, healthier environment.
Project details
- Main funding source
- Horizon 2020 (EU Research and Innovation Programme)
- Horizon Project Type
- Multi-actor project
€ 3987403
Total budget
Total contributions including EU funding.
Project keyword
35 Practice Abstracts
Endophytes isolated from internal tissue of healthy roots from organic and fallow banana plantations have been successfully used as biological tool for nematodes management in banana plantations. The field evaluation was conducted on the banana organic farm of EARTH University (Limon, Costa Rica). An endophytic strain of Trichoderma asperellum (Endo 4) recovered from a fallow farm was the most effective biological control agent against the burrowing nematode, Radopholus similis, in the field. The inoculation of the endophyte was by injecting the pseudostem of the suckers with 10 ml of a spore suspension with a concentration of 1 x 10^7 CFU/ml. The control was not injected. After two years of evaluation in the field using the commercial cultivar Grande Naine (Musa AAA), Trichoderma asperellum Endo 4 reduced the population of R. similis up to 2233 nematodes / 100 g of roots, in comparison with control that showed 15500 nematodes / 100 g of roots. Concerning the effect of Endo 4 on banana yields, the bunch weight was 2 kg higher in plants protected with the endophyte, registering 23.78 kg in comparison with 21.86 kg in the control. Currently, there are several banana producers requesting Trichoderma asperellum Endo 4 for biocontrol of R. similis in commercial banana plantations, in Latin America and the Caribbeans.
Los endófitos aislados de tejidos internos de raíces sanas de plantaciones de banano orgánico y en barbecho se han utilizado con éxito como herramienta biológica para el manejo de nematodos en plantaciones de banano. La evaluación de campo se realizó en la finca orgánica de banano de la Universidad EARTH (Limón, Costa Rica). Una cepa endofítica de Trichoderma asperellum (Endo 4) recuperada de una finca en barbecho fue el agente de control biológico más eficaz contra el nematodo excavador, Radopholus similis, en el campo. La inoculación del endófito se hizo inyectando en el pseudotallo de los chupones 10 ml de suspensión de esporas con una concentración de 1 x 10 ^7 UFC / ml. El control no se inyectó. Luego de dos años de evaluación en campo utilizando el cultivar comercial Grande Naine (Musa AAA), Trichoderma asperellum Endo 4 redujo la población de R. similis hasta 2233 nematodos / 100 g de raíces, en comparación con el control, que mostró 15500 nematodos / 100 g de raíces. En cuanto al efecto de Endo 4 sobre los rendimientos de banano, el peso del racimo fue 2 kg mayor en plants protegidas con el endófito, registrándose 23.78 kg en comparación con 21.86 kg en el testigo. Actualmente, hay varios productores de banano que solicitan Trichoderma asperellum Endo 4 para implementar el biocontrol de R. similis en plantaciones comerciales de banano, en América Latina y el Caribe.
Pochonia chlamydosporia is a nematode eggs parasite and a root endophyte. We measured the expression of defense genes in leaves of banana plants (Musa acuminata cv Grand Naine) inoculated or not with isolate DSM 26985, in presence of different biotic stress factors. Banana plants were inoculated with juveniles of the root-knot nematode Meloidogyne incognita (RKN), the lesion nematode Pratylenchus goodeyi or the vascular pathogen Fusarium oxysporum f. sp. cubense Tropical race 4 (TR4). Differential expression of defense genes was observed for all plant-stress associations, indicative of early, upward signals induced by the endophyte. The banana-RKN assay showed an expression of PR1 in leaves significantly higher than control at 4 and 7 days after inoculation (dai) in plants with P. chlamydosporia alone, and a down-regulation at 4 dai in plants also inoculated with RKN, with a differential up-regulation at 10 dai. Pratylenchus goodeyi down-regulated PIN at 21 dai, with or without the endophyte, as well as PAL but only in presence of P. chlamydosporia. When inoculated alone, the endophyte up-regulated PR1 and LOX. In the TR4 assay, PR1 was up-regulated at 7 dai in leaves, but only in the P. chlamydosporia treated plants. At 10 dai, PIN II expression was significantly higher in leaves of plants inoculated only with TR4. The expression patterns observed in leaves indicated specific and time-dependent effects of P. chlamydosporia in presence of biotic stress factors, functional to a complex activation of plant defense genes.
Pochonia chlamydosporia es un parásito de huevos de nematodos y un endófito de raíces. Se midió la expresión de genes de defensa en hojas de plantas de banano (Musa acuminata cv Grand Naine) inoculadas o no con el aislado DSM 26985, en presencia de diferentes factores de estrés biótico. Se inocularon plantas de banano con juveniles del nematodo agallador Meloidogyne incognita (RKN), el nematodo lesionador Pratylenchus goodeyi o el patógeno vascular Fusarium oxysporum f. sp. cubense Raza Tropical 4 (TR4). Se observó expresión diferencial de genes de defensa para todas las asociaciones de estrés vegetal, indicativo de señales ascendentes inducidas por el endófito. El ensayo de banana-RKN mostró una expresión en hojas de PR1 significativamente mayor que el control, a los 4 y 7 días después de la inoculación (dai), en plantas con P. chlamydosporia solo, y una reducción a los 4 dai en plantas también inoculadas con RKN, con una regulación ascendente a los 10 dai. Pratylenchus goodeyi afectó PIN negativamente a los 21 dai, con o sin el endófito, así como PAL pero solo en presencia de P. chlamydosporia. Cuando se inoculó solo, el endófito incrementó PR1 y LOX. En el ensayo TR4, PR1 se reguló positivamente a los 7 dai en las hojas, pero solo en las plantas tratadas con P. chlamydosporia. A los 10 días, la expresión de PIN II fue significativamente mayor en hojas de plantas inoculadas solo con TR4. Los patrones de expresión observados en hojas indicaron efectos específicos y dependientes del tiempo de P. chlamydosporia en presencia de factores de estrés bióticos, funcionales a una activación compleja de genes de defensa en las plantas.
The burrowing nematode Radopholus similis is one of the most damaging, and economically important nematode parasite of banana but in East Africa a community complex, comprising R. similis, Helicotylenchus multicinctus, Pratylenchus spp. and Meloidogyne spp., more commonly affect banana production. The endophytic colonisation by non-pathogenic populations of Fusarium oxysporum (isolate V5w2) has been shown to protect banana plants and increase host resistance against various nematode species and diseases. However, only limited data are available on this interaction in the field. Consequently, this was assessed using isolate V5w2 and tissue culture plantlets of the cooking banana cv. Mbwazirume (EA-AAA) and dessert banana cv. Grande Naine (AAA) by drenching roots in a fungal spore suspension of (1.0 × 10^7 spores/ml) three times, at four-week intervals, prior to transplanting into the field at IITA, Uganda. Each plantlet was then challenged with 1800 nematodes, composed primarily of R. similis. Inoculation of banana plants with the F. oxysporum isolate V5w2 significantly reduced nematode densities in the first crop cycle by >34%. Similarly, plant toppling in the first crop cycle was reduced to <16.5% in the endophyte enhanced plants in comparison to 23.3% in the control. Endophyte-enhanced banana plants yielded significantly better in the first crop cycle, with >11 tons/ha/year compared with 9 tons/ha/year in non-inoculated plants. This demonstrates the important benefits of using fungal endophytes as part of an environmentally sustainable IPM strategy for improving the yield of both cooking and dessert banana through the suppression of nematodes and nematode-related damage. In-field application of the fungal endophyte is, however, recommended in order to boost endophyte levels and colonization of ratoon cycles for long term effects on crops.
El nematodo socavador Radopholus similis es uno de los parásitos más dañinos y económicamente importantes del banano, pero en África Oriental un complejo que comprende R. similis, Helicotylenchus multicinctus, Pratylenchus spp. y Meloidogyne spp., afecta más comúnmente a la producción de banano. Se ha demostrado que la colonización endofítica por poblaciones no patógenas de Fusarium oxysporum (aislado V5w2) protege las plantas de banano y aumenta la resistencia del huésped contra diversas especies de nematodos y enfermedades. Sin embargo, solo se dispone de datos limitados sobre esta interacción en el campo. En consecuencia, esto se evaluó utilizando el aislado V5w2 y plántulas de cultivo de tejidos del banano de cocción cv Mbwazirume (EA-AAA) y plátano de postre cv. Grande Naine (AAA) con inmersión de raíces en una suspensión de esporas fúngicas (1.0 × 10^7 esporas/ml) por tres veces, a intervalos de cuatro semanas, antes de trasplantar al campo en IITA, Uganda. Luego, cada plántula fue inoculada con 1800 nematodos, principalmente R. similis. La inoculación de plantas de banano con el aislado de F. oxysporum V5w2 redujo significativamente las densidades de nematodos en el primer ciclo de cultivo en >34%. De manera similar, la caída de plantas en el primer ciclo de cultivo se redujo a <16,5% en las plantas mejoradas con endofitas en comparación con el 23,3% en el control. Las plantas de banano mejoradas con endófitos rindieron significativamente mejor en el primer ciclo de cultivo, con > 11 toneladas /ha/año en comparación con 9 toneladas/ha/año en plantas no inoculadas. Esto demuestra los importantes beneficios del uso de hongos endófitos como parte de una estrategia de MIP ambientalmente sostenible para mejorar el rendimiento de bananos de postre y cocción mediante la supresión de nematodos y daños relacionados con ellos. Sin embargo, se recomienda la aplicación en el campo del hongo para aumentar los niveles de endófito y la colonización de los ciclos de soca para efectos a largo plazo en los cultivos.
The burrowing nematode, Radopholus similis, is among the most damaging nematode parasites of banana. Infection of banana roots by R. similis results in a weakened root system, leading to reduced plant anchorage and plant toppling. Nematode feeding causes root lesions and necrosis, reducing access to water and nutrient uptake. This ultimately reduces bunch weight and yield but also increases the length of the cropping cycle and reduces plantation longevity. To develop management options against R. similis research activities require a reliable and readily available supply of inoculum. The sterile carrot disc technique has been used as the sole reliable technique for the monoxenic culture and maintenance of lesion nematodes. However, differences between carrot cultivars result in significant variations in inoculum culture duration, density and vigour. Furthermore, some banana nematodes such as Helicotylenchus multicinctus and Pratylenchus goodeyi are not well suited for culture on carrot discs. Consequently, cocoyam (Colocasia esculenta) was evaluated as an alternative in vitro culture media. Cocoyam and carrot (cv. Nantes) discs of approx. 40 × 8 mm (diam. × thickness) were compared for monoxenic culture of R. similis. Prior to inoculation, the nematodes were surface-sterilised with streptomycin sulphate (6 mg/ml), then inoculated onto discs in plates at a rate of 100 nematodes (females + juveniles), before sealing with parafilm, and kept at 27°C for 16 weeks. Cocoyam generated 43% more nematodes, compared to carrot discs, with a reproduction factor of 801 compared with 560 on carrot discs. Furthermore, carrot discs tended to deteriorate earlier, after about 10 weeks, while the cocoyam discs remained viable and in good condition for at least 16 weeks. This clearly demonstrates the potential for cocoyam as an alternative media to carrot for the culture of R. similis and other lesion nematodes, especially in situations when the preferred carrot cultivar (Nantes) is scarce. Similarly, the longer duration of cocoyam discs compared to carrot helps to reduce the frequency of subculturing, especially for the long-term maintenance of nematode cultures.
El nematodo excavador, Radopholus similis, es uno de los nematodos parásitos más dañinos del banano. La infección de las raíces por R. similis resulta en un sistema radicular debilitado, lo que conduce a una reducción del anclaje de la planta y a su derrumbe. La alimentación de los nematodos causa lesiones radiculares y necrosis, lo que reduce el acceso al agua y la absorción de nutrientes. En última instancia, esto reduce el peso y rendimiento del racimo, pero también aumenta la duración del ciclo de cultivo y reduce la longevidad de la plantación. Para desarrollar opciones de manejo contra R. similis, las actividades de investigación requieren un suministro de inóculo confiable y fácilmente disponible. La técnica del disco de zanahoria estéril se ha utilizado como la única técnica confiable para el cultivo monoxénico y el mantenimiento de los nematodos. Sin embargo, las diferencias entre cultivares de zanahoria inducen variaciones significativas en la duración, densidad y vigor del inóculo. Además, algunos nematodos del banano como Helicotylenchus multicinctus y Pratylenchus goodeyi no son adecuados para el cultivo en discos de zanahoria. En consecuencia, el cocoyam (Colocasia esculenta) se evaluó in vitro como medio de cultivo alternativo. Discos de cocoyam y zanahoria (cv. Nantes) de aprox. 40 × 8 mm (diám. × espesor) se compararon para el cultivo monoxénico de R. similis. Antes de la inoculación, los nematodos se esterilizaron en la superficie con sulfato de estreptomicina (6 mg/ml), luego se inocularon en discos en placas usando 100 nematodos (hembras + juveniles), antes de sellar con parafilm, y se mantuvieron a 27 ° C durante 16 semanas. Cocoyam generó un 43% más de nematodos, en comparación con los discos de zanahoria, con un factor de reproducción de 801 en comparación con 560 en los discos de zanahoria. Además, los discos de zanahoria tendieron a deteriorarse antes, después de aproximadamente 10 semanas, mientras que los de cocoyam permanecieron viables y en buenas condiciones durante al menos 16 semanas. Esto demuestra claramente el potencial del cocoyam como medio alternativo a la zanahoria para el cultivo de R. similis y otros nematodos de lesión, especialmente en situaciones en las que el cultivo de zanahoria preferido (Nantes) es escaso. De manera similar, la mayor duración de los discos de cocoyam ayuda a reducir la frecuencia del subcultivo, especialmente para el mantenimiento a largo plazo de los nematodos.
