Tesis:
Caracterización de poblaciones de Fusarium asociadas al decaimiento lento del espárrago en el centro y norte de España y estrategias de control
- Autor: BRIZUELA, Alexandri María
- Título: Caracterización de poblaciones de Fusarium asociadas al decaimiento lento del espárrago en el centro y norte de España y estrategias de control
- Fecha: 2023
- Materia:
- Escuela: E.T.S. DE INGENIERÍA AGRONÓMICA, ALIMENTARIA Y DE BIOSISTEMAS
- Departamentos: PRODUCCION AGRARIA
- Acceso electrónico: https://oa.upm.es/77597/
- Director/a 1º: PALMERO LLAMAS, Daniel
- Resumen: El espárrago (Asparagus officinalis L.) es uno de los cultivos hortícolas al aire libre más importantes a nivel mundial. La producción mundial de espárrago fue de 8,451,689 toneladas, obtenidas en una superficie cosechada de 1,546,315 hectáreas. En 2020 China Continental fue el principal productor de espárrago con 7,311,235 toneladas, seguido por Perú con 370,532 toneladas y México con 300,575 toneladas. En Europa, se cultiva en más de 63.000 hectáreas, de las cuales el 60% se encuentra en dos países: Alemania y España. Alemania cuenta con 25.000 ha dedicadas al cultivo, principalmente en los estados de Baja Sajonia, Brandeburgo, Renania del Norte-Westfalia y Baviera. La cantidad de espárragos cosechados en Alemania fue de aproximadamente 120.000t. España es el segundo productor de espárrago en Europa, con una producción que, en 2021 alcanzó las 62.100 toneladas producidas en una superficie de 13.500 hectáreas.
Se trata un cultivo estratégico para diversas regiones del mundo, no solo desde una perspectiva económica, sino también social. Entre las provincias españolas con mayor superficie dedicada a la producción de espárrago destaca la Comunidad Autónoma de Andalucía con 9.254 ha, seguida de Navarra (1.889 ha) y Castilla la Mancha (911 ha).
El síndrome del decaimiento del espárrago es uno de los principales problemas fitosanitarios del cultivo a nivel mundial. Se caracteriza por la pérdida gradual de vigor que puede desembocar incluso en la muerte de las plantas afectadas. La sintomatología asociada a la enfermedad es variable y puede observarse en las diferentes fases del cultivo, desde las plántulas y garras empleadas en la plantación hasta las plantas adultas en plena producción.
En plántula, la principal sintomatología es la podredumbre radicular que, en caso severo, puede llegar a provocar la muerte de las plántulas. En garras jóvenes se observan podredumbres en el sistema radicular secundario que terminan con la desaparición por completo de la raíz. Las raíces de reserva tardan más en expresar síntomas, sobre ellas aparecen manchas de color marrón, que en sus primeros estadios no progresan en profundidad. En plantas adultas el patógeno progresa por los haces vasculares hasta llegar a la corona, donde un corte transversal de la garra permite observar una podredumbre marrón oscura. Pero es en plantaciones de mayor edad donde se observan más claramente los síntomas. Tras el periodo productivo, cuando las plantas se dejan vegetar para almacenar las necesarias reservas, las plantas afectadas comienzan a mostrar un amarilleo prematuro. Los tallos más afectados llegan a secarse por completo.
Se trata de un síndrome complejo en cuya causalidad podrían estar involucrados factores tanto abióticos (estrés hídrico o compuestos alelopáticos) como bióticos, pero en el que el complejo Fusaria juega un papel predominante. El síndrome se expresa acortando el período productivo del cultivo y limitando la replantación del esparragal sobre suelos previamente cultivados de espárrago al desembocar en el fenómeno denominado como fatiga del suelo. Un fenómeno que aparece ya en el segundo y tercer año tras la replantación, que no depende del periodo de descanso entre plantaciones, y que se caracteriza por un fuerte descenso en el vigor de las plantas unido a un menor calibre de los turiones cosechados. La disminución en el rendimiento de los esparragales es tan drástica que en muchas ocasiones hace que la explotación deje de ser rentable.
