LA MANCHA PARDA DEL ARROZ

QUITOSANA, UN ANTIFUNGICO NATURAL (English version below: CHITOSAN, A NATURAL FUNGISTATIC) 

La producción sustentable de arroz requiere sustancias no sintéticas para tratar enfermedades fúngicas difíciles de combatir aun con productos sintéticos.

Un artículo sobre un trabajo científico ⁽¹⁾ llevado a cabo en Cuba muestra la posibilidad de tratar la perniciosa mancha del grano de arroz en forma apta para cultivos sustentables. El uso de productos bioactivos es uno de los principales retos de la agricultura moderna. En este sentido la quitosana ⁽²⁾ representa una alternativa muy promisoria debido a su carácter natural, significativa actividad biológica y facilidad de obtención.

Mediante el método de envenenamiento del medio de cultivo papa dextrosa agar se determinó la actividad antifungica in vitro de diferentes concentraciones (300, 500, 700 y 1000 mg/L) de la quitosana comercial Sigma (*), sobre el crecimiento micelial y la esporulación de los hongos fitopatógenos causantes del manchado del grano en arroz Alternaria padwickii (Ganguly) Ellis, Bipolaris oryzae (Breda de Haan) Shoemaker, Curvularia lunata (Wakker) Boedijn, Fusarium verticillioides (Saccardo) Nirenberg, Phoma sp. Saccardo y Sarocladium oryzae (Sawada) Gams & Hawksworth. 

La quitosana mostró especificidad en su actividad inhibitoria sobre el crecimiento micelial de los hongos, que fue máxima a la concentración de 1000 mg/L, excepto para Phoma sp. Se observó además acción fungicida del polímero sobre A. padwickii y B. oryzae, y fungistática sobre el resto de los hongos, con retraso del crecimiento sobre F. verticillioides.También se obtuvo reducción en la esporulación a medida que se incrementó la concentración de producto. Esto hace de la quitosana Sigma una alternativa promisoria para el manejo de la enfermedad.

Dada la situación de emergencia alimentaria mundial se hace necesario enfrentar las causas fundamentales que afectan el rendimiento de cereal.

Una de estas causas es la incidencia de numerosas enfermedades, que son favorecidas por las condiciones climáticas y las tecnologías de siembra del cultivo [IIA, 2006]. Dentro de estas, el manchado del grano incide de forma negativa sobre componentes del rendimiento al producir alto porcentaje de vaneo, afectar la germinación entre el 26 y el 41%, así como el vigor y tamaño de las plántulas; disminuye el número de granos por panícula y el peso de los granos hasta el 40%, y el llenado en el 30% [Cordero y Rivero, 2001; Pinciroli et al., 2003]. Por otra parte, demerita la calidad de la semilla, pues reduce el número de granos enteros, incrementa tanto los granos quebradizos en el proceso de molino como los yesosos y de coloración anormal [Cisterna et al., 1994]. Los agentes fungosos causales del manchado se transmiten a través de la semilla, lo que trae aparejada la incidencia de estos patógenos en otras etapas fenológicas del cultivo y conducen, en última instancia, a las mermas en los rendimientos del cereal [Gutiérrez et al., 2001].

Las medidas técnicas del cultivo incluyen aplicaciones foliares preventivas de fungicidas sintéticos, en distintas fases del ciclo del cultivo, y tratamiento químico a la semilla. No obstante, la enfermedad persiste en las áreas de siembra. Es por eso que se trabaja en la búsqueda de nuevas alternativas que permitan un mejor manejo. En este sentido, diferentes estudios indican que la quitosana tiene la potencialidad de inhibir el crecimiento micelial de numerosos hongos fitopatógenos y de estimular los mecanismos de defensa de las plantas [Synowiecky y Al-Khateeb, 2003; Hernández, 2004; Chien y Chou, 2006; Eweis et al., 2006]. El objetivo del trabajo consistió en determinar el efecto in vitro de la quitosana Sigma sobre el crecimiento y desarrollo de hongos fitopatógenos causantes de manchado del grano en arroz.

En todos los tratamientos con quitosana y en todos los momentos evaluados se observó una reducción del crecimiento micelial del patógeno respecto al control (Tabla 1). .

• La quitosana Sigma tuvo especificidad en la actividad inhibitoria sobre el crecimiento y esporulación de los hongos patógenos del grano de arroz.

• Se alcanzó la máxima inhibición (100%) del crecimiento y la esporulación de los hongos a la concentración de 1000 mg/L.

• Quitosana Sigma a 1000 mg/L tuvo efecto fungicida sobre Alternaria padwickii y Bipolaris oryzae.

• Phoma sp. fue el hongo que mostró mayor resistencia al tratamiento con quitosana.

