Download Crop management practices to minimize the risk of mycotoxin

Manejo de Maiz Flint, Rosario, 8 de Junio 2016
Gary Munkvold, Professor
Iowa State University
Department of Plant Pathology and
Microbiology & Seed Science Center
Ames, IA USA
Epidemiología –
características claves e
investigación
Manejo a nivel precosecha - prácticas e
investigación
Manejo a nivel precosecha: Perspectivas
futuras
Fusarium verticillioides
(F. moniliforme),
 F. proliferatum, F. subglutinans
 8 especies adicionales (Bottalico,
1998)
Fumonisinas, moniliformina
Temperaturas moderadas
a cálidas
Daño por ataque de
insectos
Estrés hídrico seguido por
condiciones de alta
humedad
Gibberella zeae
(Fusarium graminearum)
 10 especies adicionales
(Bottalico, 1998)
Deoxinivalenol
Otros tricotecenos
Zearalenona
Clima húmedo durante la
floración y llenado de
granos
Aspergillus flavus,
A. parasiticus
Aflatoxinas,
esterigmatocistina
Altas temperaturas
Estrés hídrico
Daño por ataque de
insectos
Spain, 2010-2011, Santiago et al., 2013
Fumonisin (mg/kg)
Fusarium ear rot (1–7)
White
133 ± 29ab
–
Yellow
81 ± 11a
–
Dent
96 ± 13ab
2.8 ± 0.1ab
Flint
51 ± 22a
2.5 ± 0.1a
Poland, 2007, Czembor & Ochodzki, 2009
Color
Type
240 inbred lines (28 flint), 2 years
25 inbred lines, 1 year
Battilani et al., 2003
Munkvold and Hellmich, MycoRed
Africa 2011
Niveles de fumonisinas pueden ser
altamente correlacionados con el nivel
de daño causado por insectos
Year
Coefficient
1997
0.69
1998
0.77
1999
0.77
2000
0.58
2001
0.72
2002
0.76
2007
0.53
2008
0.84
Iowa locations
Munkvold et al.
Influencia de la resistencia a insectos en el
riesgo de contaminación con fumonisinas
 Datos
provenientes de Iowa desde
1995