A pesar de todo el avance en la investigación, hasta la fecha no se ha conseguido determinar cuáles son los factores que afectan al desarrollo de la patología y que influyen en la replantación del espárrago.
Por ello, el primer capítulo de este documento de tesis aborda la caracterización del complejo Fusarium spp., asociado al decaimiento del espárrago, su estudio etiológico y la especificidad parasitaria. Se muestrearon 22 plantaciones de espárragos; 16 explotaciones de tres zonas productoras diferentes de la Comunidad Foral de Navarra y seis en la localidad de Aranjuez en la Comunidad de Madrid. El análisis de suelo de las diferentes localidades permitió identificar seis complejos específicos de Fusarium; entre ellas las más prevalentes fueron F. oxysporum, F. solani, F. proliferatum, F. redolens y F. equiseti. En Navarra, conocida por su larga tradición de cultivo de espárragos, predomina la especie F. oxysporum tanto en muestras de suelo como en análisis de plantas.
La evaluación de la densidad de inoculo de F. oxysporum en el suelo se correlacionó con la temperatura del mes más cálido. Mientras que los análisis microbiológicos de las garras y raíces permitieron determinar una relación entre la edad de la plantación y el grado de podredumbre de las garras, mientras que la cantidad y longitud de raíces secundarias disminuye notablemente principalmente a partir del tercer año de plantación.
Las pruebas de patogenicidad de F. oxysporum, F. proliferatum, F. solani y F. redolens, aislados de las plantas afectadas se realizaron sobre plántulas del cv. Grande en invernadero. Los resultados revelaron que F. oxysporum fue la especie más virulenta con respeto a las otras especies, presentando índices de gravedad superiores al 50% en el sistema radicular y en la parte aérea y reduciendo significativamente el peso seco de las plántulas.
Para determinar la especificidad parasitaria de los aislados de F. oxysporum se inocularon sobre diferentes especies vegetales, inoculando a su vez sus respectivas formas especiales en todas ellas. En el ensayo se emplearon aislados de F. oxysporum procedentes de diferentes zonas productoras y formas especiales de la lechuga (F. oxysporum f. sp. lactucae), melón (F. oxysporum f. sp. melonis), cebolla (F. oxysporum f. sp. cepae), y pepino (F. oxysporum f. sp. radicis-cucumerinum). Todas las formas especiales mostraron patogenicidad sobre su huésped específico. Y se corroboró la especificidad parasitaria de F. oxysporum f. sp. asparagi en las plantas de espárrago sin afectar al resto de especies inoculadas, así como su habilidad vascular, lo que permite encuadrar a los aislados de F. oxysporum como pertenecientes a la forma especial asparagi.
Dada la importancia del papel de F. oxysporum f. sp. asparagi en el síndrome, en el segundo capítulo de la tesis se abordó el estudio de la variabilidad genética de aislados procedentes de diferentes regiones geográficas de producción de espárrago, entre ellas Navarra (30 aislados), Madrid (25 aislados), Badajoz (20 aislados) y Poznan (21 aislados), y se emplearon tres regiones de genes para su estudio (TEF1A, RPB1, RPB2). El análisis filogenético multilocus arrojó un total de 2,338 nucleótidos, como enraizamiento del árbol filogenético se utilizó F. commune y se incluyeron algunos aislados de F. oxysporum obtenidos del GenBank y pertenecientes a los Clados 1-4 y la cepa F. oxysporum Fo47 como referencia. Los resultados mostraron una baja variabilidad entre las poblaciones estudiadas, a pesar de las diferencias geográficas. La mayoría de los aislados se agruparon en el clado 3, indicando una alta similitud genética. Sin embargo, algunos aislados de Madrid y Navarra se agruparon en el clado 2, lo que sugiere ciertas diferencias genéticas en casos particulares que podría relacionarse con el historial de cultivo de espárragos en esas regiones.
