fumonisina en grano de Maíz

INTRODUCCION

La "podredumbre de la espiga" de maíz es una enfermedad de origen fúngico que en la región pampeana argentina es producida principalmente por Fusarium verticillioides (Saccardo) Nirenberg [= F. moniliforme, teleomorfo G. fujikuroi (Sawada) Wr ] (Martínez et al., 2010). Esta especie fúngica produce las toxinas denominadas fumonisinas (FB₁, FB₂, FB₃), siendo la FB₁ la más abundante.

La enfermedad ocasiona pérdidas en el rendimiento en grano y en la calidad final. Una de las principales vías de entrada del patógeno a la espiga son los estigmas, aunque también se citan otras vías como insectos y por semilla (Hesseltine y Bothast, 1977; Munkvold et al., 1997a; Munkvold et al., 1997b).

En Argentina, Martínez et al. (2010) encontraron valores promedios de 1972, 939 y 739 μg/kg de FB₁ para muestras de maíz tomadas en 3 campañas (2006/07, 2007/08 y 2008/09 respectivamente) y 7 sitios diferentes de la region pampeana argentina. Más recientemente, Garrido et al. (2012) encontraron que de 3246 muestras de grano de maíz recolectadas en diferentes regiones de Argentina, del 90- 100% estaban contaminadas con fumonisina, con niveles promedios (suma de FB₁, FB₂) de entre 1773 a 9093 μg/kg para maíz recién cosechado.

La contaminación con fumonisinas es afectada positivamente por factores climáticos como la temperatura y humedad relativa disponible en pre y/o post cosecha (Ono et al., 1999; Marin et al., 1999; Dilkin et al., 2002; Paterson et al., 2009). Por otro lado, se ha reportado también que periodos de sequía antes o durante el llenado de granos favorecería el desarrollo de la podredumbre de la espiga y a un más alto nivel de fumonisina (Munkvold, 2003).

Modelos logísticos basados en variables meteorológicas fueron desarrollados en Argentina para predecir la contaminación con fumonisinas (Martínez et al., 2010). La principal variable simple encontrada fue Np2 (número de períodos de dos días con registro de precipitación >0,2 mm y humedad relativa >= 81% en el día 1 y humedad relativa >70% en el segundo día). Esta variable fue procesada en un periodo de 17 días alrededor de la salida de estigmas. También De la Campa et al. (2005), con experimentos conducidos en Argentina y Filipinas con híbridos de maíz Bt y sin ese evento, desarrollaron un modelo para predecir el contenido de fumonisina usando como variables el daño ocasionado por insectos a la espiga y también el ambiente. Identificaron cuatro periodos críticos alrededor de la salida de estigmas donde variables ambientales son claves para la contaminación con fumonisina.

El objetivo del presente trabajo fue estudiar el riesgo climático de la región pampeana argentina con respecto a la contaminación con fumonisinas usando un modelo basado en variables meteorológicas desarrollado para este país.

MATERIALES Y METODOS

Se utilizo el modelo desarrollado por Martínez et al. (2010). Este modelo fue desarrollado a partir de datos de contenido de fumonisina B₁ de muestras de granos de maíz de 3 campañas y de siete sitios distintos de la región pampeana argentina y datos de temperatura máxima, mínima, humedad relativa y lluvia. El modelo estima las probabilidades de ocurrencia de un nivel severo, moderado y ligero a nulo de FB₁ en grano maduro de un híbrido de maíz susceptible. Categorización del contendido de FB₁: severo: >3240 ug/kg; moderado<=3240 y >1692.5 ug/kg; ligero a nulo: <=1692.5 ug/kg.

LogitPrS=-180 + 5,6414 TxM + 0,0561 It3 + 0,3154 It7
LogitPrMac=-167,4 + 5,6414 TxM + 0,0561 It3 + 0,3154 It7

LogitPrS=ln(PrS/1-PrS); LogitPrMac=ln(PrMac/1-PrMac). Resolviendo las expresiones Exp (LogitPrS)/ (1+Exp (LogitPrS)) y Exp (LogitPrMac)/ (1+Exp (LogitPrMac)) se obtienen los valores de PrS (probabilidad de ocurrencia de un nivel de FB1 severo (S)) y PrMac (probabilidad acumulada de ocurrencia de un nivel de FB1=> al moderado (M)). Ln es el logaritmo natural y Exp la función exponencial de base e (e=2,718281). PrM=PrMac-PrS. PrL=1-(PrS+PrM) siendo PrL la probabilidad de observar un nivel de FB1 ligero a nulo (L).

