La batalla contra el punto negro de la papa: una revisión exhaustiva de dos décadas de investigación y estrategias de gestión

Este artículo fue escrito y preparado por  Jorge Luis Alonso G.

La papa, conocida como Solanum tuberosum L. , es importante para la agricultura mundial, y su producción ha aumentado aproximadamente un 20% en los últimos 30 años. China es el principal productor, mientras que el Reino Unido produce constantemente alrededor de 5,5 millones de toneladas al año.

Las patatas se clasifican según su uso (p. ej., procesamiento o consumo en fresco) y madurez. Cuando se almacenan a temperaturas inferiores a 4°C con alta humedad, pueden permanecer frescos hasta diez meses. Estas condiciones promueven la cicatrización de heridas y limitan el crecimiento de patógenos y brotes.

Existe una preferencia creciente por las patatas preenvasadas en el Reino Unido, pero su comerciabilidad está ligada a su apariencia. Las enfermedades de la piel como el punto negro y la caspa plateada restan atractivo visual. En concreto, el punto negro, causado por el hongo Colletotrichum coccode s, produce imperfecciones en las patatas que provocan pérdidas económicas.

El control de esta enfermedad en el momento de la cosecha juega un papel clave para minimizar su propagación durante el almacenamiento. Se utilizan varios métodos de control comunes. Estos incluyen el uso de fungicidas, la práctica de la rotación de cultivos y un manejo cuidadoso de la temperatura. Sin embargo, la caspa plateada puede ser difícil de identificar. Sus síntomas son muy similares al punto negro, lo que dificulta un diagnóstico preciso.

Tecnológicamente, las herramientas de diagnóstico que combinan la visión por computadora y el aprendizaje automático ofrecen esperanzas para la detección temprana de enfermedades. Los estudios están explorando algoritmos, incluido el Visual Geometry Group (VGG) , para detectar enfermedades de la papa.

Si bien la naturaleza sutil de estos síntomas y su similitud con otras enfermedades plantean desafíos, la detección automatizada podría revolucionar la predicción de los períodos de almacenamiento óptimos en función de la presencia y gravedad de la enfermedad.

Esta revisión destaca las estrategias en evolución a lo largo de dos décadas para manejar el punto negro de la papa y subraya la importancia de integrar soluciones tecnológicas para una intervención y diagnóstico efectivos de enfermedades.

Factores previos a la cosecha que afectan el desarrollo del punto negro en patatas

El punto negro de la papa es un problema importante para los productores de papa porque causa síntomas en los tubérculos, tallos y hojas, lo que resulta en pérdidas de cultivos y reducción de rendimientos. La enfermedad tiene un ciclo de vida complejo; Los esclerocios pueden infectar las patatas y persistir en los campos hasta ocho años, prosperando en tubérculos-semillas y restos de cultivos. Además, el crecimiento interno de las hifas miceliales permite que el hongo colonice varias partes de la planta de papa.

La evidencia reciente sugiere que plantar semillas limpias en suelos contaminados o usar semillas infectadas en suelos limpios produce una rápida infección de las plantas. Sorprendentemente, C. coccodes ha aparecido en campos donde no se cultivaban patatas desde hacía años. Si bien las semillas transmiten la enfermedad, las fuentes transmitidas por el suelo son las principales culpables. La presencia de ADN fúngico en el suelo indica una posible infección, por lo que es esencial seleccionar campos con baja actividad fúngica. La estructura del suelo influye más en la propagación de los hongos que el tipo de suelo.

Factores externos como el cambio climático, con su aumento de temperaturas y precipitaciones impredecibles, complican las cosas para los productores de patatas del Reino Unido. El aumento del calor y la humedad pueden exacerbar el tizón tardío de la papa. A medida que continúa el cambio climático global, se espera que estas amenazas fúngicas aumenten en frecuencia y gravedad, amenazando los rendimientos de la papa.