En los ensayos de patogenicidad los aislados de F. oxysporum f. sp. asparagi procedentes de Navarra mostraron una mayor virulencia en comparación con las otras dos regiones de España analizadas. Estos resultados sugieren una posible correlación entre el historial de cultivo y la especialización de los aislados de Foa, traducida en una mayor virulencia. Se observó cierta variabilidad genética intraespecífica que se ha correlacionado con la virulencia de los aislados en función de su origen geográfico. La relación entre estos factores es compleja y requiere una investigación adicional para comprender completamente las interacciones entre el hongo, las condiciones de cultivo y la virulencia observada en diferentes regiones geográficas.
Una vez identificada la etiología de la enfermedad y comprobada la variabilidad genética intraespecífica de F. oxysporum f. sp. asparagi, en el tercer capítulo de esta tesis se abordaron aspectos reaccionados con a epidemiologia de la enfermedad al analizar los factores que influyen en la patogenicidad en el cultivo de espárrago. Para ello se evaluó la respuesta a factores ecofisiológicos como la actividad del agua y la temperatura de aislados procedentes de zonas agroclimáticas muy diversas de norte y sur de Europa. Los resultados muestran que la tasa de crecimiento micelial del hongo es mayor a temperaturas más altas, siendo la actividad de agua un factor clave que afecta de manera significativa a su crecimiento. Al inocular en plántulas de dos variedades diferentes los diferentes aislados, todos expresaron síntomas, con índices de gravedad enfermedad significativamente superiores a las de los controles. No se detectaron diferencias significativas en la susceptibilidad entre los dos cultivares inoculados en función a su origen. Tampoco se encontro una respuesta varietal diferencial. Los resultados de este capítulo sugieren que el cambio climático podría tener un impacto en la salud de los cultivos de espárragos al influir tanto en la disponibilidad de agua en el suelo como en el incremento de la temperatura global, cuestiones ambas que podrían incidir en la gravedad de la enfermedad en zonas donde se da la enfermedad en estos momentos y ampliar la distribución geográfica de la misma.
En el último capítulo del trabajo de tesis se han abordado diferentes estrategias de control de a enfermedad, para ellos se realizaron varios ensayos con diferentes estrategias. En primer lugar, se realizó un estudio de la respuesta del material varietal de espárrago inoculando diferentes aislados de F. oxysporum f. sp. asparagi procedentes de de Navarra y Madrid. Esta prueba se realizó en un invernadero en condiciones semicontroladas de temperatura 21 ± 28 °C. A pesar de observar cierta variabilidad entre las siete variedades inoculados (Erasmus, Magnus, K2124_Lim, Early California, Grolim, Vegalin y Grande), todas las plántulas de espárrago mostraron síntomas de fusariosis y expresaron patogenicidad con diferencias altamente significativas frente a los controles sin inocular, con elevados índices de gravedad de la enfermedad (2,6 y 3,4) en una escala de 5. En el peso seco final algunas variedades mostraron diferencias significativas entre las plantas inoculadas y las no inoculadas (Erasmus, K2124-Lim y Vegalin). Pero ninguna de ellas mostró resistencia al patógeno vascular. Los resultados sugieren que la elección de la variedad cultivada no es una estrategia totalmente efectiva para el control de la fusariosis en el espárrago debido tanto a la baja resistencia varietal como al constante estrés al que se somete la planta en campo.