Knowing where and when different crops are grown helps us understand production systems, impacts of extreme weather and crop disease, access to markets and the long term effects of climate change. However, accurate estimates of crop distributions are difficult to obtain due to lack of available records. We used recently available satellite remote sensing data from the ESA Sentinel 1 and Sentinel 2 missions to prepare the first large-scale, high-resolution map of banana plantations for Latin America and the Caribbean. By combining optical and RADAR data with ground-truthing data, we can now monitor plantations at 10 meter resolution, potentially updating maps every few days as satellites supply new images. We have applied our methods to tracking the impacts of hurricanes on banana plantations in the Dominican Republic, showing that complete recovery of damaged plantations takes around 450 days. By linking recovery data to information provided by farmers, the factors affecting speed of recovery can be determined. The maps also provide highly accurate estimates of the optimal climatic and economic determinants (like distance to port) of plantations, allowing us to project how climate change will affect production in coming decades. We are now investigating whether the plantation distributions can be used to predict the risk of spread of the soilborne disease Fusarium Wilt TR4 from locations in Colombia and Peru. One limitation is that bananas in mixed production systems cannot be detected, only monoculture plantations. Once peer-reviewed and published, our mapping data will be freely available for anyone to view and use.
Saber dónde y cuándo se cultivan los diferentes cultivos nos ayuda a comprender los sistemas de producción, los impactos del clima extremo y las enfermedades de los cultivos, el acceso a los mercados y los efectos a largo plazo del cambio climático. Sin embargo, es difícil obtener estimaciones precisas de la distribución de cultivos debido a la falta de registros disponibles. Utilizamos datos de teledetección satelital disponibles recientemente de las misiones Sentinel 1 y Sentinel 2 de la ESA para preparar el primer mapa a gran escala y de alta resolución de las plantaciones de banano para América Latina y el Caribe. Al combinar datos ópticos y RADAR con datos de verificación en tierra, ahora podemos monitorear las plantaciones a una resolución de 10 metros, actualizando potencialmente los mapas cada pocos días a medida que los satélites suministran nuevas imágenes. Hemos aplicado nuestros métodos para rastrear los impactos de los huracanes en las plantaciones de banano en la República Dominicana, demostrando que la recuperación completa de las plantaciones dañadas toma alrededor de 450 días. Al vincular los datos de recuperación con la información proporcionada por los agricultores, se pueden determinar los factores que afectan la velocidad de recuperación. Los mapas también proporcionan estimaciones muy precisas de los determinantes climáticos y económicos óptimos (como la distancia al puerto) de las plantaciones, lo que nos permite proyectar cómo el cambio climático afectará la producción en las próximas décadas. Ahora estamos investigando si las distribuciones de las plantaciones pueden usarse para predecir el riesgo de propagación de la enfermedad transmitida por el suelo por Fusarium Wilt TR4 desde ubicaciones en Colombia y Perú. Una limitación es que no se pueden detectar bananos en sistemas de producción mixta, solo plantaciones de monocultivo. Una vez revisados por pares y publicados, nuestros datos cartográficos estarán disponibles de forma gratuita para que cualquiera pueda verlos y utilizarlos.
A synthetic microbial community (or microbial consortium) is a mixture of microbial strains selected for a specific purpose. We isolated several strains of the bacteria Pseudomonas, Bacillus, Streptomyces, and the fungus Trichoderma from the soil cultivated with banana in Tenerife and selected in vitro those with the best antagonistic activity against Fusarium oxysporum f. sp. cubense (Foc) tropical race 4, the causal agent of Fusarium wilt of banana. Several strains were evaluated in four pot experiments for the control of Fusarium wilt of banana. Finally, we defined a synthetic microbial community (SynCom) composed of three strains: one Pseudomonas sp., one Bacillus sp., and one Trichoderma sp. In a final pot experiment, SynCom was applied to the Foc-infested soil by drenching before transplanting. These strains, when used together, were able to reduce the disease progress over time and partially control the symptoms. In this and previous pot experiments, microbial strains did not reduce the Foc population in the soil, therefore we speculated that the biocontrol was due to a reduction in the pathogen penetration into the roots and/or plant resistance induction. Collectively, our results make SynCom an interesting tool to be tested in the field for the Fusarium wilt biocontrol. Also, SynCom is a valuable microbial consortium to be formulated properly because of more feasible field applications. In conclusion, although the SynCom is not yet ready for a commercial purpose, it is a product that stakeholders could further develop to be included in their portfolio.
Una comunidad microbiana sintética (o consorcio microbiano) es una mezcla de cepas microbianas seleccionadas para un propósito específico. Aislamos varias cepas de las bacterias Pseudomonas, Bacillus, Streptomyces y el hongo Trichoderma del suelo cultivado con plátano en Tenerife y seleccionamos in vitro aquellas con mejor actividad antagonista frente a Fusarium oxysporum f. sp. cubense (Foc) raza tropical 4, el agente causal del marchitamiento por Fusarium del banano. Se evaluaron varias cepas en cuatro experimentos en macetas para el control del marchitamiento por Fusarium del banano. Finalmente, definimos una comunidad microbiana sintética (SynCom) compuesta por tres cepas: una Pseudomonas sp., un Bacillus sp. y un Trichoderma sp. En un experimento final en macetas, se aplicó SynCom al suelo infestado con Foc regándolo antes del trasplante. Estas cepas, cuando se usaron juntas, pudieron reducir el progreso de la enfermedad en el tiempo y controlar parcialmente los síntomas. En este y en experimentos anteriores con macetas, las cepas microbianas no redujeron la población de Foc en el suelo, por lo que especulamos que el control biológico se debió a una reducción en la penetración de patógenos en las raíces y/o la inducción de resistencia en las plantas. En conjunto, nuestros resultados hacen de SynCom una herramienta interesante para ser probada en el campo para el control biológico del marchitamiento por Fusarium. Además, SynCom es un consorcio microbiano valioso que debe formularse correctamente debido a aplicaciones de campo más factibles. En conclusión, la SynCom aúnque no sea todavìa lista para un propósito comercial, es un producto que las partes interesadas podrían desarrollar aún más para incluirlo en su cartera.
The fungi belonging to Trichoderma spp. are common plant growth promoting microorganisms found in the rhizosphere. In cooperation with Biobest/Real IPM, nursery and greenhouse trials were performed inoculating Cavendish bananas with the strains of Trichoderma asperellum T34 (Asperello) and TRC900 (Real Trichoderma) in separated treatments. Significant and positive effects of both T. asperellum strains on overall ‘Williams’ (Cavendish) growth were observed in nursery when 6 weeks-old plantlets where inoculated once at transplanting and parameters were evaluated at 7-10 weeks after inoculation. In greenhouse, two inoculations were carried out in ‘Valery’ (Cavendish) plants (at transplanting and two weeks later), and the growth was evaluated from 5-9 and 5-15 weeks after the first inoculation. At 9 weeks, most of the parameters (above- and below-ground) showed a significant increase in both treatments (up to 45% in fresh root weight and up to 35% in fresh shoot weight). However, at 15 weeks, the parameters generally showed less or no significant difference between inoculated and controls plants. When analyzing vegetative tissues (root, corm and leaves) collected at 9 weeks after the first inoculation, both T. asperellum strains modified the expression of genes related to the phytohormones auxin and ethylene, and also genes involved in energy metabolism, synthesis of structural macromolecules, oxidative stress and plant defense.
Los hongos del género Trichoderma spp. son microorganismos comunes de la rizosfera que promueven el crecimiento de las plantas. En cooperación con Biobest/Real IPM, se realizaron ensayos en vivero e invernadero inoculando bananos del tipo Cavendish con las cepas de Trichoderma asperellum T34 (Asperello) y TRC900 (Real Trichoderma) en tratamientos separados. Se observaron efectos significativos y positivos de ambas cepas de T. asperellum sobre el crecimiento general del cultivar ‘Williams’ (Cavendish) en vivero cuando se inocularon plántulas de 6 semanas sólo una vez en el momento del trasplante y se evaluaron los parámetros a las 7-10 semanas después de la inoculación. En invernadero, se llevaron a cabo dos inoculaciones en plantas del cv. 'Valery' (Cavendish) (en el trasplante y dos semanas después), y se evaluó el crecimiento en los períodos entre 5-9 y 5-15 semanas después de la primera inoculación. A las 9 semanas, la mayoría de los parámetros (aéreos y subterráneos) mostraron un aumento significativo en ambos tratamientos (hasta un 45% en el peso fresco de la raíz y hasta un 35% en el peso fresco del pseudotallo). Sin embargo, a las 15 semanas los parámetros generalmente mostraron una diferencia significativa menor o nula entre las plantas inoculadas y las plantas control. Al analizar los tejidos vegetativos (raíz, cormo y hojas) recolectados a las 9 semanas después de la primera inoculación, ambas cepas de T. asperellum modificaron la expresión de genes relacionados con las fitohormonas auxina y etileno, así como genes involucrados en el metabolismo energético, síntesis de macromoléculas estructurales, estrés oxidativo y defensa vegetal.
The effect of inoculating three beneficial bacteria on banana vegetative growth was evaluated under semi-controlled greenhouse conditions in four cultivars representing different subgroups of bananas: one Cavendish (‘Grande Naine’), and three non-Cavendish (‘Enzirabahima’, ‘Foconah’ and ‘Yangambi Km5’). The bacterial strains had been previously isolated either from banana roots (Pseudomonas chlororaphis IAS-B-364 and P. protegens IAS-B-793) or olive roots (P. simiae PICF7) and were described to possess biocontrol and plant growth-promoting traits in vitro. In greenhouse bioassays, several vegetative growth parameters measured above- and below-ground significantly changed in inoculated vs. non-inoculated plants. However, the effect of the inoculation was cultivar-dependent, being ‘Grande Naine’ the most responsive cultivar to the applied treatments. Strains IAS-B-364 and IAS-B-793 (indigenous to banana roots) showed higher plant growth-promoting (PGP) capacity in ‘Grande Naine’, ‘Enzirabahima’ and ‘Yangambi Km5’, in terms of number of parameters that significantly increased. IAS-B-793 also showed a higher PGP capacity in the cv. ‘Foconah. By contrast, strain PICF7 (non-indigenous) exhibited the lowest PGP capacity, significantly increasing only a few parameters in the cvs. ‘Grande Naine’ and ‘Enzirabahima’. The three Pseudomonas strains proved to effectively colonize banana root endophytically once inoculated in soil and induced changes in the expression of genes related tovarious processes, as the biosynthesis, transport or signaling of auxins/brassinosteroids; glycolsis and fermentation; synthesis of structural macromolecules; root growth and nutrient transport.
El efecto de la inoculación de tres bacterias beneficiosas sobre el crecimiento vegetativo del banano se evaluó en condiciones de invernadero semicontroladas en cuatro cultivares que representan diferentes subgrupos de bananos: uno Cavendish ('Grande Naine') y tres no Cavendish ('Enzirabahima', 'Foconah' y 'Yangambi Km5'). Las cepas bacterianas se habían aislado previamente de raíces de banano (Pseudomonas chlororaphis IAS-B-364 y P. protegens IAS-B-793) o de raíces de olivo (P. simiae PICF7) y se describió que poseen características de biocontrol y promotoras del crecimiento in vitro. En los bioensayos de invernadero, varios parámetros de crecimiento vegetativo medidos por encima y por debajo del suelo cambiaron significativamente en plantas inoculadas frente a no inoculadas. Sin embargo, el efecto de la inoculación dependió de la variedad, siendo 'Grande Naine' la variedad más sensible a los tratamientos aplicados. Las cepas IAS-B-364 e IAS-B-793 (autóctonas de las raíces de banano) mostraron una mayor capacidad promotora del crecimiento vegetal (PGP) en 'Grande Naine', 'Enzirabahima' y 'Yangambi Km5', en términos del número de parámetros que aumentaron significativamente. IAS-B-793 también mostró una mayor capacidad de PGP en el cv. Foconah. Por el contrario, la cepa PICF7 (no autóctona) exhibió la capacidad de PGP más baja, aumentando significativamente sólo algunos parámetros en los cvs. 'Grande Naine' y 'Enzirabahima'. Las tres cepas de Pseudomonas demostraron colonizar eficazmente la raíz del banano de forma endofítica una vez inoculadas en el suelo e indujeron cambios en la expresión de genes relacionados con diversos procesos, como la biosíntesis, transporte o señalización de auxinas/brasinoesteroides; glicólisis y fermentación; síntesis de macromoléculas estructurales; crecimiento de raíces y transporte de nutrientes.
