Un grupo de investigadores franceses estudió diferentes comunidades microbianas como predictores del mildiu. De las analizadas, las más efectivas se obtuvieron a partir de los hongos del suelo, sugiriendo una relación entre la composición del microbioma del suelo y la frecuencia e intensidad de los síntomas del mildiu en las partes aéreas de la vid. Estos avances podrían dar lugar al desarrollo de nuevas estrategias de control biológico, mediante el aumento y la conservación de comunidades microbianas beneficiosas.
Investigación: “Revealing microbial consortia that interfere with grapevine downy mildew through microbiome epidemiology”. Autores: Paola Fournier, Lucile Pellan, Aarti Jaswa, Alexandre Chataigner, Olivier Bonnard, Charlotte Poeydebat, Simon Labarthe, François Delmotte, Patrice This, Corinne Vacher (INRAE, Francia); Marine C. Cambon (University of Birmingham, Reino Unido); Marc Raynal y Christian Debord (IFV Blanquefort, Francia). Resumen publicado en IVES Technical Review
El grupo de investigación francés ha estudiado las comunidades microbianas de parcelas vitícolas integradas en una red de vigilancia de enfermedades de la vid. Demostraron que varias especies de hongos y bacterias son más abundantes en las hojas y el suelo de las parcelas que históricamente se han visto poco afectadas por el mildiu, una enfermedad causada por el oomiceto Plasmopara viticola. Estos microorganismos constituyen candidatos prometedores para el diseño de consorcios microbianos destinados al control biológico del mildiu.
¿La gestión de la microbiota del suelo y la de la planta, es un método alternativo para combatir el mildiu?
El oomiceto Plasmopara viticola es un parásito biotrófico obligatorio responsable del mildiu, una de las principales enfermedades de la vid cultivada. Este agente patógeno policíclico infecta las hojas y los racimos y provoca daños importantes. Las oosporas, fruto de la reproducción sexual, se forman en otoño en las hojas infectadas. Tras la caída de las hojas, estas persisten en el suelo y en la hojarasca, y constituyen la forma de supervivencia invernal de P. viticola.
En primavera, las oosporas germinan y desarrollan un filamento germinativo que porta un macrosporangio. Este libera zoosporas primarias, que son dispersadas sobre los órganos de la vid por la lluvia y provocan infecciones primarias. Tras un periodo de incubación, P. viticola esporula en la superficie de los tejidos infectados y produce nuevas zoosporas, denominadas secundarias.
A lo largo de la temporada vegetativa pueden sucederse varios ciclos de infecciones secundarias, que son los responsables de la rápida propagación de la enfermedad. La lucha contra estas infecciones se basa principalmente en la aplicación intensiva de fungicidas.
El programa de investigación VITAE (2020-2027) tiene como objetivo generar nuevos conocimientos para desarrollar enfoques alternativos de protección de la vid, con el fin de reducir el uso de fungicidas. La manipulación de la microbiota es una de las alternativas que se están estudiando.
Los viñedos y los suelos vitícolas albergan una microbiota diversa. Varios microorganismos, probados de forma aislada o en consorcio, han demostrado ser capaces de interferir en la reproducción asexual de P. viticola mediante diversos mecanismos antagonistas. Además, algunos estudios sugieren que la microbiota del suelo podría regular la conservación y la germinación de las oosporas invernantes, abriendo perspectivas prometedoras para la lucha biológica.
El objetivo de éste estudio era identificar bacterias y hongos capaces de interferir en los ciclos de reproducción sexual y asexual de P. viticola, con el fin de contribuir al desarrollo de estrategias de control biológico contra el mildiu basadas en la gestión de la microbiota.
Análisis de la microbiota en pares de parcelas con una presión de mildiu históricamente contrastada
Se llevó a cabo un estudio de campo durante dos años consecutivos en Nueva Aquitania (suroeste de Francia) en pares de parcelas de viñedo integradas en una red de vigilancia de enfermedades foliares de la vid, coordinada por el Instituto Francés de la Vid y el Vino (IFV). Las parcelas de un mismo par presentaban frecuencias e intensidades de síntomas de mildiu de intensidad contrastada a lo largo de varios años, a pesar de estar plantadas con la misma variedad de vid, estar geográficamente próximas y estar sometidas a las mismas prácticas de gestión (Figura 1A).
Se recogieron muestras de hojas jóvenes y de suelo superficial (0–5 cm) en cada parcela (Figura 1B–C) durante las primaveras de 2022 y 2023. De vuelta en el laboratorio, separamos los microorganismos epífitos, presentes en la superficie de los tejidos foliares (filosfera), de los endófitos, presentes en los tejidos internos (endosfera). Las muestras de suelo se homogeneizaron y se tamizaron antes de los análisis (Figura 1D–E).