El uso de biopesticidas, como agentes de control biológico, se estudió en diferentes condiciones para identificar los factores que influyen en la eficacia de estos antagonistas en la lucha contra la marchitez causada por Fusarium. Este objetivo se llevó a cabo mediante ensayos in vitro e in vivo, en plántulas y garras de espárrago. Las pruebas iniciales realizadas en el laboratorio consistieron en el empleo de tres especies de Trichoderma; entre ellas T. asperellum, T. atroviride, T. saturnisporum, frente a F. oxysporum f. sp. asparagi. En la prueba in vitro se tuvo en cuenta variables como la temperatura, la actividad del agua y sus interacciones, los cultivos duales y sus respectivos controles se sometieron a cuatro temperaturas (15–20–25–30°C) y cuatro actividades de agua ( 0,99; 0,97; 0,95; 0,93). Los resultados in vitro mostraron un elevado efecto inhibidor sobre el crecimiento de Foa, mostrando las mayores tasas de inhibición en las temperaturas y actividades de agua más elevadas con algunas diferencias entre especies. De mismo modo se analizó el impacto de la cantidad de inóculo (0, 103 y 106 conidios·mL−1) en la eficacia de las tres especies de Trichoderma frente al mismo aislado de la forma vascular empleado en la prueba in vitro, en plántulas de tres semanas de edad del cv. Grande. Los resultados revelaron que los tres ACBs redujeron significativamente el índice de gravedad de la podredumbre, siendo T. asperellum a 25 °C el tratamiento que logró una mayor reducción. A temperaturas más elevadas, la reducción de la gravedad osciló entre un 26.09% y un 32.2% para las tres especies de Trichoderma antagonistas. Además, la aplicación de T. asperellum y T. atroviride resultó en un aumento en el peso en seco tanto de las plántulas como de las coronas de espárragos.
En invernadero y en semicampo, se evaluaron la efectividad de dos formulaciones comerciales registradas en la Unión Europea (Tusal® (T. asperellum y T. atroviride) y Tribon® (T. saturnisporum)), sobre el mismo aislado empleado en el ensayo anterior en una concentracion de 106 conidias mL – 1. Los resultados de invernadero no mostraron una disminución de la gravedad de la enfermedad en las plántulas de 8 semanas y tampoco se encontró diferencias significativas entre el peso seco de las plántulas. En semicampo se utilizó las mismas formulaciones comerciales en dos dosis 1 kg-L/ha y 3Kg-L/ha respectivamente, con la que las garras fueron pretratadas antes de la siembra, posteriormente los macetones fueron inoculados con el mismo aislado empleado anteriormente. Los resultados observados después de 18 mese, mostraron índices de gravedad más bajos en los tratamientos aplicados con Tusal® aunque sin diferencias significativas entre las dosis empleadas. Sin embargo, no se ha visto una reducción significativa con respecto al control sin inocular. La eficacia del tratamiento varió según la especie de Trichoderma y la virulencia del patógeno, así como las condiciones ambientales.
Por otro lado se abordó la desinfección de suelo en preplantación como una estrategia preventiva que permita disminuir la cantidad de inocuo presente en los campos cultivados y disminuir o a menos retrasar la aparición de a enfermedad en campo y del propio sindorme de decaimiento lento en parcelas replantadas. De este modo se anaizó la eficacia de la biofumigación con especies de la familia Brassicaceae (Brassica napus, Sinapis alba, Camelina sativa), frente a tratamientos control, uno con monocultivo de espárrago y un barbecho (sin cultivo) sobre suelos naturalmente infectados. Las especies biofumigantes se mantuvieron hasta la floración de 70% - 80% y fueron troceadas y pesadas para medir la cantidad de biomasa producida antes de ser incorporadas al suelo durante 40 días, previos al trasplante de espárragos en todos los tratamientos, se realizaron análisis de contenido de glucosinolatos de las tres especies, así como la microbiota fúngica del suelo después de realizar los tratamientos y previo al trasplante del cultivo y la actividades enzimáticas de suelo, Deshidrogenasa, B-Glucosidasa y B-Glucosaminidasa. como también mediciones de parámetros químicos del suelo. Los resultados demostraron que la colza y la mostaza presentaron resultados alentadores en todos los parámetros analizados, provocando reducciones notables de la población del patogeno así como de la gravedad de la fusariosis en las plántulas de espárrago de cv. Grande cutivadas a continuación. B. napus, fue la especie más efectiva en la reducción del índice de gravedad de la enfermedad incrementado además el peso en seco de las plantas.