Biocontrol agents (BCA) can exert their effects either directly on the plant and/or the pathogen or indirectly through the modulation of the microbiome living in close relationship with the host. These microbial communities form complex associations that play a role in promoting plant productivity and health, although the underlying mechanisms have not been fully elucidated. The impact of the versatile biocontrol and plant-growth promoting rhizobacteria Pseudomonas simiae PICF7 on the “banana holobiont” (that is, the host and its associated microbial communities) was investigated under controlled conditions. More specifically, the fate of this BCA upon application in the soil, the effect over the indigenous banana root microbiota, and the influence on the plant defence genetic responses. PICF7 did not significantly alter the composition and the structure of the banana microbiota, while its presence produced a dramatic shift in the interactions among their constituents. This fact, together with transitory changes in the expresion of defence-related genes, which were concurrent with the highest relative abundance of PICF7 in banana roots, and the reduction of Fusarium wilt of banana symptoms caused by subtropical race 4, makes PICF7 a promising candidate for developing a BCA formulation. These results have an important practical consequence. While the introduction of beneficial rhizobacteria always causes effects on the holobiont, the use of BCA (such as P. simiae PICF7) altering as little as possible the natural plant/soil microbiome, thereby avoiding major imbalances in the system, it is highly recommended from an agronomical point of view.
Los agentes de control biológico (ACB) pueden actuar directamente sobre la planta y/o el patógeno o indirectamente a través de la modulación del microbioma que vive en estrecha relación con el huésped. Estas comunidades microbianas forman asociaciones complejas que desempeñan un importante papel en la mejora de la productividad y la salud de las plantas, aunque los mecanismos responsables aún no se conocen por completo. Se ha investigado el impacto que causa la aplicación de la rizobacteria Pseudomonas simiae PICF7 (anteriormente denominada P. fluorescens PICF7) en el “holobionte platanera” (es decir, la planta y sus comunidades microbianas asociadas) en condiciones controlas. Esta bacteria es un conocido ACB y promotor del crecimiento en diferentes especies vegetales. Más específicamente, se ha estudiado la evolución de este ACB tras su aplicación en el suelo, el efecto sobre la microbiota indígena de la raíz de la platanera y la influencia en las respuestas de defensa de la planta. PICF7 no alteró significativamente la composición y estructura de la microbiota de la platanera; sin embargo, su presencia produjo un cambio drástico en las interacciones entre los componentes de la misma. Además de esto, los cambios transitorios en la expresión de genes relacionados con defensa, que coincidieron con la mayor abundancia relativa de PICF7 en las raíces, y la reducción de los síntomas de la marchitez vascular causada por la raza subtropical 4, convierten a PICF7 en un candidato prometedor para desarrollar una bioformulación. Estos resultados tienen una importante consecuencia práctica. Aunque la introducción de rizobacterias beneficiosas siempre provoca efectos sobre el holobionte, el uso de un ACB (como P. simiae PICF7) que ocasione la menor alteración posible sobre el microbioma natural de la planta / suelo, evitando así grandes desequilibrios en el sistema, es altamente recomendable desde un punto de vista agronómico.
Essential oils (EOs) stand out as products with multiple application possibilities in agriculture, due to their toxicity against a wide spectrum of microorganisms, insects and mite pests. The use of pesticides based on essential oils and their components is advantageous since they present good efficacy, a broad spectrum of action, minimal toxicity in mammals, high general availability, relatively simple production methods and do not pollute the environment. In Cuba, within the framework of the MUSA research project, EOs belonging to the plant families: Verbenaceae, Lamiaceae, Myrtaceae, Rutaceae, were evaluated for the management of the plantain and banana black weevil (BW). Oil 118 (Fam. Lamiaceae) showed lethal toxicity (100% by contact with a 5% oil solution, 1 hour after application and compared with Cypermethrin used as a control) and repellent effect against PN adults. This EOs could be applied in the disinfection of plant propagation material. For its part, EO 116 (Fam. Lamiaceae) at 50% repelled adults of C. sordidus and attracted them to lower concentrations. These essential oils can be useful in traps to capture BW. Oxygenated monoterpenes, as the main components, may be the causes of the insecticidal effect of these oils and the action on the behavior of BW.
Los aceites esenciales (AEs) se destacan como productos con múltiples posibilidades de aplicación en la agricultura, por su toxicidad frente a un amplio espectro de microorganismos, insectos y ácaros plagas. El uso de plaguicidas basados en los aceites esenciales y sus componentes resulta ventajoso pues presentan buena eficacia, amplio espectro de acción, toxicidad mínima en mamíferos, elevada disponibilidad general, métodos de obtención relativamente simples y no contaminan el medio ambiente. En Cuba, en el marco del proyecto de investigación MUSA, AEs pertenecientes a las familias de plantas: Verbenaceae, Lamiaceae, Myrtaceae, Rutaceae, fueron evaluados para el manejo del picudo negro de plátanos y bananos (PN). El aceite 118 (Fam. Lamiaceae) mostró toxicidad letal (100% por contacto con una solución del aceite al 5%, 1 hora después de la aplicación y comparado con la Cipermetrina utilizada como control) y efecto repelente frente a adultos de PN. Este AEs pudiera ser aplicado en la desinfección del material vegetal de propagación. Por su parte, el AE 116 (Fam. Lamiaceae) al 50% repelió a adultos de C. sordidus y los atrajo a menores concentraciones. Estos aceites esenciales pueden ser útiles en trampas para la captura de PN. Los monoterpenos oxigenados, como principales componentes, pueden ser las causas del efecto insecticida de estos aceites y la acción sobre la conducta de PN.
In the global agricultural context, the multiple benefits that mycorrhizal symbiosis brings to the plants involved are well recognized. These include the increase in agricultural yields, a better use of soil nutrients and a decrease in the dose of chemical fertilizers to be used. In addition, a certain increase in resistance to pathogens, increased tolerance to water deficit and salinity, and favoring in the acclimatization of vitroplants were also reported. However, there have been differences in the response of the plants depending on the fungus inoculated and the soil used. The Cuban team of MUSA project investigated the effect of three promising strains of mycorrhizae (INCAM-2, INCAM-4 and INCAM-11) from the collection of the National Institute of Agricultural Sciences, on banana genotypes Gran Enano and FHIA-21. The results showed that the strain with the best effect on both genotypes was INCAM-11 (Rhizoglomus intraradices), applied by immersing the roots of vitroplantules in a liquid suspension (100 L of water + 25 kg of solid product, 25%), for 20 seconds. This strain produced significant increases in the length of plants and roots, and fresh and dry plant weights. According to previous reports, this strain is compatible with the biological control agents Trichoderma asperellum and Pochonia chlamydosporia, suggesting that it can be used in a management strategy for the control of phytoparasitic nematodes affecting plantains and bananas.
En el contexto agrícola mundial están bien reconocidos los múltiples beneficios que la simbiosis micorrízica aporta a las plantas implicadas. Entre estos se destacan el incremento de los rendimientos agrícolas, un mejor aprovechamiento de los nutrientes del suelo y la disminución de la dosis de los fertilizantes químicos a utilizar. Se informó, además, cierto aumento de la resistencia a patógenos, una mayor tolerancia al déficit hídrico y a la salinidad y el favorecimiento de la aclimatización de vitroplantas. No obstante, se han manifestado diferencias en la respuesta de las plantas en dependencia del hongo inoculado y del suelo utilizado. El equipo cubano del proyecto MUSA investigó el efecto de tres cepas promisorias de micorrizas (INCAM-2, INCAM-4 e INCAM-11) de la colección del Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas, sobre los genotipos: Gran Enano y FHIA-21. Los resultados mostraron que la cepa con mejor efecto sobre ambos genotipos fue la INCAM-11 (Rhizoglomus intraradices), aplicada por inmersión de las raíces de vitroplántulas en una suspensión líquida (100 L de agua + 25 kg de producto sólido, 25 %), durante 20 segundos. Esta cepa produjo incrementos significativos en la longitud de las plantas y sus raíces y peso fresco y seco de las plantas. Según informes previos, esta cepa es compatible con los agentes de control biológico Trichoderma asperellum y Pochonia chlamidosporia, lo que sugiere que pueden usarse en una estrategia de manejo para el control de nematodos fitoparásitos en plátanos y bananos.
In the new collection of plantains and bananas from Cuba, a protocol was followed that included results obtained in the MUSA project: it starts with the selection of 6 suckers for each accession, followed by rhizome extraction, discarding those affected by weevil and / or nematodes, peeling and hot water treatment of the corms, to which Rhizoglomus intraradices mycorrhizae (INCAM-11 strain) are applied by immersion in a liquid suspension (100 L of water + 25 kg of solid product (25%), for 20 seconds and air-dried. At the time of sowing Trichoderma asperellum (100 ml at a concentration of 10^9 CFU/g) and Pochonia chlamydosporia (30 g at a concentration of 10^7 CFU/g) are added to soil. Four or five irrigations per month and fertilizers are applied to the area around the mother plant (during the first 6 months). Organic fertilization is made by adding: compost, poultry manure, humus + ash at 20 kg / plant (organic products + ash 10 kg / plant in two applications, 50% on the day of planting and 50% after 90 days) or liquid humus (2 L / plant: 50% water + 50% humus) weekly. In addition, chemical fertilization (urea and K) can be used. Systematic weed management (manual or mechanized) is made through herbicides or by mulching with residues of rice, sugar cane, tobacco or other plant residues. Frequent sanitary defoliation can be applied. Subsequent applications of Trichoderma asperellum are carried out every 6 months (100-200 ml at a concentration of 10^7 CFU/g) and of Pochonia chlamydosporia every 3 months (100-200 ml at a concentration of 10^7 CFU/g) around the offsprings.
En la nueva colección de plátanos y bananos de Cuba se siguió un protocolo que incluyó resultados obtenidos en el proyecto MUSA: empieza con la selección de 6 hijos por cada accesión, seguido por la extracción de los rizomas, descartando los afectados por picudo negro y/o nematodos, el mondado y tratamiento con agua caliente de los cormos, a los que se aplicaron micorrizas Rhizoglomus intraradices (cepa INCAM-11) por inmersión en una suspensión líquida (100 L de agua + 25 kg de producto sólido, 25%), durante 20 segundos y secado al aire. Al momento de la siembra, se adiciona al hoyo Trichoderma asperellum (100 ml a concentración de 10^9 UFC/g) y Pochonia chlamydosporia (30 g a concentración de 10^7 UFC/g), con cuatro o cinco riegos al mes. Luego se aplican fertilizantes al área alrededor de la planta madre (durante los primeros 6 meses). Fertilización orgánica: compost, estiércol de aves, humus + cenizas (20 kg/planta, productos orgánicos + 10 kg/planta de cenizas) en dos aplicaciones: 50 % el día de la plantación y 50% a los 90 días después) o humus líquido (2 L/planta: 50% agua + 50% humus), semanalmente. Puede utilizarse, además, fertilización química (urea y K). El manejo sistemático de malezas (manual o mecanizado), se hace con el uso de herbicidas o por mulching con residuos de arroz, caña de azúcar, tabaco u otros residuos vegetales. El deshoje sanitario es frecuente. Se realizan posteriores aplicaciones de T. asperellum cada 6 meses 100-200 ml a concentración de 10^7 UFC/g y de P. chlamydosporia cada 3 meses 100-200 ml a concentración de 10^7 UFC/g, en el área de los hijos.
The banana root endosphere harbours many microbes with potential as plant growth promoters and antagonists against Fusarium oxysporum f.sp. cubense (Foc). A collection of bacteria and fungi was obtained from the root endosphere of Dwarf Cavendish plants surveyed at different banana farms located in the Canary Islands. In vitro antagonism assays against Foc races STR4 and TR4 enabled identification and selection of several endophytic isolates displaying phenotypes traditionally associated with biocontrol and/or plant growth promotion abilities. Interestingly, high prevalence of Pseudomonas spp. representatives was observed in the root endosphere. This finding shows that this bacterial genus can play an important role in the fitness, development and health of banana plants. A final selection of bacterial isolates (mostly identified as Pseudomonas chlororaphis and one Pseudomonas protegens) displaying the best in vitro inhibition against STR4 and TR4 was made. They were evaluated as potential biocontrol agents (BCA) against Fusarium wilt of banana (FWB) under controlled conditions. Results from these experiments only showed limited biocontrol performance of the selected isolates. While a disease reduction trend was observed in plants pretreated with some of the banana endophytes (i.e. IAS-B-364), only plants treated with a well-characterized BCA (Pseudomonas fluorescens PICF7 originated form olive root endosphere) showed a significant reduction of disease symptoms caused by STR4. Similar results were observed when Foc TR4 was used as target. More experiments are needed to assess whether the selected indigenous banana root endophytes can be used as effective BCA against FWB, under different environmental scenarios. In contrast, a non-indigenous endophyte (strain PICF7) was an effective BCA against both races of Foc.
