GENERALIDADES DE LA TRANSMISIÓN DE BACTERIAS POR SEMILLAS

Las bacterias se encuentran ampliamente distribuidas en la naturaleza, son microorganismos Procariontes, pertenecen al Dominio Bacteria, con dos Reinos, propuestos en base a las secuencias comparativas de ARN16S ó 18S:

Todas las bacterias fitopatógenas son aerobias, y algunas anaerobias facultativas. Se multiplican asexualmente por bipartición. Su crecimiento depende de factores nutritivos, temperatura, humedad y pH. Ocasionan diversas enfermedades en plantas con síntomas como: marchitez, pudriciones suaves, manchas en los distintos órganos vegetales; además, se asocian con las estructuras vegetales de reproducción sexual y asexual.

Se considera que las bacterias son transmitidas por semilla cuando son llevadas sobre o dentro de ésta, penetran en sus tejidos y permanecen en estado de reposo, de modo que al sembrar las semillas, la infección en la nueva planta provendrá de la semilla infectada; es el caso del tizón común del frijol (Xanthomonas campestris pv. phaseoli) y de la mancha angular de las cucurbitáceas (Pseudomonas syringae pv. lachrymans). Otras bacterias infestan a la semillas a nivel superficial ó están mezcladas con ellas, como: Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis en chile, Pseudomonas syringae pv. lachrymans en melón y Xanthomonas campestris pv. campestris en col, sin que esto signifique que las semillas transmitan la enfermedad a la siguiente generación de plantas, aunque puede favorecer su desarrollo en las áreas de siembra.

Las bacterias penetran a las semillas a través de la pared del ovario, del pericarpio y de los tegumentos, es el caso de Xanthomonas campestris pv. phaseoli en frijol; por medio de la testa como Pseudomonas syringae pv. pisi en chícharo; por los haces vasculares como Xanthomonas campestris pv. phaseoli en frijol; ó a través del micropilo como Pseudomonas syringae pv. lachrymans en melón. Además, las bacterias pueden localizarse en el embrión como Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis en tomate; en el endospermo como Pseudomonas syringae pv. lachrymans en melón; en la testa, en el pericarpio o en el rafe como Pseudomonas syringae pv. pisi en chícharo.

La infección bacteriana puede ocurrir del nivel intra embrional a la infección sistémica o a las infecciones locales; o bien del nivel extra embrional a las lesiones locales como Xanthomonas campestris pv. phaseoli en frijol. En calabaza, Xanthomonas campestris pv. campestris llega a la semilla por el pedúnculo, silicua y funículo. En chícharo la invasión por Pseudomonas syringae pv. pisi ocurre a través de sépalos y del pedúnculo; migra a la semilla desde la vaina por el funículo y hasta el micropilo en la cubierta de la semilla. Hay invasión sistémica en la semilla de tomate o papa por Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus, Xanthomonas campestris pv. vesicatoria en chile y Pseudomonas syringae pv. lachrymans en pepino. Por otra parte, las bacterias son causantes del manchado de semillas de chícharo por Pseudomonas syringae pv. pisi; de la alteración de la viabilidad y del vigor de las semillas de frijol por Xanthomonas campestris pv. phaseoli.

Existen implicaciones epidemiológicas de las bacterias asociadas a semillas, las cuales pueden favorecer el desarrollo de enfermedades al sembrar semillas infectadas, por los siguientes atributos: a) transmisión prolongada, b) forma de supervivencia protegida e inóculo primario potencial, c) diseminación a grandes distancias y dispersión al azar, d) selección preferencial a cepas ó razas de patógenos y e) posibilidad de infecciones sinérgicas. En muchas ocasiones las bacterias asociadas a semillas no se pueden detectar a simple vista; por ello cuando se moviliza semilla de una región a otra, sin que se someta el material a cuarentena y sin que se efectúen las pruebas de sanidad correspondientes, se propicia el desarrollo de nuevas enfermedades.