80% de reducción (50-95%) cuando
poblaciones ECB fueron de moderadas a
altas,
38% de reducción (0-90%) cuando
poblaciones ECB fueron bajas
Concentraciones raramente exceden 4
ppm en híbridos Bt ( > 20 ppm en híbridos
no-Bt)
 Datos
a nivel global: múltiples de
Estados Unidos, Canadá, Italia, España,
Alemania, Francia, Argentina, Filipinas,
Turquía, República Checa, Sudáfrica,
Polonia.
Reducciones en poblaciones ECB,
era pre-Bt vs. Bt Hutchison et al., 2010
State
Bt adoption
(1996-2009)
Mean
2009
ECB Reduction
(Individual models)
1996-2009
ECB Reduction
(Combined model) 19962009
Minnesota
40%
64%
72%
68%
Illinois
32%
69%
64%
61%
Wisconsin
23%
40%
28%
51%
Daño por insectos en parcelas de maíz no- Bt en
experimentos en Iowa, 1997-2009
Insect damage (kernels/ear)
Fumonisins (mg/kg)
30
25
20
15
10
5
0
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2007
2008
2009
Hybrid B
Hybrid B
Hybrid A
Hybrid A
Hybrid C
Hybrid C
Parsons and Munkvold, 2010
Year
Effect on Fumonisin B1
Hybrid A
Hybrid B
Hybrid C
2002
Planting Date
***
***
***
Insecticide
***
***
***
Planting Date * Insecticide
NS
**
***
Irrigation
NS
NS
NS
**
NS
**
NS
NS
**
*
NS
NS
Planting Date
***
***
***
Insecticide
***
***
***
Planting Date * Insecticide
NS
NS
NS
*
*
NS
Planting Date * Irrigation
NS
NS
NS
Insecticide * Irrigation
NS
NS
NS
Planting Date * Insecticide * Irrigation
NS
NS
NS
Planting Date * Irrigation
Insecticide * Irrigation
Planting Date * Insecticide * Irrigation
2003
Irrigation
NS = not significant, p = 0.05; * = sig., p ≤ 0.05, ** = sig., p ≤ 0.01, *** = sig., p ≤ 0.001
Battilani et al., 2003
•
Inoculaciones múltiples con cepas marcadas
Silk
Unknown
Stalk
Shank
Crown
Seed
Hybrid 1
Munkvold et al., 1997
Hybrid 2
Híbridos resistentes
 Los híbridos comerciales
difieren significativamente en
susceptibilidad
 Adaptación local de híbridos
 Selección de híbridos –
combinan resistencia y
rendimiento
Control de plagas
 Identificación de plagas
relevantes locales
 Uso de tecnología apropiada
para cada plaga
 Combinación de transgenes
 Aplicación de insecticidas:
duración.
Características de híbridos en relación al
riesgo de contaminación
con micotoxinas
• Resistencia genética a la infección
• Resistencia genética a la acumulación por
micotoxinas
• Resistencia a insectos
• Transgénico o nativo
• Características de desarrollo
• Clases de madurez, duración de la
floración, tasa dry-down
• Morfología de la espiga – puede reducir la
entrada a insectos; efectos dry-down
• Morfología de los granos – grosor del
pericarpio
• Tolerancia a la sequía
Susceptible control
Exp. hybrid
Commercial hybrid
CO441 AAFC testcross hybrid
Fechas de siembra &
cosecha
 La siembra temprana
favorece un mayor
rendimiento y un menor
riesgo de micotoxinas
 Se debería sembrar tan
pronto como sea posible
 Se espera un alto riesgo si
hay retraso en la siembra o
cosecha
Riego
 Mejor rendimiento con un
uso equilibrado del agua por
lo general se traduce en un
menor riesgo de micotoxinas
 El riego por aspersión puede
promover pudrición de la
mazorca por Gibberella.
Fertilización
 La optimización de la sanidad
vegetal resulta generalmente en
un menor riesgo de
contaminación con micotoxinas
Densidad de siembra
 La densidad de la siembra deberá
ser optimizada según el híbrido y
suelo.
Secuencia de cultivo y
labranza
 Impacto en las áreas de
producción menos intensiva
 F. graminearum
 Rotación con cultivos que no
sean cereales
 Limitaciones económicas,
prioridades en la conservación
de los suelos
 Resistencia genética
 “Molecular breeding”,
genómica, metabolómica,
transcriptómica, resistencia
transgénica
M. Mancl, Pioneer
 Control biológico
 Cepas atoxigénicas
 Reducción del inóculo
 Tratamiento de semillas
 Aplicación de funguicidas
T. Isakeit, TAMU
 F. graminearum, F. verticillioides
 Sistema de pronósticos
 DON, fumonisins, aflatoxins
Limay-Rios et al., 2013
Uso de funguicidas en la
pudrición de la mazorca



Se pueden lograr efectos
significantes
Desafíos:
 Múltiples patógenos & vías de
infección
 Arquitectura del canopeo
 Timing
Necesidades:
 Mejorar actividad sistémica
 Tecnologías de aplicación
diferentes
 Modelos de evaluación de
riesgos

Han sido desarrollados pero no
ampliamente implementados
Limay-Rios et al., 2013
A. flavus atoxigénicas en maíz
2010 Evaluación en
campos, Texas (T.
Isakeit, TAMU)
Proyecto IITA en
África
- 1° año, 99% de los
campos tratados
tenían aflatoxinas
por debajo de 2 ppb
Photo courtesy IITA
Control biológico de F. verticillioides
 Resultados
de Argentina (UNRC)
 Bacterias usadas como tratamiento de semillas
 Efectos en la infección del grano y fumonisinas
Sartori et al., 2013
Estrategias actuales de Manejo
FBs
Breeding & genetics ++
Insect management ++
Risk assessment
+/models
Fungicides
-
DON
++
+
Afs
+
+
?
+
-
Biocontrol
?
Cultural practices
+
Genetic engineering ++*
+
-
+
+
+**
*Insect resistance
** Insect resistance, drought tolerance
Aflatoxinas:
 Biocontrol c/ cepas
atoxigénicas
 Control de insectos
 Tolerancia a la sequía
DON:
 Resistencia transgénica
 Aplicaciones de
funguicidas
Fumonisinas
 Híbridos con resistencia
mejorada
 Control de insectos
 Control biológico
Tracy Bruns
Marcella DeSousa
Margaret Ellis
Thanks to Erin Bilsten Bowers, Michael Parsons, Mark Mancl,
Victor Limay-Rios, Lana Reid, & Tom Isakeit