(1) ACTIVIDAD ANTIFÚNGICA IN VITRO DE LA QUITOSANA SIGMA FRENTE A HONGOS FITOPATÓGENOS CAUSANTES DEL MANCHADO DEL GRANO EN EL CULTIVO DE ARROZ (Oryza sativa L.) ISSN 1818-1686, Deyanira Rivero González¹, Ariel Cruz Triana¹, Benedicto Martínez Coca², Miguel Á. Ramírez Arrebato¹ and Aida T. Rodríguez Pedroso¹ , Fitosanidad v.13 n.2 Ciudad de la Habana abr.-jun. 2009

Estación Experimental de Arroz Los Palacios, Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas. Carretera La Francia, Km 1½, Los Palacios, Pinar del Río, Cuba, CP 22900, deyanira@inca.edu.cu

²Centro Nacional de Sanidad Agropecuaria. Autopista Nacional y Carretera de Jamaica, Apdo. 10, San José de las Lajas, La Habana, CP 32700

 Artículo original completo: http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1562-30092009000200005

(2) El quitosano, o quitosana también llamado chitosán (del griego χιτών "coraza"), es un polisacárido lineal compuesto de cadenas distribuidas aleatoriamente de β-(1-4) D-glucosamina (unidades deacetiladas) y N-acetil-D-glucosamina (unidad acetilatada). Esta sustancia se descubrió en el año 1859. Se puede usar en agricultura como fungicida y en la industria vitivinícola para evitar el deterioro del vino.

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CHITOSAN, A NATURAL FUNGISTATIC  

The sustainable production of rice requires non-synthetic substances to treat fungal diseases difficult to fight even with synthetic products.

An article about a scientific research ⁽¹⁾  carried out in Cuba shows the possibility of treating the dangerous disease of spotting of the rice grain in a way apt for sustainable crops. The use of bioactive inputs is one of the main challenges in modern agriculture. In this sense, chitosan ⁽²⁾ represents a very promisory alternative because of its natural condition, significant biologic activity and easy production.

The antifungal activity of commercial chitosan Sigma at concentrations of 300, 500, 700 and 1000 mg/L on mycelial growth and sporulation of the rice spotted grain pathogen fungi Alternaria padwickii (Ganguly) Ellis, Bipolaris oryzae (Breda de Haan) Shoemaker, Curvularia lunata (Wakker) Boedijn, Fusarium verticillioides(Saccardo) Nirenberg, Phoma sp. Saccardo and Sarocladium oryzae (Sawada) Gams & Hawksworth was determined in vitro through the poisoning Potato-Dextrose-Agar media. Chitosan showed specificity in its inhibitory activity on fungi mycelial growth, and it was highest at concentration of 1000 mg/L, except for Phoma sp. Fungicidal action of the polymer on A. padwickii and B. oryzae was observed also and fungistatic action on the rest of fungi, with delayed growth on F. verticillioides. Fungal sporulation reduction while the concentration product increased was obtained. That is why chitosan Sigma is considered a promising alternative for the disease management.

Considering the emergency situation of the world’s food security it is necessary to solve the main causes that affect the yield of rice crops.

One of these causes is the incidence of numerous plagues that are favored by the climatic conditions and the technologies of rice cultivation [IIA, 2006]. Among these, the staining of the grain that negatively affect yields, diminishing germination rates between 26 and 41%, as well as vigor and size of seedlings; diminish the number of grains per ear and the weight of grains up to 40%, as well as up to 30% of filling.

On the other hand it demerits the seed quality since it reduces the number of full grains, increases brittleness in the milling process, as well as roughcast and abnormally colored grains. Fungal agents that cause staining are transmitted through seeds which include these pathogens incidence in other phenologic stages of crops and finally lead to losses in cereal yields.  

Crop treatment techniques include preventative foliar applications of synthetic fungicides in different stages of cultivation and chemical treatments of the seed. Nevertheless, the disease stays in the field. This is why different alternatives of better management are sought. In this sense, several studies indicate that quitosan has a mycelial inhibitory  potential for several phytopathological fungi and the capacity to stimulate defense mechanisms for plants. The objective of the present work consisted in determining the in vitro effect of quitosan Sigma (*) on the growth and development of phytopathogen fungi that cause staining of rice grains.

In all treatments tested with quitosan and at all evaluation times a reduction in the mycelial growth of the pathogen was observed respect of controls.

• Sigma quitosan showed specificity in the inhibitory action on growth and sporulation of the pathogenic fungi of rice grains.

• Maximum inhibitory activity (100%) upon growth and sporulation of fungi was observed at a concentration of 1000 mg/l.

• Quitosana Sigma at 1000 mg/l showed fungicide effect on Alternaria padwickii and Bipolaris oryzae.

• Phoma sp. Was the fungus that showed máximum resistance to quitosan treatment.

(1) ANTIFUGAL ACTIVITY IN VITRO OF CHITOSAN SIGMA ON PATHOGEN FUNGI THAT CAUSE SPOTTED GRAINS IN RICE (Oryza sativaL.) ISSN 1818-1686, Fitosanidad v.13 n.2 Ciudad de la Habana abr.-jun. 2009, Deyanira Rivero González¹, Ariel Cruz Triana¹, Benedicto Martínez Coca², Miguel Á. Ramírez Arrebato¹ and Aida T. Rodríguez Pedroso¹

¹Estación Experimental de Arroz Los Palacios, Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas. Carretera La Francia, Km 1½, Los Palacios, Pinar del Río, Cuba, CP 22900, deyanira@inca.edu.cu

²Centro Nacional de Sanidad Agropecuaria. Autopista Nacional y Carretera de Jamaica, Apdo. 10, San José de las Lajas, La Habana, CP 32700

Original article (in Spanish): http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1562-30092009000200005

(2) The chitosan (from greek χιτών "shield"), is a lineal polysaccharide composed of randomly distributed of β-(1-4) D-glucosamine (deacetiylated unit) and N-acetil-D-glucosamine (acetylated unit) chains. Dicovered in 1859 this substance can be used in agriculture as fungicide and in the wine making industry to slow down wine deterioration.