Gestión del punto negro en el campo

El manejo del punto negro en los cultivos de papa es un desafío debido a las limitadas opciones de tratamiento. Los principales métodos son el manejo de la duración del cultivo, la rotación de cultivos y la aplicación de fungicidas. El fungicida azoxistrobina puede reducir la gravedad del punto negro, particularmente en áreas con bajos niveles de inóculo en el suelo, pero su eficacia disminuye en áreas con altos niveles de inóculo. Aunque la azoxistrobina está registrada para uso en el suelo en el Reino Unido, aún no se ha registrado para uso foliar.

Dada la diversidad genética de C. coccodes , la investigación sobre la resistencia a los fungicidas es fundamental.

Se ha considerado la fumigación directa del suelo como solución, pero los resultados no son concluyentes. Una estrategia sostenible requiere una comprensión de los mecanismos de resistencia de los puntos negros. Si bien la base genética de esta resistencia sigue siendo difícil de determinar, ciertas líneas de papa exhiben resistencia. En particular, metabolitos como el glicoalcaloide alfa-chaconina parecen mejorar la resistencia, lo que puede ser útil en el mejoramiento para una producción sostenible.

Los tiempos de cosecha más prolongados pueden aumentar el riesgo de aparición de puntos negros, especialmente en áreas con altas concentraciones de inóculo en el suelo. Es probable que las infecciones comiencen durante el crecimiento temprano de las raíces y la duración del cultivo tiene un impacto significativo en la gravedad de la enfermedad. El manejo efectivo incluye plantar en campos con bajo inóculo, comenzar temprano las aplicaciones de azoxistrobina y ajustar el momento de la cosecha.

Sin embargo, es necesario investigar más a fondo cómo estas estrategias afectan a los tubérculos en el almacenamiento poscosecha. El cumplimiento de estas prácticas puede ayudar a reducir los puntos negros en el almacenamiento.

Influencias sobre el punto negro de la patata después de la cosecha

El almacenamiento de patatas a largo plazo es esencial para garantizar un suministro constante para el consumo fresco y el procesamiento. Algunas patatas se almacenan hasta diez meses. El período de almacenamiento inicial a menudo incluye un período de curado, en el que las patatas se exponen a temperaturas entre 10 °C y 14 °C durante aproximadamente dos semanas después de la cosecha para ayudar a que los tubérculos sanen.

Sin embargo, prolongar este calor de curado puede promover enfermedades fúngicas, aumentar la pérdida de peso y reducir atributos de calidad como la friabilidad y la vida útil. Un método para contrarrestar esto es enfriar rápidamente las papas almacenadas, lo que ayuda a controlar el punto negro de la papa en climas más fríos.

Algunas investigaciones sugieren que omitir el período de curado puede reducir la incidencia del punto negro, mientras que prolongar el período de curado puede aumentar su crecimiento.

El punto negro de la papa permanece inactivo en el almacenamiento en frío y no se propaga entre las papas. Sin embargo, las infecciones pueden intensificarse y propagarse durante el almacenamiento. Por lo tanto, es fundamental mantener un entorno de almacenamiento adecuado, especialmente en términos de temperatura y humedad. En el Reino Unido, donde la atención se centra en las patatas lavadas y preenvasadas, la temperatura ideal para un almacenamiento prolongado es entre 2,5 °C y 3,5 °C.

Las investigaciones han demostrado que C. coccodes puede causar lesiones en los tubérculos cuando se almacena durante períodos prolongados entre 5°C y 15°C. Por lo tanto, temperaturas de almacenamiento más frías son esenciales para controlar enfermedades, prevenir lesiones y reducir la pérdida de humedad.

Técnicas innovadoras para detectar la enfermedad del punto negro de la patata

En agricultura, un diagnóstico adecuado es fundamental para el manejo de enfermedades como el punto negro de la papa, tanto en el campo como después de la cosecha. Es necesaria una inspección minuciosa en las empacadoras para garantizar que las papas tengan una calidad constante y estén libres de enfermedades. El método de inspección tradicional de inspeccionar manualmente la piel de la papa es subjetivo y propenso a errores. También requiere mucha mano de obra y, a menudo, es costoso.

Las técnicas modernas utilizan la visión por computadora junto con el aprendizaje automático para proporcionar un sistema de evaluación de la calidad más eficiente, lo que resulta en una reducción de las pérdidas poscosecha.