Por último, se evaluó la eficacia de la desinfección previa al trasplante de los espárragos en campo mediante un ensayo plurianual ubicado en Aranjuez – Madrid, en una parcea con historial previo de cultivo de 7 años, mediante el empleo de la desinfección anaeróbica del suelo junto con pellet de brasicas (300-600 kg/ha) y gallinaza (2500-5000 kg/ha), frente a un fumigante químico (dazomet) 400-600 kg/ha y un control sin tratar. El trasplante se llevó a cabo 11 días después de realizar los tratamientos de biosolarización utilizando la variedad “Grande”. Todo el ensayo contaba con un sistema de riego por goteo. A lo largo del ensayo (3 años y medio), se fueron midiendo diferentes parámetros biológicos de la planta y el suelo de todos los tratamientos, así como la intercepción de la radiación PAR y la producción de biomasa, midiendo la altura y anchura de 4 plantas centrales de cada unidad experimental, asimismo se iban tomando muestras de suelo y plantas para cuantificar la microbiota fusárica. La cosecha de turiones para medir el rendimiento de la producción se realizó a partir del tercer año después del trasplante. Los tres tratamientos de biosolarización evaluados en el campo demostraron tener un efecto supresor en la enfermedad causada por Fusarium en las plantas de espárrago. Se observó un impacto inicial más notable en el tratamiento con el fumigante dazomet, especialmente durante los primeros 2 años posteriores al tratamiento. Sin embargo, con el tiempo, los efectos de este tratamiento se igualaron con los de los tratamientos de biosolarización. La biosolarización con pellets de gallina resultó ser el tratamiento más efectivo, ya que mostró la mayor acumulación de biomasa desde el inicio del cultivo. Además de reducir la incidencia de enfermedades del suelo, esta técnica contribuye a mejorar la salud y la productividad de los cultivos y reduce la dependencia de productos químicos.
Los resultados del presente trabajo revelan que el cultivo de espárrago presenta una amplia diversidad de problemas sanitarios debido al carácter plurianual del cultivo y la persistencia del hongo en el suelo a lo largo de los años que se corresponden con diferentes agentes de origen biótico como abiótico, destacando de forma especial la marchitez vascular causada por F. oxysporum f. sp. asparagi. Este patógeno presenta además una cierta variabilidad intraespecífica que requiere de más estudios para comprobar si la patogenicidad tiene relación con el origen geográfico o con el historial de cultivo, aspectos estos que han de tenerse en cuenta en el manejo de la enfermedad. Los resultados han revelado la necesidad de abordar el control de la patología mediante su manejo integrado, donde la continua sección de material vegetal, el empleo de agentes de control biológico y las técnicas de biofumigación como biosolarización pueden contribuir en la reducción inicial del inóculo del suelo y aumentar la productividad del cultivo.
ABSTRACT
Asparagus (Asparagus officinalis L.) is one of the most important openfield horticultural crops worldwide. World production of asparagus was 8,451,689 tons, obtained on a harvested area of 1,546,315 hectares. In 2020, China, was the main producer with 7,311,235 tons, followed by Peru with 370,532 tons and Mexico with 300,575 tons. In Europe, it is grown on more than 63,000 hectares, of which 60% are in two countries: Germany and Spain. Germany has 25,000 hectares dedicated to this crop, mainly in the states of Lower Saxony, Brandenburg, North Rhine-Westphalia and Bavaria. The amount of asparagus harvested in Germany was approximately 120,000t. Spain is the second largest producer of asparagus in Europe, with production that, in 2021, reached 62,100 tons produced on an area of 13,500 hectares.
It is a strategic crop for various regions of the world, not only from an economic perspective, but also from a social perspective. Among the Spanish provinces with the largest area dedicated to asparagus production, the Autonomous Community of Andalusia stands out with 9,254 ha, followed by Navarra (1,889 ha) and Castilla la Mancha (911 ha).
Asparagus decline syndrome is one of the main phytosanitary problems of the crop worldwide. It is characterized by the gradual loss of vigor that can even lead to the death of the affected plants. The symptoms associated with the disease are variable and can be observed in the different phases of the crop, from the seedlings and claws used in the plantation to the adult plants in full production.