La endosfera de la raíz de banano alberga muchos microbios con potencial como promotores del crecimiento de las plantas y antagonistas contra Fusarium oxysporum f.sp. cubense (Foc). Se obtuvo una colección de bacterias y hongos de la endosfera radicular de plantas Cavendish enanas examinadas en diferentes fincas bananeras ubicadas en las Islas Canarias. Los ensayos de antagonismo in vitro contra razas de Foc STR4 y TR4 permitieron la identificación y selección de varios aislamientos endofíticos que exhiben fenotipos tradicionalmente asociados con el control biológico y / o las habilidades de promoción del crecimiento de las plantas. Curiosamente, en alta prevalencia se observaron representantes de Pseudomonas spp. en la endosfera radicular. Este hallazgo indica que este género bacteriano puede desempeñar un papel importante en la aptitud, el desarrollo y la salud de las plantas de banano. Se realizó una selección final de aislados bacterianos (identificados principalmente como Pseudomonas chlororaphis y un Pseudomonas protegens) que muestraron la mejor inhibición in vitro contra STR4 y TR4. Fueron evaluados como posibles agentes de biocontrol (BCA) contra el marchitamiento del banano por Fusarium (FWB) en condiciones controladas. Los resultados de estos experimentos solo mostraron un biocontrol limitado de los aislados seleccionados. Si bien se observó una tendencia a la reducción de la enfermedad en plantas pretratadas con algunos de los endófitos de banano (es decir, IAS-B-364), solo las plantas tratadas con un BCA bien caracterizado (Pseudomonas fluorescens PICF7 originado de la endosfera de la raíz de olivo) mostraron una reducción significativa de la enfermedad síntomas causados por STR4. Se observaron resultados similares cuando se usó Foc TR4 como objetivo. Se necesitan más experimentos para evaluar si los endófitos de raíz de banano autóctonos seleccionados se pueden usar como BCA eficaz contra FWB, bajo diferentes escenarios ambientales. En contraste, un endófito no autóctono (cepa PICF7) fue un BCA eficaz contra ambas razas de Foc.
Plant parasitic nematodes and banana weevils affect banana and plantain across the humid and sub-humid tropics. Different nematode species may occur, depending on locality and variety but generally in combination with weevils, where they can cause substantial crop damage. A major source of dissemination and infection occurs through infected planting material, such as suckers that farmers readily use and exchange. To reduce infection and damage to crops, farmers should use healthy planting material. It is therefore recommended that all sucker planting material is disinfested before planting. Hot water treatment works well (see PA7) but regulating the timing and temperature can prove a challenge for smallholder farmers. Consequently, the boiling water treatment has been adapted from the hot water recommendation, for suitability in smallholder systems. The corms of suckers are first pared with a knife, removing roots and any necrotic patches from the corm before dipping them in boiling water for a maximum of 30 seconds. The size of the sucker will depend on timing, with smaller suckers needing less time (e.g. 20 seconds) to avoid damaging the sucker. Water can be boiled over a fire using a large metal cooking container or using a halfed oildrum that has been properly sealed. Suckers are best dipped into the water in bundles, using a hessian, reed or plastic basket that allows the water to pass through. Following treatment, suckers should be left aside to cool and dry. The treatment will kill nematodes and weevil larvae that have burrowed into the corm, providing clean, healthy suckers for planting new fields. It is best to plant new fields that have not had bananas for at least 6 – 12 months to prevent pest and disease carry-over. The additional treatment of disinfested suckers with beneficial microorganisms, for the biological control of these parasites, is also recommended. Products based on Trichoderma asperellum, Beauveria bassiana, and others will provide additional protection against these pests.
Los nematodos parásitos de las plantas y los gorgojos del banano afectan el banano y el plátano en los trópicos húmedos y subhúmedos. Pueden ocurrir diferentes especies de nematodos, dependiendo de la localidad y la variedad, pero generalmente en combinación con los gorgojos, donde pueden causar daños sustanciales a los cultivos. Una fuente importante de diseminación e infección ocurre a través del material de siembra infectado, como los retoños que los agricultores usan e intercambian fácilmente. Para reducir la infección y el daño a los cultivos, los agricultores deben usar material de siembra saludable. Por lo tanto, se recomienda desinfectar todo el material de siembra de retoños antes de plantar. El tratamiento del agua caliente funciona bien (ver PA7), pero regular el tiempo y la temperatura puede ser un desafío para los pequeños agricultores. En consecuencia, el tratamiento del agua hirviendo se ha adaptado de la recomendación del agua caliente, para su idoneidad en los sistemas de pequeños productores. Los cormos de los retoños se cortan primero con un cuchillo, eliminando las raíces y los parches necróticos del cormo antes de sumergirlos en agua hirviendo durante un máximo de 30 segundos. El tamaño del retoño dependerá del tiempo del tratamiento, con retoños más pequeños que necesitan menos tiempo (por ejemplo, 20 segundos) para evitar daños al retoño. El agua se puede hervir sobre un fuego usando un recipiente metálico grande para cocinar o usando un barril a la mitad que haya sido sellado adecuadamente. Los retoños se sumergen mejor en el agua en paquetes, usando una canasta de arpillera, caña o plástico que permite el paso del agua. Después del tratamiento, los retoños deben dejarse a un lado para que se enfríen y se sequen. El tratamiento matará a los nematodos y las larvas de gorgojo que se han enterrado en el cormo, proporcionando retoños limpios y saludables para plantar nuevos campos. Es mejor plantar nuevos campos que no hayan tenido bananas durante al menos 6 a 12 meses para evitar la transmisión de plagas y enfermedades. También se recomienda el tratamiento adicional de retoños desinfestados con microorganismos beneficiosos, para el control biológico de estos parásitos. Los productos basados en Trichoderma asperellum, Beauveria bassiana y otros proporcionarán protección adicional contra estas plagas.
Endophytes colonize healthy plant tissue without causing any apparent symptoms or detrimental effects to the plant harbouring them. Endophytes bring a variety of benefits, such as effective bioactive compounds that are crucial for plant health. The present investigation demonstrates the impact of two commercial endophytic strains (Bacillus subtilis and Trichoderma asperellum) enhanced banana growth and control of Fusarium wilt caused by Fusarium oxysporum f.sp. cubense (Foc) race 1. Tissue culture derived plantlets of two banana cultivars, Grand Naine and Mchare were primed with two EBCAs that were later challenged with Fc race 1. Bacillus subtilis significantly increased most plant growth parameters by 40-82%, four weeks after inoculation unlike T. asperellum which only increased the number of leaves, pseudo-stem height and number of roots. Maximum Fusarium wilt symptoms manifested as rhizome discolouration were observed after 3 weeks following inoculation with Foc race 1. Fusarium wilt symptoms were significantly lower in plants treated with Trichoderma. A combination of the two endophytes can be used together as a community to simultaneously increase plant growth and manage the devastating Fusarium wilt disease caused by Foc race 1. Protocols for the simultaneous delivery of the EBCAs are being developed for validation in the field.
Los endófitos colonizan el tejido vegetal sano sin causar ningún síntoma aparente o efectos perjudiciales para la planta que los alberga. Los endófitos aportan una variedad de beneficios, como compuestos bioactivos efectivos que son cruciales para la salud de las plantas. La presente investigación demuestra que el impacto de dos cepas endofíticas comerciales (Bacillus subtilis y Trichoderma asperellum) aumentó el crecimiento del banano y el control del marchitamiento por Fusarium causado por Fusarium oxysporum f.sp. cubense (Foc) raza 1. Las plántulas derivadas del cultivo de tejidos de dos cultivares de banano, Grand Naine y Mchare, fueron preparadas con dos EBCA que luego fueron desafiadas con la raza Fc 1. Bacillus subtilis aumentó significativamente la mayoría de los parámetros de crecimiento de las plantas en un 40-82%, cuatro semanas después de la inoculación, a diferencia de T. asperellum, que solo aumentó el número de hojas, la altura del pseudo-tallo y el número de raíces. Los síntomas máximos de marchitez por Fusarium se manifestaron como decoloración del rizoma después de 3 semanas después de la inoculación con Foc raza 1. Los síntomas de marchitez por Fusarium fueron significativamente menores en las plantas tratadas con Trichoderma. Se puede usar una combinación de los dos endófitos juntos como una comunidad para aumentar simultáneamente el crecimiento de las plantas y controlar la devastadora enfermedad de marchitamiento por Fusarium causada por Foc raza 1. Se están desarrollando protocolos para la entrega simultánea de los EBCA para su validación en el campo.
Plant parasitic nematodes are a major pest of banana and plantains in the tropics and subtropics. Although a combination of banana nematode species occur, Radopholus similis is the most damaging. Nematodes invade the banana roots primarily through the root tip, feed, multiply and migrate within the banana root system and corm tissue. This results in necrosis, poor root development, reduced water and nutrient uptake and ultimately root death. A loss of root anchorage also leads to plant toppling. The use of clean planting materials has been recommended in the management of banana nematodes. Tissue cultured (TC) banana plants provides one such type of healthy planting material, free of nematode pests. However, before TC plants are transplanted it is important that they have a well-developed (and vigorous) root system. This not only allows them to establish rapidly, but also aids their ability to fight off soil-borne infections (including nematodes). Two growth substrates (coco peat and forest soil) were compared for their potential to enhance root establishment and development in TC banana plantlets. Raising plantlets in coco peat media increased root vigor and development by >100% in comparison to plantlets raised in forest soil. Enhancing the coco peat with a Trichoderma asperellum bio-based product (TRC900) was also found to reduce R. similis infection, by 83% compared with a 24% reduction in soil. The use of coco peat as a growth media evidently boosts root development in banana TC plantlets, compared with soil media. This enhances plant vigor and provides a boost to the plantlets upon transplanting. Furthermore, enhancing the plantlets with a T. asperellum bio-based product further supports plantlet development and suppression of R. similis infection, thus providing the plant with the first line of protection against nematode attack.
Los nematodos parásitos de las plantas son una plaga importante del banano y el plátano en los trópicos y subtropicos. Aunque se produce una combinación de especies de nematodos del banano, Radopholus similis es el más dañino. Los nematodos invaden las raíces del banano principalmente a través de la punta de la raíz, se alimentan, multiplican y migran dentro del sistema de raíces del banano y el tejido del cormo. Esto resulta en necrosis, desarrollo deficiente de la raíz, absorción reducida de agua y nutrientes y, en última instancia, muerte de la raíz. La pérdida del anclaje de la raíz también conduce a la caída de la planta. Se ha recomendado el uso de materiales de siembra limpios en el manejo de los nematodos del banano. Las plantas de banano cultivadas en tejido (TC) proporcionan un tipo de material de siembra saludable, libre de plagas de nematodos. Sin embargo, antes de que se trasplanten las plantas TC es importante que ellas tengan un sistema de raíces bien desarrollado (y vigoroso). Esto no solo les permite establecerse rápidamente, sino que también les ayuda a combatir las infecciones transmitidas por el suelo (incluidos los nematodos). Se compararon dos sustratos de crecimiento (turba de coco y suelo forestal) por su potencial para mejorar el establecimiento y desarrollo de raíces en plántulas de banano TC. El aumento de las plántulas en medios de turba de coco aumentó el vigor y el desarrollo de las raíces en > 100% en comparación con las plántulas cultivadas en suelo de bosque. Mejorar la turba de coco con un producto de base biológica con Trichoderma asperellum (TRC900) también redujo la infección por R. similis, en un 83% en comparación con una reducción del 24% en el suelo. El uso de la turba de coco como medio de crecimiento evidentemente aumenta el desarrollo de las raíces en las plántulas TC de banano, en comparación con los medios del suelo. Eso incrementa el vigor de la planta y proporciona un impulso a las plántulas, después del trasplante. Además, la mejora de las plántulas con un producto de base biológica de T. asperellum respalda aún más el desarrollo de las plántulas y la supresión de la infección por R. similis, proporcionando así a la planta la primera línea de protección contra el ataque de nematodos.
It is very well established that plant parasitic nematodes are the most important constraint affecting the root system and causing losses in commercial banana plantation. The burrowing nematode, Radopholus similis is the predominant nematode, followed by ring nematode Helicotylenchus multicinctis and the root-knot nematode Meloidogyne spp. Under the framework of the MUSA project, four banana cultivars, Pisang mas (Musa AA), Red Macabu (Musa AAA), Grande Naine (Musa AAA) and Plantain (Musa AAB) were evaluated against plant parasitic nematode in the field conditions, at EARTH University in Costa Rica. The results of the trial showed that Grande Naine and Plantain were highly susceptible to the attack of R. similis and the population of the nematodes were higher than the threshold of 10000 R. similis / 100 g of roots. On the other side, Red Macabu and Pisang mas were partially resistant to R. similis and the population of the nematode was very low. In addition, the root health of the susceptible cultivars, Grande Naine and Plantain, was very poor in comparison with the resistant cultivars Red Macabu and Pisang mas. Therefore using genetic resistance appears as the best sustainable strategy to manage plant parasitic nematodes in banana production systems.