Dichas enfermedades pueden ser explosivas y severas, si los hospedantes son susceptibles y si las condiciones ambientales son favorables. Por ejemplo, en California se ha calculado que con una población de 1 X 10⁷ ufc de Xanthomonas hortorum pv. carotae por g de semilla de zanahoria, es suficiente para iniciar una epifita, cuando prevalecen las condiciones ambientales adecuadas como lluvias y temperaturas de 25 a 30 °C.

Cuando se detecta la presencia de la enfermedad en un período crítico, tendrán que tomarse las medidas de control pertinentes. Para el control de las bacterias transmitidas por semillas se deben efectuar inspecciones de campo para determinar la sanidad de los lotes, especialmente cuando existan condiciones que propicien el desarrollo de enfermedades que puedan afectar drásticamente la producción de semilla.

BACTERIAS ASOCIADAS A SEMILLAS DE CEREALES

Los cereales (del latín Ceres, nombre de la diosa de la agricultura), son cultivos muy importantes para el hombre; aproximadamente el 75 % del total de la superficie cultivada del mundo está destinada a la producción de éstos. Las semillas de los cereales constituyen la fuente directa de dos tercios de la energía y proteína requerida por el hombre. Su valor alimenticio se expresa por su alto contenido de hidratos de carbono, principalmente en forma de almidón; además de: proteínas, lípidos, sales minerales y fibras.

En México se cultivan diferentes especies y variedades de cereales a lo largo del territorio nacional, el maíz (Zea mays L.) es el cereal cultivado que ocupa la mayor superficie a nivel nacional, seguido por el trigo (Triticum aestivum L.), el sorgo (Sorghum vulgare L.), la cebada (Hordeum vulgare L.), el arroz (Oryza sativa L.) y la avena (Avena sativa L.).

Existen diversas enfermedades bacterianas con potencial para su transmisión por semilla, asociadas a cereales de importancia económica en ciertas regiones y latitudes del mundo; las cuales no se encuentran reguladas para evitar su introducción en México o se encuentran en este proceso de regulación. Dentro de este contexto, se han citado infecciones de etiología bacteriana por ejemplo: Pseudomonas syringae pv. coronafaciens en avena y sorgo; Xanthomonas translucens pv. undolosa en trigo y cebada; Xanthomonas translucens pv. hordei en cebada; Xanthomonas campestris, Pseudomonas syringae pv. syringae y Dickeya zeae en maíz; Acidovorax avenae subsp. avenae en avena, maíz, cebada, sorgo, trigo y arroz; Erwinia rhapontici en trigo; Burkholderia andropogonis y Xanthomonas campestris pv. holcicola en sorgo y maíz, entre otras.

En México, en un estudio reciente, se detectaron Burkholderia gladioli, Pantoea ananatis y Acidovorax avenae subsp. avenae causando manchas foliares en un cultivar de maíz en el estado de Veracruz. Sin embargo, no se determinó el potencial de transmisión por semilla de estas bacterias, pero se informó de la aparición esporádica de estos síntomas en diferentes ciclos de cultivo. Se conoce que Burkholderia gladioli se asocia a semillas de arroz y avena, Pantoea ananatis a semillas de cebolla y Acidovorax avenae subsp. avenae a semillas de maíz.

La importancia económica de estas enfermedades varía entre región, país y continente. La transmisión y dispersión de bacterias por medio de la semilla, el alto riesgo que representa en la re-emergencia de enfermedades bacterianas o en la introducción de éstas a nuevas áreas de cultivo, resalta la importancia de contar con esquemas y protocolos de detección más rápidos y eficientes. Se considera que es muy difícil y poco probable determinar si un lote de semilla está completamente libre de bacterias que las infesten o las infecten. Sin embargo, si es posible certificar que un lote de semillas contiene un umbral por debajo de un nivel específico de infección, mediante el análisis de semillas y la inspección en el campo donde se producen. Lo anterior ha originado que en los últimos años se enfatice en el desarrollo de nuevos protocolos de detección con el objetivo de incrementar la sensibilidad y selectividad de diferentes técnicas, tanto de cultivo dependiente como independiente, para determinar la sanidad de semillas.