El aprendizaje automático, en particular las redes neuronales convolucionales (CNN), se ha vuelto prominente en la detección de enfermedades de las plantas. El diseño de las CNN refleja el sistema de procesamiento visual humano, lo que les permite manejar eficazmente tareas complejas. Sin embargo, requieren una gran cantidad de datos para su formación. Afortunadamente, pueden utilizar imágenes de cámaras económicas, lo que simplifica la recopilación de datos.

El éxito de las CNN depende tanto de la cantidad como de la calidad de los datos.

El aprendizaje profundo ha logrado una precisión significativa en la detección de enfermedades de las plantas. Algunos estudios informan entre un 83% y un 96% de precisión en la detección de imperfecciones de la papa utilizando CNN. Estas redes son rápidas a la hora de clasificar y localizar problemas, lo que las hace ideales para un uso industrial más amplio. Pueden identificar múltiples defectos en una sola planta.

Los sistemas actuales pueden detectar problemas en la piel de la papa, pero no signos tempranos del punto negro de la papa. Nuevas tecnologías como Mask R-CNN proporcionan una forma imparcial de detectar dichos puntos y podrían predecir la vida útil de la papa.

Investigando nuevas técnicas para gestionar el punto negro en el almacenamiento de patatas

La investigación poscosecha sobre patatas revela una brecha en el conocimiento sobre el desarrollo del punto negro durante el almacenamiento en frío y los métodos para controlarlo. Entre las técnicas que se están investigando, el etileno exógeno y los compuestos orgánicos volátiles vegetales (COV) son de gran interés. El etileno, comúnmente utilizado para prevenir los brotes en las patatas, también puede afectar el crecimiento de hongos.

El papel del etileno en la influencia del punto negro aún no está claro, aunque hay cierta evidencia de que puede mejorar las defensas de la papa contra ciertas enfermedades. Los aceites esenciales, en particular los de menta verde, naranja y alcaravea, tienen propiedades antifúngicas, y el compuesto carvona muestra potencial para inhibir la progresión de los hongos y suprimir la brotación.

También se está investigando el potencial del aceite esencial de abeto negro en estas zonas, aunque faltan estudios rigurosos sobre su eficacia contra el punto negro. Los COV vegetales están surgiendo como posibles agentes antifúngicos.

Los resultados preliminares sugieren que pueden abordar el problema del punto negro durante el almacenamiento, pero se necesitan pruebas rigurosas. Si se confirman, estos métodos podrían conducir a menos aplicaciones de fungicidas y a un menor impacto ambiental.

Conclusión y perspectivas de futuro

El manejo del tizón del tubérculo de la papa requiere medidas estrictas antes de la cosecha. Un paso clave es evitar plantar semillas contaminadas en campos vírgenes para minimizar el riesgo de contaminación futura del suelo. Si bien los tratamientos químicos, en particular los fungicidas, se utilizan ampliamente, existe una presión creciente para limitar su uso por razones ambientales. Durante la fase poscosecha, es fundamental mantener las condiciones ideales de curado, modular las temperaturas frías y mantener niveles adecuados de humedad.

Sin embargo, estos factores se ven afectados por variables como la variedad de papa y los cambios estacionales. Como resultado, la industria está impulsando el desarrollo de herramientas de diagnóstico rápidas y no invasivas que utilizan tecnologías como la visión artificial y el aprendizaje automático.

Estas innovaciones pueden evaluar el tiempo de almacenamiento en función de la gravedad de la enfermedad y evitar el envío de patatas afectadas. En esencia, una estrategia holística de manejo de enfermedades garantiza un suministro constante y de alta calidad de tubérculos y reduce el desperdicio de alimentos en el proceso de producción de papa.

Fuente:Sanzo-Miró, M., Simms, DM, Rezwan, FI et al. Un enfoque integrado para controlar y gestionar la enfermedad del punto negro de la papa: una revisión. Soy. J. Patata Res. (2023). https://doi.org/10.1007/s12230-023-09924-4 Autor: Este artículo fue escrito y preparado por  Jorge Luis Alonso G. Foto: Crédito Bayer Crop Science Reino Unido