Donde TxM: temperatura máxima media; It3=NP2*GDTn, siendo NP2: número de períodos de 2 días con ocurrencia simultánea de Pr>0,2mm y HR>= 81% (día 1) y HR>70% (día 3); GDTn: se acumulan las diferencias diarias positivas entre el umbral 20°C y Tn; It7=DPr * DPT, siendo DPr: días con Pr>0,2mm; DPT: días con Tn>18ºC y Tx< 30ºC. Las variables se calculan en el período que se inicia 7 días antes de R1 y finaliza al acumular 215 grados día (temperatura media diaria base= 10°C). La longitud media del período fue de 17 días (+/- 2 días).

Mediante el modelo descripto anteriormente se estimaron los valores anuales de probabilidad de tener a cosecha un nivel severo de FB₁ en las campañas 1971-2010. Se utilizó información meteorológica diaria (temperaturas máxima y mínima, precipitación y humedad relativa: promedio de las observaciones de la 9, 15 y 21 h) registrada en 35 estaciones del Servicio Meteorológico nacional (SMN) y del INTA. El modelo se corrió para una fecha temprana de aparición de estigamas (R1: 8 de enero) y otra tardía (R1: 8 de febrero). Luego, se calculó por sitio el porcentaje de años con probabilidad de ocurrencia de un nivel de FB₁ severo (la mayor de la tres calculadas por el modelo logístico).

RESULTADOS

El riesgo climático de la región pampeana respecto al contenido en grano de maíz a cosecha de la micotoxina FB₁ se incrementa a medida que atrasamos la fecha de aparición de estigmas (R1). La fecha dominante real de R1 en Argentina es fin de diciembre-principios de enero, que es la que presenta menor probabilidad de observar contenidos altos de FB₁ en grano a cosecha. Para esta fecha de R1 (Figura 1, izquierda) se observan 2 subzonas de mayor riesgo climático: el extremo SE bonaerense y el O-NO de Córdoba, con solo 1 a 2 años en 40 años con niveles severos de FB₁. Atrasando la fecha de R1, se agrega el núcleo maicero-sojero (NE de Bs. As, Sur de Santa Fe y SE de Córdoba) y el SE de Entre Ríos como zonas de riesgo (Figura 1, derecha).En las zonas de mayor riesgo se esperaría 2 hasta 6 años en 40 años con contendido severos de FB₁. Las subzonas con menor riesgo climático se ubican en el SO bonaerense y E de La Pampa.

R1:8 de enero R1: 8 de febrero

Riesgo climático de la región pampeana argentina con respecto a la contaminación con fumonisina en grano de Maíz - Image 1

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Figura 1. Distribución espacial del porcentaje de años con probabilidad de ocurrencia de un nivel severo de FB₁ en grano de maíz a cosecha. Estimado por modelo logístico de tres variables. Estaciones meteorológicas: 35. Serie: 1971-2010.

CONCLUSION

A partir de una ecuación donde la principal variable fue construida a partir de datos de lluvia y humedad relativa, se pudieron establecer las zonas de mayor riesgo de contaminación con fumonisina y también conocer la influencia de la fecha de siembra sobre su acumulación. Es importante continuar construyendo la base de datos de contaminación con fumonisina en grano de maíz para validar y seguir desarrollando modelos de predicción y sus aplicaciones (mapas de riesgo).

BIBLIOGRAFIA

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Dilkin P, Mallmann CA, De Almeida CAA, Stefanon EB, Fontana FZ, Milbradt EL. 2002. Production of fumonisins by strains of Fusarium moniliforme according to temperature, moisture and growth period. Brazilian Journal of Microbiology 33:111-118.

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Martínez M, Moschini R, Barreto D, Bodega J, Comerio R, Forjan H, Piatti F, Presello D & Valentinuz O. 2010. Factores ambientales que afectan el contenido de fumonisina en granos de maíz. Tropical Plant Pathology, vol. 35, 5, 277-284.

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