En el futuro, se considera necesario profundizar e incrementar el conocimiento de la interacción semilla-bacteria, principalmente en la biología de la infección de semilla por bacterias, en el proceso de colonización y su epidemiología. Así como en el desarrollo de nuevas pruebas en semillas combinando diferentes tecnologías, entender los umbrales de infección en relación al tamaño de muestra y la eficiencia de estas pruebas fitosanitarias.

BACTERIAS ASOCIADAS A SEMILLAS DE HORTALIZAS

En los últimos años, el cultivo de las hortalizas ha cobrado considerable importancia a nivel mundial. Durante el periodo 2000-2006, el campo mexicano produjo en promedio 9.33 millones de toneladas; entre el 2006 y 2010 el volumen creció 8.6 por ciento, lo que contempla el uso intensivo de insumos, en particular para la producción de semillas.

La privilegiada posición geográfica que tiene México, le permite contar con una riqueza de climas y ecosistemas que no solo le favorecen para producir hortalizas durante todo el año, sino también para cultivar alrededor de 70 variedades. Las diferentes hortalizas que se cultivan en México se clasifican en 7 grupos, entre las que destacan: semillas-granos (chícharo y ejote), frutos (tomates, chiles berenjena, sandía, melón y chayote), bulbos (ajo, cebolla, puerro y poro), hojas (col de bruselas, brócoli, espinaca, acelga y lechuga), tallos tiernos (achícora, endibias, escarola, apio y espárrago), pepónidas (calabacín, calabaza, pepino y chilacayote), raíces (zanahoria, rábano, remolacha de mesa, betabel, papas y papanabo) y flores comestibles (alcachofa, flor de calabaza, brócoli y coliflor).

Una de las características que tienen en común este grupo de hortalizas es que se propagan por semilla botánica, la cual tiene un papel relevante en la sanidad de los cultivos. La principal vía de diseminación y sobrevivencia de la mayoría de las bacterias que afectan a las hortalizas es por medio de la semilla; por consiguiente, antes de su compra y establecimiento, se debe tener la certeza de que han pasado por los mayores controles de sanidad.

Cuando las condiciones ambientales no son favorables para el crecimiento y la reproducción de las bacterias, la semilla no solo le brinda protección, sino también les ayuda a romper barreras, tanto naturales como legales, y llegar a lugares muy distantes de su punto de origen.

Es importante señalar que el porcentaje de transmisión de bacterias por semilla es bajo, generalmente oscila entre el 0.1 al 5 %; sin embargo, cuando las condiciones ambientales son propicias para la bacteria, basta una semilla infectada en un lote de 10,000 para causar pérdidas del 100 %, si no se toman las medidas sanitarias adecuadas. En aquellos cultivos donde se hace trasplante y se requieren prácticas agrícolas como: deshojado, deschuponado, podas, entre otras; se favorecerá la diseminación de patógenos si no se efectúa el control. Cuando se establecen semillas infectadas, los daños pueden presentarse desde la plántula hasta la planta adulta y se pueden manifestar como: pudriciones, manchas foliares, tizones, cancros, roñas, marchitamientos y sobrecrecimientos.

Las bacterias que afectan a las hortalizas pertenecen a los géneros: Pectobacterium, Dickeya, Pseudomonas, Xanthomonas, Burkholderia, Acidovorax, Curtobacterium y Ralstonia. Entre las cuales podemos citar:

Semillas-granos (Pseudomonas syringae pv. pisi y Xanthomonas campestris pv. phaseoli).

Frutos (Xanthomonas gardneri, Acidovorax avenae subsp. citrulli y Ralstonia solanacearum).

Bulbos (Pectobacterium carotovorum, Burkholderia cepacia y Pantoea ananatis).