Está muy bien establecido que los nematodos parásitos de plantas son la restricción más importante que afecta el sistema de raíces y causa pérdidas en las plantaciones comerciales de banano. El nematodo excavador, Radopholus similis, es el nematodo predominante, seguido del nematodo de anillo Helicotylenchus multicinctis y el nematodo de nudo de raíz Meloidogyne spp. En el marco del proyecto MUSA, se evaluaron cuatro cultivares de banano, Pisang mas (Musa AA), Red Macabu (Musa AAA), Grande Naine (Musa AAA) y Plátano (Musa AAB) contra nematodos parásitos de plantas en condiciones de campo, en Universidad EARTH en Costa Rica. Los resultados de la prueba mostraron que Grande Naine y Plantain eran altamente susceptibles al ataque de R. similis y que la población de nematodos era superior al umbral de 10000 R. similis / 100 g de raíces. Por otro lado, Red Macabu y Pisang mas eran parcialmente resistentes a R. similis y la población del nematodo era muy baja. Además, la salud de las raíces de los cultivares susceptibles, Grande Naine y Plantain, fue muy pobre en comparación con los cultivares resistentes Red Macabu y Pisang mas. Por lo tanto, el uso de resistencia genética se revela como la mejor estrategia sostenible para manejar nematodos de plantas en el sistema de producción de banano.
It can be frequently observed in a banana field infected by Fusarium wilt that only some plants show symptoms while, near them, other are apparently healthy. We hypothesized that the complex microorganism population living in the roots and corm apparatus can influence the way banana plants react to the attack of this severe disease. Therefore, we are identifying the differences in the microorganism populations (endophytes) present in healthy and diseased plants growing side by side in the same field and the distinct physiological response given by symptomatic and asymptomatic plants upon fungus infection. We have extracted and analysed the RNA of plants and microorganisms and observed differences in the microorganism populations of symptomatic and apparently healthy plants. We saw significant differences in all symptomatic/asymptomatic plant couples, but we could not describe a common behaviour of all symptomatic and all asymptomatic plants. This suggest that the changes occurring in both microorganisms and apparently healthy plant upon fungus infection are small despite the important effect they produce on symptom development and damage. Further studies are undergoing to identify potential markers that could enable farmers to know in advance which plant/endophyte combination has more chance to maintain a banana field protected from Fusarium wilt devastation.
En campo de banana infectado por la marchitez por Fusarium se observa, frecuentemente, que algunas plantas muestran síntomas, mientras otras están aparentemente sanas. Nosotros poseemos la hipótesis de que poblaciones complejas de microrganismos viven en las raíces y cormos pueden influir en la forma en que las plantas de banano reaccionan al ataque de enfermedades severas. Por tanto, identificamos las diferencias en las poblaciones de microrganismos (endófitos) presentes en plantas sanas y enfermas que crecían unas junto a las otras en el mismo campo y la distinta respuesta fisiológica dada por las plantas sintomáticas y asintomáticas a la infección por el hongo. Se extrajo y analizó el ARN de plantas y microrganismos y se observaron diferencias en las poblaciones de microrganismos de plantas asintomáticas y aparentemente sanas. Se observaron diferencias significativas en todas las parejas de plantas sintomática/ asintomáticas, pero no se pudo describir un comportamiento común de todas las plantas sintomáticas y asintomáticas. Esto sugiere que los cambios que ocurren en poblaciones de microrganismos y de plantas aparentemente sanas frente a la infección del hongo son pequeños, a pesar del importante efecto que ellos pueden producir en el desarrollo de los síntomas y el daño. Estudios posteriores están en desarrollo para identificar potenciales marcadores que podrían permitir a los agricultores conocer, en avanzada, cuáles combinaciones de plantas/endófitos poseen más oportunidad de mantener el campo de banana protegido de la devastación por la marchitez por Fusarium.
EARTH University has students from 40 countries across the globe. 80% of them come from Latin America and the Caribbean and close to 20% from 19 countries from Africa. EARTH students, must carry out international internships for a period of 15 weeks in organizations related to agricultural, environmental or social projects. Under the framework of MUSA Project - financed by Horizon 2020 - several students from EARTH University conducted their internship in IITA (International Institute for Tropical Agriculture). Therefore, students from Africa came back to their countries for conducting their International internships on topics related to sustainable agriculture. In addition, students from Latin America and the Caribbean can also make their internships in Africa in different research stations of IITA in Nigeria, Tanzania, Uganda and Kenia. These successful experiences can foster the research capacities and increase the innovations of young scientists. As results of these interactions join publication of IITA-EARTH arose and several poster and oral presentations in international congresses on sustainable agriculture have been presented. It is also important to stress that EARTH students that carried out their internships in IITA, currently are conducting master degree program in universities in Europe and USA, mainly focusing on biocontrol of pests and diseases in several crops. This collaboration between IITA and EARTH under the framework of MUSA project is an example of building capacities on education and research.
La Universidad EARTH tiene estudiantes de 40 países de todo el mundo. El 80% de ellos provienen de América Latina y el Caribe y cerca del 20% de 19 países de África. Los estudiantes de EARTH deben realizar pasantías internacionales por un período de 15 semanas en organizaciones relacionadas con proyectos agrícolas, ambientales o sociales. En el marco del Proyecto MUSA, financiado por Horizon 2020, varios estudiantes de la Universidad EARTH realizaron su pasantía en IITA (Instituto Internacional de Agricultura Tropical). Por lo tanto, los estudiantes de África regresaron a sus países para realizar sus pasantías internacionales en temas relacionados con la agricultura sostenible. Además, los estudiantes de América Latina y el Caribe también pueden realizar sus pasantías en África en diferentes estaciones de investigación de IITA en Nigeria, Tanzania, Uganda y Kenia. Estas experiencias exitosas pueden fomentar las capacidades de investigación y aumentar las innovaciones de los jóvenes científicos. Como resultado de estas interacciones, surgió la publicación de IITA-EARTH y se presentaron varios pósters y presentaciones orales en congresos internacionales sobre agricultura sostenible. También es importante destacar que los estudiantes de EARTH que realizaron sus pasantías en IITA, actualmente están realizando un programa de maestría en universidades de Europa y EE. UU., Centrándose principalmente en el biocontrol de plagas y enfermedades en varios cultivos. Esta colaboración entre IITA y EARTH en el marco del proyecto MUSA es un ejemplo de creación de capacidades en educación e investigación.
It is very well established that natural habitat of bananas is under forest shade, growing in interactions with trees, animals, beneficial microorganism in the rhizosphere as well as with foliar and soilborne pathogens. Currently, bananas are grown in a conventional way in which land preparation destroys the structure of soil and, more important, increases the its erosion very fast. In addition, the soil biology is affected by the land preparation and the intensive use of pesticides, which eliminate and reduce the beneficial microbial populations. These include biocontrol agents of soilborne pathogens affecting bananas, such as plant parasitic nematodes, Fusarium wilt, Banana weevil and several bacterial wilt. The zero tillage is a system that simulates the natural habitat of banana and protects soil from erosion. In addition, zero tillage incorporates a huge biomass of organic matter and nutrients in soil and increases the beneficial microorganisms. Therefore, when considering soil borne pathogens, zero tillage may turn in time a conducive soils into a suppressive one. EARTH University has implemented over 2 years a zero tillage banana production system, without application of any pesticide, to control soil and foliar pathogens. Currently, there is a lack of suitable soils for banana and the conventional land preparation aplpied destroys the physical, chemical and biological properties of soil. The future banana production hence have to rely on zero tillage to remain sustainable, by regenerating and enriching the belowground food webs, without disturbing soil structure.
Está muy bien establecido que el hábitat natural de los bananos está bajo la sombra del bosque, creciendo en interacciones con árboles, animales, microorganismos beneficiosos en la rizosfera, así como con patógenos foliares y transmitidos por el suelo. Actualmente, los bananos se cultivan de manera convencional en la que la preparación de la tierra destruye la estructura del suelo y, lo que es más importante, aumenta su erosión muy rápidamente. Además, la biología del suelo se ve afectada por la preparación de la tierra y el uso intensivo de pesticidas, que eliminan y reducen las poblaciones microbianas beneficiosas. Estos incluyen agentes de control biológico de patógenos transmitidos por el suelo que afectan a los banano, como los nematodos parásitos de las plantas, el marchitamiento por Fusarium, el gorgojo del plátano y varias marchiteces bacterianas. La labranza cero es un sistema que simula el hábitat natural del plátano y protege el suelo de la erosión. Además, la labranza cero incorpora una enorme biomasa de materia orgánica y nutrientes en el suelo y aumenta los microorganismos beneficiosos. Por lo tanto, al considerar los patógenos transmitidos por el suelo, la labranza cero puede convertir con el tiempo un suelo propicio en uno supresor. La Universidad EARTH ha implementado durante 2 años un sistema de producción de banano de labranza cero, sin la aplicación de ningún pesticida, para controlar el suelo y los patógenos foliares. Actualmente, hay una falta de suelos adecuados para el banano y la preparación convencional de la tierra que se aplica destruye las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo. Por lo tanto, la producción futura de banano debe depender de la labranza cero para seguir siendo sostenible, mediante la regeneración y el enriquecimiento de las redes alimentarias subterráneas, sin alterar la estructura el suelo.
Currently, all the commercial banana farms use tissue cultured plants for establishment of a new banana plantation, as well as for renovation of old plantations. Normally a commercial banana plantation is renovated after 10 year of production. The technology has been very popular due to several advantages in comparison with conventional planting material based on suckers such as: absence of pests and diseases, massive and rapid propagation of any banana cultivar, uniformity of the plants, faster planting in fields planning annual harvesting. Currently there are several commercial laboratories or biofactories with capacity of producing million plants per year. However, when tissue cultured plants are planted in natural infested soils with soilborne pathogens, such as plant parasitic nematodes, banana weevils, Fusarium wilt or Moko, they are more susceptible than the suckers. Therefore, the biological enhancement of tissue-cultured plants using Trichoderma strains is a practical and easy methodology to implement as well as to promote plants growth, and to improve their protection from soilborne pathogens. The inoculation protocol of plants consists in treating the tissue culture in the phase IV of micropropagation, using the dipping inoculation technique. This consists in putting the plant in a spore suspension of the fungi at a concentration of 1 x 10^7 UFC (colony forming units) / ml, for 5 minutes. After the inoculation, the plants can be transplanting in a substrate of 75% earth and 25% sand in a pot of 2 liter capacity, for a period of 8 weeks under greenhouse conditions. Then the plants are ready for transplanting in the field conditions.
Actualmente, todas las granjas comerciales de banano utilizan plantas cultivadas de tejidos para el establecimiento de una nueva plantación de banano, así como para la renovación de plantaciones antiguas. Normalmente, una plantación comercial de banano se renueva después de 10 años de producción. La tecnología ha sido muy popular debido a varias ventajas en comparación con el material de siembra convencional basado en retoños como: ausencia de plagas y enfermedades, propagación masiva y rápida de cualquier cultivar de banano, uniformidad de las plantas, siembra más rápida en los campos que planean la cosecha anual. Actualmente hay varios laboratorios comerciales o biofábricas con capacidad de producir millones de plantas por año. Sin embargo, cuando las plantas cultivadas en tejidos se plantan en suelos infestados de forma natural con agentes patógenos transmitidos por el suelo, como nematodos parásitos de plantas, gorgojos del banano, marchitez por Fusarium o Moko, son más susceptibles que los retoños. Por lo tanto, la mejora biológica de las plantas cultivadas en tejidos usando cepas de Trichoderma es una metodología práctica y fácil de implementar, así como para promover el crecimiento de las plantas y mejorar su protección contra los patógenos transmitidos por el suelo. El protocolo de inoculación de las plantas consiste en tratar el cultivo de tejidos en la fase IV de la micropropagación, utilizando la técnica de inoculación por inmersión. Esto consiste en poner la planta en una suspensión de esporas de los hongos a una concentración de 1 x 10 ^ 7 UFC (unidades formadoras de colonias) / ml, durante 5 minutos. Después de la inoculación, las plantas se pueden trasplantar en un sustrato de 75% de tierra y 25% de arena en una maceta de 2 litros de capacidad, durante un período de 8 semanas en condiciones de invernadero. Entonces las plantas están listas para trasplantarse en condiciones de campo.
Endophytes are microorganism that can grow in internal tissue of the plant without causing any harm to the host and mutualistic endophytes is when the microorganism protects the host against biotic and abiotic stresses. Under the framework of the MUSA project - financed by Horizon 2020 - over 130 endophytes were recovered from organic farms and fallow banana plantations or conventional plantations, at EARTH University in Costa Rica. The most frequent endophytes isolated were strains of Trichoderma. Screening trials in greenhouse conditions allowed selecting four prospect strains of Trichoderma, which have been reported as plant growth promotors, as well as biological control agents of the burrowing nematode Radopholus similis. Identification studies using molecular techniques at the laboratory of IPSP in Bari (Italy) demonstrated that the four best prospect strains were identified as Trichoderma asperellum. In addition, colonization studies on tissue cultured plants of Grande Naine indicated that the four strains of T. asperellum were able to colonize roots and corm of vitroplants. This results confirm the endophytic behavior of Trichoderma and its fast capacity for a vertical colonization of the whole plant.