In seedlings, the main symptomatology is root rot which, in severe cases, can cause the death of the seedlings. In young claws, rot is observed in the secondary root system that ends with the complete disappearance of the root. The reserve roots take longer to express symptoms, brown spots appear on them, which in their first stages do not progress in depth. In adult plants, the pathogen progresses through the vascular bundles until it reaches the crown, where a cross section of the claw reveals a dark brown rot. But it is in older plantations where the symptoms are more clearly observed. After the productive period, when the plants are left to vegetate to store the necessary reserves, the affected plants begin to show premature yellowing. The most affected stems become completely dry.
It is a complex syndrome in whose causality both abiotic (water stress or allelopathic compounds) and biotic factors could be involved, but in which the Fusaria complex plays a predominant role. The syndrome is expressed by shortening the productive period of the crop and limiting the replanting of asparagus on soils previously cultivated with asparagus, leading to the phenomenon known as soil fatigue. A phenomenon that appears already in the second and third year after replanting, which does not depend on the rest period between plantings, and which is characterized by a strong decrease in the vigor of the plants together with a smaller caliber of the harvested spears. The decrease in the yield of the asparagus is so drastic that on many occasions it makes the exploitation stop being profitable.
Despite all the progress in research, to date it has not been possible to determine which factors affect the development of the pathology and influence the replanting of asparagus.
Therefore, the first chapter of this thesis document addresses the characterization of the Fusarium spp. complex, associated with the decline of asparagus, its etiological study and parasitic specificity. 22 asparagus plantations were sampled; 16 farms from three different producing areas of the Foral Community of Navarra and six in the town of Aranjuez in the Community of Madrid. The soil analysis of the different localities allowed the identification of six specific Fusarium complexes; Among them, the most prevalent were F. oxysporum, F. solani, F. proliferatum, F. redolens and F. equiseti. In Navarra, known for its long tradition of asparagus cultivation, the species F. oxysporum predominates both in soil samples and in plant analyses.
The evaluation of the inoculum density of F. oxysporum in the soil was correlated with the temperature of the warmest month. While the microbiological analyzes of the claws and roots allowed us to determine a relationship between the age of the plantation and the degree of rot of the claws, while the quantity and length of secondary roots decreases notably, mainly from the third year of plantation. The pathogenicity tests with F. oxysporum, F. proliferatum, F. solani and F. redolens, isolated from the affected plants, were conducted on seedlings of the cv. Great in greenhouse. The results revealed that F. oxysporum was the most virulent species with respect to the other species, presenting severity indices greater than 50% in the root system and the aerial part and significantly reducing the dry weight of the seedlings.
To determine the specificity of the F. oxysporum isolates, they were inoculated on different plant species, inoculating their respective special forms on all of them. In this test, isolates of F. oxysporum from different producing areas and special forms of lettuce (F. oxysporum f. sp. lactucae), melon (F. oxysporum f. sp. melonis), onion (F. oxysporum f. . sp. cepae), and cucumber (F. oxysporum f. sp. radiciscucumerinum) were tested. All the special forms showed pathogenicity on their specific host. And the parasitic specificity of F. oxysporum f. sp. asparagi in asparagus plants without affecting the rest of the inoculated species, as well as their vascular ability, which allows the F. oxysporum isolates to be classified as belonging to the special form asparagi.
Given the important role of F. oxysporum f. sp. Asparagi in the syndrome, the study of the genetic variability of isolates from different geographical regions of asparagus production was addressed in the second chapter of the thesis, including Navarra (30 isolates), Madrid (25 isolates), Badajoz (20 isolates ) and Poznan (21 isolates), and three gene regions were used for their study (TEF1A, RPB1, RPB2). The multilocus phylogenetic analysis yielded a total of 2,338 nucleotides. F. commune was used as rooting of the phylogenetic tree and some F. oxysporum isolates obtained from GenBank and belonging to Clades 1-4 and the F. oxysporum Fo47 strain were included as a reference. . The results showed a low variability between the populations studied, despite the geographical differences. Most of the isolates clustered in clade 3, indicating a high genetic similarity. However, some isolates from Madrid and Navarra were grouped in clade 2, suggesting certain genetic differences in particular cases that could be related to the history of asparagus cultivation in those regions.