Hojas (Xanthomonas campestris pv. campestris y Pseudomonas cichorii).

Tallos tiernos (Pseudomonas syringae pv. apii).

Pepónidas (Pseudomonas syringae pv. lachrymans y Xanthomonas campestris pv.cucurbitae).

Raíces (Xanthomonas hortorum pv. carotae, Pectobacterium carotovorum y Xanthomonas beticola).

Flores comestibles (Dickeya chrysanthemi).

MÉTODOS DE DETECCIÓN DE BACTERIAS EN SEMILLAS

Debido a la importancia económica internacional del rubro de producción de semillas; el diagnóstico de bacterias tiene gran trascendencia para que la producción de las diferentes especies llegue a buen término y en condiciones económicas favorables. El análisis de las semillas permite la detección oportuna de las bacterias asociadas a ellas; los tratamientos permiten protegerlas de dichos patógenos y, en algunos casos, erradicarlos.

Potencialmente, cualquier enfermedad bacteriana puede ser transmitida por semilla; generalmente las bacterias se encuentran infestando la superficie de las semillas, pero las que causan infecciones vasculares o sistémicas frecuentemente infectan las cubiertas o los tejidos internos de la semilla. Las bacterias que infestan semillas pueden mantenerse vivas durante un periodo de tiempo limitado, mientras que las bacterias presentes en el interior de las semillas son extraordinariamente longevas.

La detección de bacterias representa un filtro muy importante, por ello es necesario que el diagnóstico incluya varios métodos de detección con la sensibilidad y la eficiencia para determinar la presencia o ausencia de bacterias. La detección y diagnóstico de bacterias en semillas es un proceso difícil, ya que en muchas ocasiones se dispone de poca cantidad de semilla para analizar; además, el inóculo se encuentra en bajas cantidades infestando o infectando la semilla, generalmente los porcentajes de semilla contaminada son de 0.1 % o menos. Desafortunadamente, para muchas bacterias, los datos sobre las densidades de inóculo natural en las semillas y el número de semillas infectadas necesario para el desarrollo de la enfermedad en campo no están disponibles.

Dentro de los métodos utilizados se encuentran las técnicas tradicionales como son el aislamiento de las bacterias en cultivo in vitro y su caracterización fisiológica y bioquímica. La obtención de las bacterias a partir de semillas depende del porcentaje de recuperación de las mismas, de su liberación y de la reducción al mínimo de organismos saprófitos. Los métodos de aislamiento se deben enfocar en lograr el crecimiento de la bacteria aun teniendo un reducido número de células bacterianas. Para la obtención de las células bacterianas se utilizan diferentes técnicas como: agua destilada estéril, soluciones salinas a diferentes concentraciones, soluciones amortiguadoras enriquecidas con medio de cultivo y detergentes. Una vez aisladas las cepas bacterianas se realiza la caracterización del perfil fisiológico y bioquímico.

Actualmente se han desarrollado métodos muy sensibles, que ayudan en gran medida a la detección de bacterias aunque estas se encuentren en bajas concentraciones, como los métodos serológicos, particularmente ELISA y las técnicas moleculares como la PCR, con la secuenciación del producto resultante.

La técnica de ELISA (Ensayo de inmunoadsorción con enzimas conjugadas), se basa en la detección directa o indirecta de un antígeno sobre una fase sólida, mediante proteínas conocidas como anticuerpos, que en presencia de determinado sustrato producen una reacción de color, que puede ser medida con un espectrofotómetro. Esta técnica es confiable y rápida para la detección de bacterias debido al alto grado de sensibilidad que posee, pues su límite detección es de 10 bacterias por gramo de muestra. Sin embargo, durante la realización de la técnica se deben tener precauciones, ya que pueden presentarse reacciones con bacterias saprofitas y residuos vegetales y de los agroquímicos con los que vienen tratadas las semillas, lo que puede dar resultados falsos positivos.