Los endófitos son microorganismos que pueden crecer en el tejido interno de la planta sin causar ningún daño al huésped y los endófitos mutualistas occurren cuando el microorganismo protege al huésped contra el estrés biótico y abiótico. En el marco del proyecto MUSA, financiado por Horizonte 2020, se recuperaron más de 130 endófitos de granjas orgánicas y plantaciones de bananos en barbecho o plantaciones convencionales, en la Universidad EARTH en Costa Rica. Los endófitos más frecuentes aislados fueron cepas de Trichoderma. Los ensayos de detección en condiciones de invernadero permitieron seleccionar cuatro cepas prospectivas de Trichoderma, que se han informado como promotores del crecimiento de las plantas, así como agentes de control biológico del nematodo excavador Radopholus similis. Los estudios de identificación, utilizando técnicas moleculares en el laboratorio de IPSP en Bari (Italia), demostraron que las cuatro mejores cepas prospectivas se identificaron como Trichoderma asperellum. Además, los estudios de colonización en plantas cultivadas en tejidos de Grande Naine indicaron que las cuatro cepas de T. asperellum fueron capaces de colonizar raíces y tallos de vitroplantas. Estos resultados confirman el comportamiento endofítico de Trichoderma y su rápida capacidad para una colonización vertical de toda la planta.
Entomopathogenic nematodes (EPNs) and essential oils (EO) are used for management of insect pests. Their efficient combination improves their efficacy to achieve a wider applicability. Before an ecologically integrated approach to pest management, involving EPNs-EOs combinations, their compatibility must be established in laboratory studies. The interaction between EPNs and EO varies with nematode species and oil chemical composition. The lethal effect of eleven main components of essential oils on Heterorhabditis amazonensis (strain HC1, Cuba) was determined. The emerging infective juveniles (IJ) of H. amazonensis were exposed to essential oil components solutions [0.5 % in Triton X-100 (0.5 %)] during 24 h, using an immersion bioassay in 96-microwell plates. Carvacrol, eugenol, linalol and thymol were highly toxic and killed up to 52.7, 67.6, 97.4 and 100 % of nematodes, respectively. The presence of a free hydroxyl group in their chemical structures may be associated to this action. For 1,8-cineole, limonene, camphor and methyl chavicol, a limited negative effect (mortality < 20 %) suggests the possibility of combined use if the duration of the direct contact is reduced or if EO and EPN are sequentially applied. Camphene, p-cymene and piperitone exposure did not significantly affected H. amazonensis. These results suggest that EPNs are likely to be compatible with essential oils containing these compounds and may be mixed and applied simultaneously to reduce application costs. It could offer an effective sustainable alternative to pest management in banana crops.
Los nematodos entomopatógenos (EPNs) y aceites esenciales (EO) se usan para manejar insectos plagas. Su eficiente combinación podría mejorar la eficacia y ampliaría su aplicabilidad. Para integrarlos ecológicamente en un manejo de plagas que involucre la combinación EPNs-EO, su compatibilidad debe ser establecida en ensayos de laboratorios. La interacción de EPNs y EO varía con la especie de nematodos y la composición química del aceite. Se determinó el efecto letal de 11 componentes principales de aceites esenciales sobre Heterorhabditis amazonensis (cepa HC1, Cuba). Los juveniles infectivos (IJ) emergidos de H. amazonensis fueron expuestos a los componentes de aceites en soluciones [0.5 % en TrixtonX 100 (0.5 %)] durante 24 horas, utilizando un bioensayo de inmersión en placas de 96 pocillos. Carvacrol, eugenol, linalol y timol fueron altamente tóxicos y mataron al 52.7, 67.6, 97.4 y 100 % de los nematodos, respectivamente. La presencia del grupo hidroxilo libre en sus estructuras químicas podría estar asociada a esta acción. Para 1,8-cineol, limoneno, canfor y metil chavicol, un efecto negativo limitado (mortalidad< 20 %) sugiere la posibilidad del su uso combinado si la duración del contacto directo es reducida o si EO y EPN son aplicados secuencialmente. La exposición a canfeno, p-cymeno y piperitona no afectó significativamente a H. amazonensis. Los resultados sugieren que EPN pueden ser compatibles con aceites esenciales que contengan esos componentes y pudieran mezclarse y aplicarse simultáneamente para reducir costos de aplicaciones. Estos podrían ofrecer alternativas efectivas para el manejo sostenible de plagas en banano.
Essential oils may be an alternative source for nematode control products. Very little work has been done to consider their potential for pest management in bananas and plantains fields. The initial studies must be developed in vitro. The nematicidal activity of essential oils from Cuban types of Ocimum tenuiflorum L., Ocimum gratissimum L. and Ocimum basilicum var. genovese L. was evaluated on second-stage juveniles (J2) of Meloidogyne incognita isolated from Musa sp. The essential oils were obtained by hydrodistillation using Clevenger equipment from plants grown in Cuba. Biological activity of the oils aqueous solution [1 % in acetone-Tween 20 (2-0.1)] was performed by an immersion bioassay in 96-microwell plates. The three Ocimum oils showed a nematicidal activity when compared to the control treatment, and dead nematodes usually showed an extended shape. After 24 h of exposure, a strong lethal activity was produced by O. tenuiflorum oil, that caused 96% of mortality and was a fast acting oil. The essential oils of O. gratissimum and O. basilicum var. genovese showed little or no activity (11% and 0% mortality, respectively) at 24 h. Their toxic/lethal effect increased and killed up to 100 % of M. incognita juveniles at the second assessment (48 h). These Ocimum oils might be good candidates for development of botanical nematicides. Further research is required for their practical application in the treatment of infested corms or suckers, providing new methods for nematode management in Musa crops.
Los aceites esenciales pueden ser fuente alternativa de productos para el control de nematodos. Escasos estudios se realizaron para considerar su potencial en el manejo de plagas en campos de banano y plátano. Los estudios iniciales deben ser realizados in vitro. La actividad nematicida de aceites esenciales de tipos cubanos de Ocimum tenuiflorum L., Ocimum gratissimum L. y Ocimum basilicum var. genovese L. fue evaluada contra juveniles de segundo estadio (J2) de Meloidogyne incognita aislada de Musa sp. Los aceites esenciales se obtuvieron de plantas que crecen en Cuba por hidrodestilación utilizando un equipo Clevenger. La actividad biológica de los aceites en solución acuosa [1% en acetona-Tween 20(2-0.1)] fue evaluada en un bioensayo de inmersión en placas de 96 pocillos. Los tres aceites de Ocimum mostraron acción nematicida, comparados con los controles. Los nematodos muertos mostraron una forma extendida. Después de 24 h de exposición, una fuerte actividad letal se produjo por el aceite de O. tenuiflorum, causando 96% de mortalidad y ese fue el aceite con más rápida acción. Los aceites esenciales de O. gratissimum y O. basilicum var. genovese mostraron poca o ninguna actividad (11% y 0% de mortalidad, respectivamente) a 24 horas. Su efecto tóxico letal aumentó y mató al 100% de los juveniles de M. incognita en la segunda evaluación (48 h). Estos aceites pudieran ser buenos candidatos para el desarrollo de nematicidas botánicos. Investigación posterior se requiere para su aplicación práctica en el tratamiento de cormos o hijos infestados, proveyendo nuevos métodos de manejo de nematodos en Musa spp.
Tropical Race 4 (TR4) of Fusarium oxysporum f. sp. cubense (FOC) is a threat to the production of plantains and bananas in Latin America due to its devastating effect and difficult control. Based on these antecedents, in RealStrong AgriCulture Innovention, Philippines, the strain MV 020013 of T. asperellum (Ta.13), obtained by National Center for Plant and Animal Health (CENSA) in Cuba, was evaluated against a FOC-TR4 isolate, by the dual culture technique during 12 days at 28 ° C, in PDA culture medium. The percentage of inhibition of the pathogen growth in the co-culture was calculated, compared to that of a control without the antagonist. This strain of T. asperellum showed high efficacy in the control of this pathogen. At six days of culture, the percentage of FOC TR4 inhibition was 55.6%, and at 12 days it completely inhibited the growth of the Fusarium colony, overgrowing it. This showed the presence of mycoparasitism, and possibly the release by the antagonist of metabolites toxic to the plant pathogen. This result demonstrates the potential of the strain Ta. 13 of T. asperellum against the causal agent of Panama Disease TR4. This promising strain will be evaluated to determine the form of application, dose and efficacy in the control of this disease, in field conditions.
La Raza 4 Tropical (R4T) de Fusarium oxysporum f. sp. cubense (FOC) es una amenaza para la producción de plátanos y bananos en Latino América por su efecto devastador y difícil control. En base a estos antecedentes, en RealStrong AgriCulture Innovention, Filipinas, se evaluó la cepa MV 020013 de T. asperellum (Ta.13) obtenida por el Centro Nacional de Sanidad Agropecuaria (CENSA), Cuba, frente a un aislado de FOC - R4T, por la técnica de cultivo dual durante 12 días a 28°C, en medio de cultivo PDA. Se calculó el porcentaje de inhibición del crecimiento del patógeno en el co-cultivo, respecto al control sin el antagonista. Esta cepa de T. asperellum mostró alta eficacia en el control de este patógeno. A los seis días de cultivo el porcentaje de inhibición de FOC R4T fue de 55,6 %, y a los 12 se inhibió completamente el crecimiento de la colonia de Fusarium, sobrecreciendo la misma. Esto evidencia la presencia de micoparasitismo y posiblemente la liberación, por parte del antagonista, de metabolitos tóxicos al fitopatógeno. Este resultado demuestra el potencial de la cepa Ta. 13 de T. asperellum frente al agente causal del Mal de Panamá R4T. Esta cepa promisoria serà evaluada para determinar la forma de aplicación, dosis y eficacia en el control de esta enfermedad en condiciones de campo
Banana and plantains are damage by weevils (Cosmopolites sordidus and Metamasius spp.). The first specie is more important as pest and its larvae are the most destructive stage, causing numerous galleries in corms. The adults have nocturnal habits and moving to rhizomes of harvested plants and other Musa tissues by attractiveness of host plant volatiles. The monitoring of weevil populations was made, mainly, using pieces of pseudostem, cut and disposition in different shapes. In Cuba, two types of traps were evaluated and both capture weevils, but the Modified disc trap, was more effective. In each hectare, the farmers should place between 4 to 10 traps. Trap 1: Modified Disc trap, by cutting the pseudostem of harvests plants at 10 to 30 cm from the soil surface and making several cuts, like chessboard, and covering with a banana leaf. The weevils were collected frequently. Trap 2: Wedge-type, made by cutting in harvested plants fractions of pseudostem; cut in the pseudostem a wedge-shaped and put leaves between fractions to facilitate insects’ entry. Some other trap´s types were evaluated in other part of the world, such as: Trap 3: Root tile trap, prepared with half of a piece of pseudostem of approximately 60 cm length, cut in two parts in the longitudinal direction, with pieces of pseudostem that must be overlaid and placed near the plant. In Africa, some studies report that senesced banana leaf material was highly attractive to weevils but the pseudostem are the traps amply used in the world
Bananas y plátanos son dañados por picudos (Cosmopolites sordidus y Metamasius spp.). La primera especie es más importante, sus larvas son muy destructivas causando galerías en cormos. Los adultos tienen hábitos nocturnos y se mueven hacia los rizomas de plantas cosechadas y otros tejidos de Musa por atracción de los volátiles. El monitoreo de los picudos se hizo, fundamentalmente, utilizando fragmentos de pseudotallos, cortados y dispuestos en diferentes formas. En Cuba, dos trampas se evaluaron y capturaron picudos, la trampa de disco modificado siendo la más efectiva. En cada hectárea, los agricultores deben colocar 4-10 trampas. Trampa 1: Disco modificado, por el corte de pseudotallos de plantas cosechadas a 10-30 cm de la superficie del suelo, y se hace numerosos cortes conformando un tablero de ajedrez y luego se cubre con hojas. Los picudos se colectan frecuentemente. Trampa 2: Tipo de cuña, conformada por cortes en fracciones de pseudotallos de plantas cosechadas donde se hace un corte al pseudotallo en forma de cuña, se coloque una hoja entre las fracciones para facilitar la entrada de los insectos. Algunos otros tipos de trampas se evaluaron en otras partes del mundo, tales como la Trampa 3: trampa de embaldosar raíces, preparada con una pieza de pseudotallo de unos 60 cm de longitud, cortada en dos pedazos longitudinalmente, que se colocan en la base de una planta. En África, algunos estudios informaron que las hojas senescentes de banana fueron altamente atractivas para los picudos, pero los pseudotallos son las trampas usadas ampliamente en el mundo.
The endophytic fungi P. chlamydosporia (strain IMI SD 187) and T. asperellum (strain 13), both commercial products from National Center of Plant and Animal Health (Cuba), can be incorporated into the system of banana/plantain vitroplants, achieving better adaptation, growth stimulation and protection against Fusarium spp. Trichoderma asperellum is prepared in suspension (10^9 spores) for roots immersion (5 min), before planting in trays with substrates. Pochonia chlamydosporia, active ingredient of commercial product KlamiC®, can be use in substrate/soil and root treatments. Soil or substrate must be prepared with P. chlamydosporia, mix 1 kg of KlamiC with 1 m³ of soil or substrate. Each vitroplants (take from the rooting phase in MS medium) are sow in 47 x 69 cm polypropylene trays with 70 small 5 x 5 x 5 cm alveoli containing 65 g of substrate. The trays are located in an acclimatization protected area, with black shading meshes in the roof and walls with 70% of light intensity. Two aerial irrigations must be applied per day, to maintain 80% of the field capacity in the substrate and relative environmental humidity between 85-95%. After 21 days, additional treatment with P. chlamydosporia can be applied. In this case, a suspension in water is prepared, dispersing the product manually for few minutes to release the chlamydospores. Subsequently, it is filtered and poured into a spray backpack, applying 6 ml of the suspension to each vitroplant, with a concentration of 5.6 x 10^5 chlamydospores per vitroplanta.