In the pathogenicity assays, the isolates of F. oxysporum f. sp. asparagi from Navarra showed greater virulence compared to the other two regions of Spain analyzed. These results suggest a possible correlation between the culture history and the specialization of the Foa isolates, translated into greater virulence. Some intraspecific genetic variability was observed that has been correlated with the virulence of isolates based on their geographic origin. The relationship between these factors is complex and requires further investigation to fully understand the interactions between the fungus, culture conditions, and virulence observed in different geographic regions.
Once the etiology of the disease has been identified and the intraspecific genetic variability of F. oxysporum f. sp. asparagi, in the third chapter of this thesis aspects related to the epidemiology of the disease were addressed when analyzing the factors that influence pathogenicity in the asparagus crop. For this, the response to ecophysiological factors such as water activity and temperature of isolates from very diverse agroclimatic zones in northern and southern Europe was evaluated. The results show that the mycelial growth rate of the fungus is greater at higher temperatures, with water activity being a key factor that significantly affects its growth. When inoculating the different isolates in seedlings of two different varieties, all expressed symptoms, with disease severity indices significantly higher than those of the controls. No significant differences in susceptibility were detected between the two inoculated cultivars based on their origin. Nor was a differential varietal response found. The results of this chapter suggest that climate change could have an impact on the health of asparagus crops by influencing both the availability of water in the soil and the increase in global temperature, both issues that could affect the severity of the disease in areas where the disease currently occurs and expand its geographical distribution.
In the last chapter of the thesis, different disease control strategies have been addressed; for them, several trials with different strategies were carried out. Firstly, a study of the response of the asparagus varietal material was carried out, inoculating different isolates of F. oxysporum f. sp. asparagi from Navarra and Madrid. This test was carried out in a greenhouse under semi-controlled conditions of temperature 21 ± 28 °C. Despite observing some variability between the seven inoculated varieties (Erasmus, Magnus, K2124_Lim, Early California, Grolim, Vegalin and Grande), all asparagus seedlings showed symptoms of Fusarium wilt and expressed pathogenicity with highly significant differences compared to the uninoculated controls, with high disease severity indices (2.6 and 3.4) on a scale of 5. In the final dry weight, some varieties showed significant differences between inoculated and non-inoculated plants (Erasmus, K2124-Lim and Vegalin). But none of them showed resistance to the vascular pathogen. The results suggest that the choice of the cultivated variety is not a totally effective strategy for the control of Fusarium wilt in asparagus due to both the low varietal resistance and the constant stress to which the plant is subjected in the field.
The use of biopesticides, as biological control agents, was studied under different conditions to identify the factors that influence the effectiveness of these antagonists in the fight against Fusarium wilt. This objective was carried out through in vitro and in vivo tests, in seedlings and asparagus claws. The initial tests carried out in the laboratory consisted of the use of three species of Trichoderma; among them T. asperellum, T. atroviride, T. saturnisporum, against F. oxysporum f. sp. asparagi. In the in vitro test, variables such as temperature, water activity and their interactions were taken into account. The dual cultures and their respective controls were subjected to four temperatures (15–20–25–30°C) and four water activities. (0.99; 0.97; 0.95; 0.93). The in vitro results showed a high inhibitory effect on the growth of Foa, showing the highest inhibition rates at the highest temperatures and water activities with some differences between species. Similarly, the impact of the amount of inoculum (0, 103 y 106 conidia·mL−1) on the effectiveness of the three species of Trichoderma against the same isolate of the vascular form used in the in vitro test, in seedlings, was analyzed. three weeks old cv. Big. The results revealed that the three CBAs significantly reduced the rot severity index, with T. asperellum at 25 °C being the treatment that achieved the greatest reduction. At higher temperatures, the reduction in severity ranged from 26.09% to 32.2% for the three antagonist Trichoderma species. Furthermore, the application of T. asperellum and T. atroviride resulted in an increase in the dry weight of both asparagus seedlings and crowns.