La PCR (Reacción en Cadena de Polimerasa) es una de las técnicas más empleadas en la actualidad, con análisis a partir de una muestra de ADN, que contiene la secuencia que se desea amplificar. La cantidad de ADN necesaria para realizar tal amplificación es muy pequeña, de allí su principal ventaja. En la detección por PCR de bacterias en semilla, la muestra de ADN debe ser purificada o bien, realizar la extracción de ADN a partir del germinado de la semilla o de la bacteria aislada y en cultivo puro. Lo anterior para evitar que la reacción pueda ser inhibida por compuestos como el almidón procedente de la semilla.

REGULACIÓN EN EL MOVIMIENTO DE EXPORTACIÓN DE SEMILLAS

La legislación aplicable en materia fitosanitaria tiene especial transcendencia en el marco normativo agroalimentario y se convierte en un condicionante básico para la comercialización de los productos agrícolas mexicanos. Las medidas para proteger la sanidad de los vegetales, incluyen aplicar las medidas fitosanitarias de Leyes, Reglamentos, Prescripciones y Procedimientos establecidos por un determinado país para proteger la vida de las personas, animales y plantas, ante cualquier contaminante u organismo patógeno.

La Convención Internacional de Protección Fitosanitaria (CIPF) es un acuerdo internacional de sanidad de las plantas, que cuenta a la fecha con 173 países miembros cuya finalidad es proteger las plantas cultivadas y las silvestres, previniendo la introducción y la propagación de plagas. El programa de trabajo de la Secretaría de la CIPF se concentra en la elaboración de Normas Internacionales para Medidas Fitosanitarias (NIMF), intercambio de información oficial, creación de capacidad y asistencia técnica. Estas NIMF son elaboradas como parte de un programa mundial de políticas y asistencia técnica en materia de cuarentena que lleva a cabo la FAO. Todos los países signatarios de la CIPF tienen la obligación de contar con un sistema nacional de certificación fitosanitaria de acuerdo con lo indicado en el Texto de la Convención y la NIMF No. 7 "Sistema de Certificación Fitosanitaria". También se elaboró la NIMF No. 12 "Certificados fitosanitarios", la cual menciona que la finalidad del Certificado Fitosanitario (CF) es indicar que los envíos cumplan con los requisitos fitosanitarios establecidos por los países importadores y deberán expedirse exclusivamente con este fin.

El CF es un documento oficial expedido por la SAGARPA, que constata el cumplimiento de las disposiciones legales aplicables en materia de Sanidad Vegetal a que se sujeta la exportación de vegetales, sus productos y subproductos, que representen un riesgo fitosanitario para el país importador. Este CF se expide previa verificación en el lugar de origen del producto, la cual se puede realizar por el personal oficial o por una Unidad de Verificación. La verificación consiste en constatar que el embarque cumple con los requisitos fitosanitarios establecidos por el país importador que puede incluir la revisión documental, muestreo y diagnóstico de laboratorio, cuyos resultados deben quedar asentados en un dictamen de verificación; que en conjunto con el pago de derechos correspondiente, son la base para la emisión del CF.

Para conocer los requisitos fitosanitarios que deben de cumplir los envíos de productos vegetales, sus productos y subproductos, se debe consultar la legislación del país importador y revisar si estos están establecidos en un Acuerdo o Plan de Trabajo, Addendum, Manuales de importación o en los permisos de importación.

En México, los patógenos bacterianos se encuentran regulados para prevenir su introducción al país a través de Normas Oficiales Mexicanas, por ejemplo la NOM-013-FITO-1995 en arroz para los patógenos Xanthomonas oryzae pv. oryzae y Xanthomonas oryzae pv. oryzicola. La NOM-017-FITO-1995 en trigo para los patógenos Pseudomonas syringae pv. atrofaciens y la NOM-018-FITO-1995 en maíz para Clavibacter michiganensis subsp. nebraskensis, Pantoea stewartii y Pseudomonas andropogonis.