Los hongos endofíticos P. chlamydosporia (cepa IMI SD 187) y T. asperellum (cepa 13), ambos productos comerciales del Centro Nacional de Sanidad Agropecuaria (Cuba), pueden ser incorporados al sistema de vitroplantas de banana/plátano, produciendo mejor adaptación, estimulando el crecimiento y su protección frente a Fusarium spp. Trichoderma asperellum se prepara en suspensión (10^9 esporas) para la inmersión de raíces (5 min), antes de plantar en bandejas con sustratos. Pochonia chlamydosporia, ingrediente activo del producto KlamiC®, puede ser utilizado en tratamientos a sustratos/suelos y raíces. El suelo o sustrato debe prepararse con P. chlamydosporia mezclando 1 kg de KlamiC con 1 m³ de suelo/sustrato. Cada vitroplanta (tomada de la fase de enraizamiento en medio MS) son plantadas en bandejas de polietileno con 70 alveolos de 5x5x5 cm conteniendo cada uno 65 g de sustrato. Las bandejas de colocan para para su aclimatación en una área protegida con malla negra en techo y paredes con 70 % de intensidad luminosa. Se deben aplicar dos riegos aéreos por día para mantener la humedad del sustrato a 80 % de capacidad de campo y una humedad relativa de 85-95 %. Transcurridos 21 días, se hace un tratamiento adicional con P. chlamydosporia. En este caso, se prepara una suspensión acuosa desintegrando manualmente el producto durante unos minutos para liberar las clamidosporas. Subsecuentemente, la solución se filtra y se coloca en una bomba asperjadora de espalda y 6 ml de suspensión se aplica a cada vitroplanta, con una concentración de 5,6 x 10^5 clamidosporas por vitroplanta.
Weeds compete with crops for water, nutrients and sunlight. In banana/plantain, in weeds infested fields, the yield decrees. Additionally, weeds are host for pest such as plant parasitic nematodes (PPN), important noxious organisms for Musa spp. One tactic for PPN management is the control their host weed. In tropical and subtropical conditions, several weeds plants help to maintained the PPN in fields. These type of plants have different common names, but the information using scientific name, bring to the farmers’ opportunities to found information and pictures in web, in order to management its own lands. Weeds such as Acalypha spp., Achyranthes spp., Aeschynomene spp., Alternanthera sp., Amaranthus spp., Argemone mexicana, Bidens pilosa, Boehmeria spp., Boerhavia spp.,Borreira laevis, Brachiaria subquadripara, Calopogonium caeruleum, Caperonia palustris, Capraria biflora, Chamaesyce hyssopifolia, Erysimum cheiri, Cissus sp., Commelina spp., Cynodon dactylon, Cyperus esculentus, Echinochloa colona, Emilia sonchifolia, Eryngium foetidum, Impatiens spp., Ipomoea spp., Jussiaea erecta, Lagascea mollis, Lepidium virginicum, Malachra alceifolia, Melochia pyramidata, Malvastrum coromandelianum, Mimosa pudica, Momordica spp., Panicum maximum, Parthenium spp., Paspalum spp., Peperonia pellucida, Petiveria alliacea, Phenax sonneratii, Phyllanthus amarus, Portulaca spp., Pseudelephantopus spicatus, Rivina humilis, Rottboellia exaltata, Setaria verticillata, Sida spp., Solanum spp., Soleirolia soleirolii, Tridax procumbes, Urochloa fasciculata and Xanthium chinese must be controlled in banana/plantain fields
Las malezas compiten con cultivos por agua, nutrientes y luz. En banana/plátano los rendimientos disminuyen en campos infestados de malezas; adicionalmente, son hospedantes de nematodos parásitos de plantas (NPP), importantes organismos nocivos para Musa spp. Una táctica para manejar NPP es el control de malezas hospedantes. En el trópico y subtrópico, numerosas malezas ayudan a mantener los NPP en campo. Esas plantas tienen diferentes nombres comunes pero la información, utilizando los nombres científicos, ofrece a los agricultores la oportunidad de encontrar información e imágenes en la web, para manejarlas en sus propias tierras. Malezas como Acalypha spp., Achyranthes spp., Aeschynomene spp., Alternanthera sp., Amaranthus spp., Argemone mexicana, Bidens pilosa, Boehmeria spp., Boerhavia spp.,Borreira laevis, Brachiaria subquadripara, Calopogonium caeruleum, Caperonia palustris, Capraria biflora, Chamaesyce hyssopifolia, Erysimum cheiri, Cissus sp., Commelina spp., Cynodon dactylon, Cyperus esculentus, Echinochloa colona, Emilia sonchifolia, Eryngium foetidum, Impatiens spp., Ipomoea spp., Jussiaea erecta, Lagascea mollis, Lepidium virginicum, Malachra alceifolia, Melochia pyramidata, Malvastrum coromandelianum, Mimosa pudica, Momordica spp., Panicum maximum, Parthenium spp., Paspalum spp., Peperonia pellucida, Petiveria alliacea, Phenax sonneratii, Phyllanthus amarus, Portulaca spp., Pseudelephantopus spicatus, Rivina humilis, Rottboellia exaltata, Setaria verticillata, Sida spp., Solanum spp., Soleirolia soleirolii, Tridax procumbes, Urochloa fasciculata y Xanthium chinese deben ser controladas en campos de banana/plátano.
The banana weevil is one of the most important pests in banana/plantain crops, in Africa, Latin America and Caribbean. Its attack plants at different stages of their development. The larvae cause the greatest damage, forming galleries or tunnels in the corms, which favor the entry of other pathogens (fungi, bacteria), weakening them and shorten their useful life. The pest diminishes yields considerably. We measured losses in Latin-America and Caribbean around 30 to 60 % of yields. In susceptible cultivars, losses in the harvest may exceed 50 %, even reaching 100%, when no management measures are established. Farmers must be aware that the weevil dissemination is by infested planted material. When farmers use agamic seeds, we recommend their peeling, discarding affected tissues and applying disinfection by using hot water (50ºC, 20 min or 100ºC, 10-20 sec). We recommend a monitoring that may be developed using a variable number of traps (with or without pheromones) per hectare. Also, this tactic may be used to reduce adults. Pest management propositions include: the use of plants obtained from tissue cultures which, in addition, will be free of pests, and cleaning the banana trees, eliminating leaf debris around seedlings and pieces of pseudo-stems. The use of biological control agents and natural enemies reduces the populations of the weevil in the plantations. Appropriate training for personnel linked to plantations would ensure proper management of this pest. Many biological control agents have been evaluated in different situations, such as ants, entomopathogenic nematodes and fungi. In project MUSA we are actually looking for new natives isolates of entomopathogens and other methods of management, based on plant extracts.
El gorgojo o picudo del banano es una de las plagas más importantes en cultivos de banano/plátano en África, América Latina y el Caribe. Ataca las plantas en diferentes etapas de desarrollo. Las larvas causan el mayor daño, formando galerías o túneles en los cormos que favorecen la entrada de otros patógenos (hongos, bacterias), que las debilitan y acortan su vida útil. La plaga disminuye mucho los rendimientos. Hemos medido pérdidas en América Latina y el Caribe desde 30 hasta 60% de los rendimientos. En cultivares susceptibles las pérdidas de cosecha pueden superar el 50%, llegando al 100% cuando no se aplican medidas de manejo. Los agricultores deben saber que la diseminación del gorgojo es por plantulas infestadas. Cuando los agricultores usan semillas agámicas, se recomienda pelar y desechar los tejidos afectados y aplicar desinfección con agua caliente (50ºC, 20 min o 100ºC, 10-20 sec). Se recomienda un monitoreo utilizando un número variable de trampas (con o sin feromonas) por hectárea. Además esta táctica puede usarse para reducir los adultas. Las propuestas de manejo incluyen el uso de plantas obtenidas de cultivos de tejidos que, además, estarán libres de plagas, y limpieza de los plátanos, eliminando restos de hojas en plántulas y trozos de pseudo-tallos. El uso del agentes de control biológico y enemigos naturales reduce las poblaciones del gorgojo en las plantaciones. La capacitación adecuada para el personal vinculado a las plantaciones garantiza el manejo adecuado de la plaga. Muchos agentes de control biológico se evaluaron en diferentes situaciones como hormigas, nematodos entomopatógenos y hongos. En el projecto MUSA buscamos nuevos aislados nativos de entomopatógenos y otros métodos de manejo, basados en extractos de plantas.
Panama disease is caused by the soil fungus Fusarium oxysporum f. sp. cubense The race present in the Canaries is Subtropical Race 4. The damage is due to the obstruction of the vascular bundles, preventing the circulation of sap, so the plants wither and die. It is found in all areas of the Canary Islands, but manifests itself in stands or foci, especially on farms with sprinkler irrigation and acid, heavy and cold soils. The symptoms appear at the end of winter. The old leaves begin to yellow, forming the so-called "yellow veins", which then extend to the younger leaves. The vascular bundles are necrotic (it is appreciated when cutting). In the petiole of the leaves tend to appear elongated spots of pink and the plants can get to crack at the base of the pseudostem. Its development is associated with an excess of irrigation, and the poor drainage of some "sorribas" (orchards built with soil brought from other places). To prevent the work and management from spreading the disease on the farm, tools (jig bars, knives, machetes ...) are recommended specifically for the affected plants and then disinfected (by bleach or blowtorch) after each use. Do not move the plant material, or plow the earth. It is recommended to apply lime around the plants, to disinfect and raise the pH. It is necessary to adjust technically both the irrigation dose and the nitrogen supply, and to carry out zinc and iron applications in winter (at a dose of 3 gr / plant). The search for endophytic fungi present in healthy plants from infected orchards, as antagonists of Fusarium to be tested in the laboratory for subsequent application in the field, are an interesting alternative to reduce damage.
El Mal de Panamá está causado por el hongo de suelo Fusarium oxysporum f. sp. cubense. La raza presente en Canarias es la Raza 4 Subtropical. El daño se debe a la obstrucción de los haces vasculares, impidiendo la circulación de savia, por lo que las plantas se marchitan y mueren. Está en todas las zonas de Canarias, pero se manifiesta en rodales o focos, especialmente en fincas con riego por aspersión y suelos ácidos, pesados y fríos. Los síntomas aparecen al final del invierno. Las hojas viejas comienzan a amarillear, formando las llamadas “vetas amarillas”, que luego se extienden a las hojas más jóvenes. Los haces vasculares se necrosan (se aprecia al corte). En el pecíolo de las hojas suelen aparecer manchas alargadas de color rosado y las plantas pueden llegar a rajarse por la base del pseudotallo. Su desarrollo está asociado a un exceso de riego, y al mal drenaje de algunas “sorribas” (huertas construidas con tierra traída de otros lugares). Para evitar que las labores y manejo extiendan la enfermedad por la finca, se recomienda utilizar herramientas (barretas de deshijado, cuchillos, machetes…) específicas para las plantas afectadas y desinfectarlas (lejía o soplete) después de cada uso. No se debe mover el material vegetal, ni arar la tierra. Se recomienda aplicar cal alrededor de las plantas, para desinfectar y subir el pH. Hay que ajustar al mínimo posible técnicamente tanto la dosis de riego como el aporte de nitrógeno, y realizar en invierno aplicaciones de zinc y hierro (a una dosis de 3 gr/planta). La búsqueda de hongos endófitos presentes en las plantas sanas de huertas infectadas, y que sean antagonistas de Fusarium y su testaje en laboratorio y posterior aplicación en campo, es una alternativa interesante para disminuir los daños.
A number of plant parasitic nematodes affect banana and plantain across sub Saharan Africa. Radopholus similis (burrowing nematode) has traditionally been the most damaging, but Pratylenchus spp. (lesion nematodes) are increasingly becoming more of a threat, especially in West Africa. Other important species include Helicotylenchus multicinctus (spiral nematode) and Meloidogyne spp. (root-knot nematodes), while Hoplolaimus pararobustus (lance nematode) and Rotylenchulus spp. (reniform nematodes) are less common but damaging when present in high densities. All these nematodes occur mostly as mixed infections and rarely in isolation. They are present across Africa in all the main banana and plantain growing areas, where they pose a major threat to production. Affected plants are therefore less able to access nutrients and water. This is leads to smaller bunch yields but more importantly, reduced plant anchorage due to weakened root systems leads to the toppling over of heavily affected plants, especially during storms and strong wind, with total loss of unripe bunches. As nematodes are mostly transferred on infected planting material (suckers), the exchange of infected planting material between smallholder farmers, means that most farms are nematode-infested. They can also infect healthy plants that are planted into infested fields. The use of uninfected, healthy planting material is strongly advised to help overcome nematode problems. In addition, we are assessing the use of beneficial microorganisms for the biological control of these parasites.