A continuación, se caracterizaron las comunidades bacterianas y fúngicas de los tres tipos de muestras (filosfera, endosfera foliar y suelo superficial) mediante secuenciación de alto rendimiento (metabarcoding).
Para identificar los microorganismos asociados a una baja presión del mildiu, aplicamos cinco métodos complementarios: cuatro métodos de análisis de abundancia diferencial (ANCOM-BC2, MaAsLin2, LinDA, ZicoSeq) y un algoritmo de aprendizaje automático Random Forest (RF). El algoritmo RF también se utilizó para evaluar la capacidad de los datos correspondientes a la microbiota para predecir la presión de mildiu de la parcela.
Varias especies de hongos y bacterias son más abundantes en el suelo y la filosfera de las parcelas poco afectadas por el mildiu
Se han identificado microorganismos sistemáticamente más abundantes en las parcelas con baja presión del mildiu. Se encuentran en la capa superior del suelo, donde hibernan las oosporas de P. viticola, y en la filosfera, donde tiene lugar la infección de los tejidos por las zoosporas y la esporulación posterior a la infección (Figura 2).
Por el contrario, la endosfera foliar, donde se desarrolla el micelio de P. viticola, contenía pocos microorganismos de interés. Por lo tanto, el suelo superficial y la filosfera parecen ser reservorios microbianos que deben explorarse prioritariamente para desarrollar estrategias de control biológico contra el mildiu. La Figura 2 presenta los microorganismos más prometedores para su uso en control biológico.
Las levaduras basidiomicéticas son más abundantes en la filosfera de las parcelas con baja presión de mildiu
Una gran proporción de los hongos característicos de la filosfera de las parcelas con baja presión de mildiu son levaduras basidiomicéticas (Figura 2). Su papel en la lucha biológica está bien documentado: varias especies de levadura ya se utilizan para combatir agentes fitopatógenos, ya que regulan su desarrollo mediante la competencia por los nutrientes y el espacio, el parasitismo o la estimulación de las defensas de la planta.
Se piensa que algunos de estos mecanismos también podrían resultar eficaces contra las enfermedades foliares de la vid, como el mildiu. En el suelo, los hongos característicos de las parcelas con poca presencia de mildiu pertenecen a géneros conocidos por su aplicación en el control biológico (Trichoderma y levaduras basidiomicéticas) o a nuevos géneros aún no estudiados (Figura 2).
Varios géneros bacterianos son más abundantes en las parcelas con baja presión de mildiu
En cuanto a las bacterias, la resolución taxonómica de los marcadores moleculares utilizados no permitió identificar las especies concretas en la mayoría de los casos. Por lo tanto, la Figura 2 presenta los géneros bacterianos más abundantes en las parcelas con baja presión de mildiu. Cuando se ha podido identificar la especie bacteriana, esta se indica. La mayoría de los géneros bacterianos asociados a una baja presión de mildiu se han encontrado en el suelo.
La presión del mildiu en los viñedos puede predecirse a partir de las comunidades fúngicas del suelo
Para identificar las comunidades microbianas más eficaces a la hora de predecir la presión de la enfermedad, se analizaron varios subconjuntos de datos (solo hongos, solo bacterias o ambos) como predictores. Las mejores predicciones se obtuvieron a partir de los hongos del suelo, lo que sugiere una relación entre la composición de las comunidades microbianas del suelo y la frecuencia e intensidad de los síntomas del mildiu en las partes aéreas de la vid.
Hacia el desarrollo del control biológico del mildiu mediante microorganismos
Este estudio muestra que, al inicio de la temporada, los hongos y las bacterias son más abundantes en las hojas y los suelos de las parcelas donde la intensidad y la frecuencia de los síntomas del mildiu son bajas. Los ensayos posteriores tendrán como objetivo determinar si existe una relación causal entre estos microorganismos y la enfermedad, así como las condiciones edafoclimáticas que los favorecen de forma natural. Estos microorganismos han sido aislados y actualmente se están evaluando en laboratorio y en el campo, solos o en combinación, para determinar su eficacia contra el mildiu.
Estos avances podrían dar lugar al desarrollo de nuevas estrategias de control biológico, tanto mediante el aumento como mediante la conservación de comunidades microbianas beneficiosas. Por otra parte, la microbiota del suelo ha demostrado ser un mejor indicador de la presión de la enfermedad que la de las hojas, lo que abre el camino a la integración de datos microbianos del suelo en herramientas de vigilancia y predicción de enfermedades fúngicas en la viticultura. El conjunto de estos resultados, obtenidos en los viñedos de Burdeos, deberá validarse en otros contextos edafoclimáticos para determinar su aplicabilidad general.