In the greenhouse and semi-field, the effectiveness of two commercial formulations registered in the European Union (Tusal® (T. asperellum and T. atroviride) and Tribon® (T. saturnisporum)) on the same isolate used in the previous trial were evaluated. in a concentration of 106 conidia mL – 1. The greenhouse trial results did not show a decrease in the severity of the disease in the 8-week-old seedlings and no significant differences were found between the dry weight of the seedlings. In the semi-field, the same commercial formulations were used in two doses, 1 kg-L/ha and 3Kg-L/ha respectively, with which the claws were pre-treated before planting, then the pots were inoculated with the same isolate used previously. The results observed after 18 months showed lower severity rates in the treatments applied with Tusal®, although without significant differences between the doses used. However, no significant reduction has been seen with respect to the uninoculated control. Treatment efficacy varied depending on Trichoderma species and pathogen virulence, as well as environmental conditions.
On the other hand, preplanting disinfection of soil was addressed as a preventive strategy that allows reducing the amount of innocuous present in the cultivated fields and reducing or at least delaying the appearance of the disease in the field and the slow decay syndrome itself in replanted plots. In this way, the effectiveness of biofumigation with species from the Brassicaceae family (Brassica napus, Sinapis alba, Camelina sativa) was analyzed compared to control treatments, one with asparagus monoculture and a fallow (no crop) on naturally infected soils. The biofumigant species were maintained until 70% - 80% flowering and were chopped and weighed to measure the amount of biomass produced before being incorporated into the soil for 40 days. Prior to transplanting asparagus in all treatments, analysis of glucosinolate content of the three species, as well as the fungal microbiota of the soil after carrying out the treatments and prior to transplanting the crop and the enzymatic activities of the soil, Dehydrogenase, B-Glucosidase and B-Glucosaminidase. as well as measurements of soil chemical parameters. The results showed that rapeseed and mustard presented encouraging results in all the parameters analyzed, causing notable reductions in the pathogen population as well as in the severity of Fusarium wilt in asparagus seedlings of cv. Grande. B. napus was the most effective species in reducing the disease severity index and also increased the dry weight of the plants.
Finally, the effectiveness of disinfection prior to transplanting asparagus in the field was evaluated through a multi-year trial located in Aranjuez - Madrid, in a field with 7 years continuous crop history, by using anaerobic soil disinfection together with brassica pellets (300-600 kg/ha) and chicken manure (2500-5000 kg/ha), compared to a chemical fumigant (dazomet) 400-600 kg/ha and an untreated control. The transplant was carried out 11 days after carrying out the biosolarization treatments using cv “Grande”. The entire trial had a drip irrigation system. Throughout the trial (3 and a half years), different biological parameters of the plant and soil of all treatments were measured, as well as the interception of PAR radiation and biomass production, measuring the height and width of 4 central plants of each experimental unit, soil and plant samples were also taken to quantify the fusaric microbiota. The harvest of turions to measure production performance was carried out from the third year after transplanting. The three biosolarization treatments evaluated in the field demonstrated to have a suppressive effect on the disease caused by Fusarium in asparagus plants. A more notable initial impact was seen in treatment with the fumigant dazomet, especially during the first 2 years after treatment. However, over time, the effects of this treatment equaled those of biosolarization treatments. Biosolarization with chicken manure pellets turned out to be the most effective treatment, since it showed the greatest accumulation of biomass since the beginning of the crop. In addition to reducing the incidence of soil diseases, this technique contributes to improving the health and productivity of crops and reduces dependence on chemicals.
The results of this work reveal that asparagus crop presents a wide diversity of health problems due to the multi-year nature of the crop and the persistence of the fungus in the soil over the years that correspond to different agents of biotic and abiotic origin, highlighting in a special way the vascular wilt caused by F. oxysporum f. sp. asparagi. This pathogen also presents a certain intraspecific variability that requires more studies to verify whether pathogenicity is related to geographical origin or culture history, aspects that must be taken into account in the management of the disease. The results have revealed the need to address the control of the pathology through its integrated management, where the continuous section of varieties, the use of biological control agents and biofumigation techniques such as biosolarization can contribute to the initial reduction of soil inoculum and increase crop productivity.