Varios nematodos parásitos de plantas afectan el banano y el plátano en el África Sub Sahariana. Radopholus similis (nematodo excavador) ha sido siempre el más dañino, pero Pratylenchus spp. (nematodos da las lesiones) son cada vez más una amenaza, especialmente en África occidental. Otras especies importantes son Helicotylenchus multicinctus (nematodo espiral) y Meloidogyne spp. (nematodos agalladores), mientras Hoplolaimus pararobustus (nematodo de la lanza) y Rotylenchulus spp. (nematodos reniformes) son menos comunes pero dañinos si estan en altas densidades. Todos estos nematodos se presentan principalmente como infecciones mixtas y rara vez de forma aislada. Son presentes en todas las áreas principales de cultivo de banano y plátano en África, donde son una gran amenaza para la producción. Las plantas afectadas son menos capaces de acceder a los nutrientes y al agua. Esto conduce a un menor rendimiento de los racimos, pero lo que es más importante, la reducción del anclaje de la planta debido a las raíces debilitadas provoca el derrumbe de las plantas muy afectadas, especialmente durante las tormentas y vientos fuertes, con la pérdida total de los racimos inmaduros. Debido a que los nematodos se transfieren a material de siembra infectado (brotes), el intercambio de material de siembra infectado entre pequeños agricultores significa que la mayoría de las granjas están infestadas de nematodos. Ellos también pueden infectar plantas sanas que se siembran en campos infestados. Se recomienda firmemente el uso de material de siembra sano y no infectado para ayudar a superar los problemas de nematodos. Además, estamos evaluando el uso de microorganismos beneficiosos para el control biológico de estos parasitos.
Enset is closely related to banana and one of the most important food crops in Ethiopia. It is essential for food security, socio-economic wellbeing with important cultural value for peoples of south and west Ethiopia. Its cultivation faces threats from several diseases caused by bacteria, fungi and nematodes as well as environmental conditions such as drought. Many hundreds of varieties are in cultivation and some are more or less resistant to disease and/or drought than others. They also vary in agronomic traits, nutritional value and farmers or consumers attractiveness. Therefore we need to catalogue enset varieties and understand the patterns of genetic relatedness among them. This will inform selection of parent varieties to breed for improved disease resistance and other desireable traits. In the longer-term, these efforst will identify genetic markers associated with desireable traits, which can be exploited for marker-assisted breeding. This non-GMO approach is faster and more cost-effective than traditional breeding. Knowledge of genetic identity of enset varieties is needed for design and set up of field trials with growth-promoting and biological control agents. We used high-throughput DNA sequencing to characterise 15 enset varieties and could identify hundreds of genetic differences that can be used to cheaply and efficiently genotype many enset accessions. This revealed discrepancies between cultivar names and their genetic identities. We also identified high levels of genetic variation in wild enset (Erpha), a valuable resource for introgression into edible cultivated varieties.
El enset es una planta proxima al banano y uno de los cultivos alimentarios más importantes de Etiopía. Es esencial para la seguridad alimentaria, el bienestar socioeconómico con un valor cultural importante para los pueblos del sur y el oeste de Etiopía. Su cultivo enfrenta enfermedades causadas por bacterias, hongos y nematodos, así como condiciones ambientales como la sequía. Muchos cientos de variedades se cultivan y algunas son más o menos resistentes a enfermedades y/o sequías. También varían en caracteres agronómicos, valor nutricional y atractivo para los agricultores o consumidores. Por eso se necesita catalogar las variedades de enset y comprender los patrones de relación genética entre ellas. Esto informará la selección de variedades parentales para mejorar la resistencia a enfermedades y otros rasgos deseables. A más largo plazo, estos esfuerzos identificarán los marcadores genéticos asociados con rasgos deseables, que se pueden explotar para la reproducción asistida por marcadores. Este enfoque no OGM es más rápido y rentable que la reproducción tradicional. El conocimiento de la identidad genética de las variedades de ensets se necesita para diseñar e implementar ensayos de campo con promotores de crecimiento y control biológico. Usamos secuenciación de ADN de alto rendimiento para caracterizar 15 variedades e pudimos identificar cientos de diferencias genéticas que pueden utilizarse para genotipar de forma económica y eficiente grandes números de accesiones. Esto ha revelado discrepancias entre los nombres de cultivares y su identidad genética. También identificamos altos niveles de variación genética en ensets silvestres (Erpha), un recurso valioso para la introgresión en variedades cultivadas comestibles.
The banana weevil, Cosmopolites sordidus, is the most damaging coleopteran pest of banana in sub-Saharan Africa (SSA). It is dispersed mainly by infested planting material. Yield losses higher than 40% can be due to this pest. Adult weevils are nocturnal and active mostly at night, sheltering during the day in or around corms or between the leaf sheaths. They also occurr in soil or under plant debris. The adults can survive without feeding up to 2 months, but need to be moist as they can succumb to desiccation within days. Under favorable conditions they can live for over a year. The lifecycle from egg to adult takes 5-7 weeks. Adults have a sex ratio of 1:1. The females lay 1- 4 eggs per week into corm and lower pseudostem cavities they excavated. Hatched larvae tunnel their way into the corm as they feed and grow. Mature larvae migrate towards the corm surface where they pupate in an oval chamber. Plant damage results from the larvae tunneling in the corm and pseudostem. Tunneling weakens the basal corm-pseudostem junction, which collaps mostly on fruit bearing plants. Infestation disrupts nutrient and water uptake on young plants. Removing fallen stems helps to reduce weevil infestations but may be unpractical. Baited pheromone traps are effective but infrequently available to SSA smallholders. Sliced pseudostems are used as traps, although labor intensive due to daily collections. Treating traps with antagonists such asthe fungus Beauveria bassiana is a possible management strategy, but needs long term and consistent use. An alternative is through plants colonization by endophytes to infect larvae, evaluated in project MUSA. Research for the pest management with plant resistance is also underway.
El picudo Cosmopolites sordidus es el coleóptero más dañina del banano en el África Sub-Sahariana (SSA). Se dispersa principalmente por material de plantación infestado. Pérdidas superiores al 40% pueden deberse a esta plaga. Los adultos son nocturnos y activos de noche, quedandose en el día en cormos o entre las hojas. También estan en el suelo o debajo de residuos vegetales. Los adultos sobreviven sin alimentarse hasta 2 meses, pero necesitan estar húmedos, sucumbiendo al seco en unos días. En condiciones favorables pueden vivir más de un año. El ciclo de vida del huevo al adulto toma de 5 a 7 semanas. Las hembras ponen de 1 a 4 huevos por semana en cavidades excavadas en el cormo y pseudostema inferior. Las larvas se abren camino en el cormo mientras se alimentan y crecen. Las larvas maduras migran hacia la superficie del cormo, donde se pupan en una cámara ovalada. El daño resulta de los túneles en el cormo y pseudoestema. La tunelización debilita la unión basal del pseudoestema, que a menudo colapsa en plantas con frutos. En plantas jovenes la infestación altera la absorción de nutrientes y agua. Eliminar los tallos caídos ayuda a reducir las infestaciones, pero es poco práctico. Las trampas con feromonas son efectivas pero a menudo no son disponibles para los pequeños propietarios en SSA. Pseudoestemas cortados se utilizan como trampas, pero requieren mano de obra por las recolecciones diarias. Tratar trampas con antagonistas como el hongo Beauveria bassiana es un posible manejo, pero necesita un uso constante y a largo plazo. Una alternativa es la colonización de plantas por endófitos para infectar larvas, evaluada en el proyecto MUSA. La investigación para el manejo de plagas con plantas resistentes también está en marcha.
Latin America and the Caribbean (LAC), although they are not the center of origin of banana, dominate the global banana economy with seven countries in the top 10 banana exporting nations. Therefore, banana and plantains are key crops for LAC for both food security and income generation. The bulk of production is based on the dessert banana Cavendish, followed by plantains and other dessert and cooking types. Currently, almost 100% of the export production comes from Cavendish varieties like Grande Naine, Williams and Valery, produced in large-scale monoculture plantations. Unlike their wild progenitors, these bananas are susceptible to the black sigatoka and nematodes. Hence, they are treated by air with high amounts of fungicides while nematodes are controlled by nematicides. In the absence of suitable control methods, banana plants are more exposed to pathogens and pests and this is aggravated by the higher prevalence induced by temperatures and changes in rainfall patterns. Efforts are underway to breed bananas for resistance to black sigatoka and nematodes, and to the upcoming Fusarium wilt threat, known as Panama disease. While all current efforts are geared towards the use of pesticides and breeding, new research focusses on priming bananas plants with beneficial microorganisms to accelerate growth but also to induce resistance. Therefore, experiments are conducted on biological ways to treat banana plants via inoculation with non-pathogenic and beneficial bacteria and fungi, supported by the EU funded project MUSA. By the end of the project we will be able to recommend novel management practices based on biocontrol agents and useful microorganisms, integrated with the germplasm lines currently cultivated.
América Latina y el Caribe, aunque no sean el centro de origen del banano, incluyen siete países entre las 10 principales paises exportadores de banano. Por eso el banano y los plátanos son cultivos clave tanto para la seguridad alimentaria como la generación de ingresos. La mayor parte de la producción se basa en el dessert banano Cavendish, seguido de plátanos y otros para postres y cocina. Hoy, casi el 100% de la exportación proviene de variedades Cavendish como Grande Naine, Williams y Valery, por monocultivos de gran escala. A diferencia de sus progenitores silvestres, estos bananos son susceptibles a la sigatoka negra y a nematodos. Por eso, son tratados por el aire con altos niveles de fungicidas, mientras por los nematodos se aplican nematicidas. En ausencia de métodos de control adecuados, las plantas están más expuestas a patógenos y plagas y esto se agrava por la mayor prevalencia debida a las temperaturas y cambios en lluvias. Se están realizando esfuerzos para producir bananos con resistencia a la sigatoka negra, a los nematodos y a la amenaza de la marchitez por Fusarium, llamada enfermedad de Panamá. Siendo el manejo actual basado en el uso de pesticidas y la selección, la nueva investigación mira a cebar plantas de banano con microorganismos beneficiosos para acelerar su crecimiento, y también inducir resistencia. Por eso se llevan a cabo ensayos sobre métodos biológicos para tratar plantas con la inoculación de bacterias y hongos no patógenicos y beneficiosos, con el apoyo del proyecto MUSA, financiado por la UE. Al final del projecto podremos recomendar nuevas practicas de manejo basadas en el uso de agentes de biocontrol y otros microrganismos utiles, integrados en las lineas de germoplasma actualmente cultivadas.
Many plant parasitic nematodes affect banana and plantain crops in Latin America. The major pests are Radopholus similis, the root-knot nematode Meloidogyne spp., Pratylenchus spp. and Helicotylenchus multicinctus. Radopholus similis (the burrowing nematode) and Pratylenchus spp. (the lesion nematodes) are endoparasitic migratory, living inside roots. Root-knot nematodes are endoparasitic and sedentary, found only as juveniles in soil. Helicotylenchus multicinctus is ectoparasitic, penetrating superficial root cells from outside, to assume their content. Surveyes data show that all these nematodes are present in the main export-oriented crops in Costa Rica and other countries, being limiting factors for productivity and farmers' income. Most severe damages are due to Radopholus similis which induces uprooting by weakening the root system. Attacked roots show dark, black areas due to colonization by fungi and bacteria, losing the capacity to anchor the plants to soil, that fall when exposed to winds. Preventive measures recommended for management and control consider planting material exempt of nematodes, introduced in areas where the pests were not previosuly detected. However, this situation may only be encountered in new plantations. Crops already infested by one or more nematodes depend on chemical treatments with nematocides. In MUSA we are testing alternative methods of control based on beneficial soil microorganisms such as endophytes and biocontrol agents. They benefit farmers because they are safer and have no environmental impact, sustainig banana productivity with lower application costs.
Muchos nematodos parásitos de plantas afectan cultivos de banano y plátano en América Latina. Las plagas principales son Radopholus similis, el nematodo agallador Meloidogyne spp., Pratylenchus spp. y Helicotylenchus multicinctus. Radopholus similis (el nematodo excavador) y Pratylenchus spp. (nematodos de la lesión) son migratorios endoparasitarios, que viven en las raíces. Los nematodos agalladores son endoparasitarios y sedentarios, y solo los juveniles estan en el suelo. Helicotylenchus multicinctus es ectoparasitario, penetrando las células de la raíz desde el exterior para asumir su contenido. Los muestreos indican que estos nematodos son presentes en los principales cultivos de exportación de Costa Rica y otros países, bajando la productividad y el ingreso de los agricultores. Los daños más graves se deben a Radopholus similis, que induce el desarraigo debilitando las raíces. Las que son atacadas muestran áreas oscuras y negras debido a colonias de hongos y bacterias, pierdiendo la capacidad de anclar la planta al suelo, que cae si se expone a vientos. Las medidas preventivas recomendadas por el manejo y el control consideran material de plantación exente de nematodos, introducido en áreas donde las plagas no se detectaron previamente. Pero esta situación se encuentra solo en nuevas plantaciones. Los cultivos ya infestados por uno o más nematodos dependen de tratamientos químicos con nematocidas. En MUSA estamos probando métodos alternativos de control basados en microorganismos benéficos del suelo, como los endófitos y agentes de control biológico. Benefician a los agricultores porque son más seguros y no tienen impacto ambiental, manteniendo la productividad del banano con menores costos de aplicación.
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