El proyecto obtuvo las distinciones de Futures Articles y Scientific Highlight Articles del American Institute of Physics, y derivó en tres artículos, el último publicado en Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science

RDS/Staff

Phytophthora es un fitopatógeno que ataca diversas plantaciones y en Puebla ha causado pérdidas millonarias a productores de papa, chile y aguacate. Para su control, investigadores de Física y Agroecología de la BUAP, así como la tesista Diana Rosales Herrera, de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, brindan una propuesta interdisciplinaria a partir de la teoría de percolación, para crear esquemas de cultivo que eviten o reduzcan su propagación en sembradíos sin la necesidad de utilizar agroquímicos.

Este trabajo conjunto dio origen a tres artículos, el último publicado en junio de este año en la revista Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonliner Sciencie, el cual recibió buenas críticas de la comunidad científica, reflejadas en dos galardones: Futures Articles y Scientific Highlight Articles por parte del American Institute of Physics.

El objetivo principal es modelar la dispersión del patógeno (Phytophthora)sobre una plantación, como un fenómeno de transporte que ocurre sobre un medio aleatorio, esto con el objetivo de determinar las condiciones de susceptibilidad de las plantas, el porcentaje de suelo inoculado y la densidad de terreno sembrado necesario para garantizar una disminución en la propagación y sus posibles consecuencias.

El doctor en Física, Jhony Ramírez Cancino, quien colabora con el Centro de Agroecología del Instituto de Ciencias (ICUAP), señaló que en este trabajo se incluyen las aportaciones de físicos, matemáticos, computólogos, agrónomos y biólogos, un reto en sí mismo para atender una problemática muy específica, como lo es la diseminación de este patógeno, reuniendo conocimientos y lenguajes de diferentes áreas.

La importancia del patógeno

En su ambiente natural, Phytophthora —que abarca más de 50 microorganismos responsables de la muerte de diversas especies vegetales— se encuentra en forma de pequeños sacos llamados esporangios, que al estar sumergidos en agua liberan de 20 a 40 esporas biflageladas capaces de detectar la presencia de plantas y nadar hacia ellas a través de finas películas de agua. Una vez que el patógeno hace contacto con la planta, afecta las raíces y el tallo, la marchita y pudre sus frutos.

En su trabajo de tesis, la estudiante Diana Rosales, con asesoría de los doctores Jhony Ramírez y Hugo Cruz, se plantearon estrategias de siembra alternada (intercropping) para evitar la propagación de Phytophthora en terrenos de cultivo.

Un ejemplo de las técnicas de siembra alternada son los cultivos llamados milpas, donde se intercalan maíz, frijol y calabaza. Tanto en pruebas de campo como en laboratorio, pudieron observar que existen plantas que no manifiestan los síntomas de la enfermedad tras ser expuestas al patógeno, lo que permite definir la susceptibilidad de una planta como la probabilidad de que enferme después de ser expuesta.

Modelo de percolación

Por otra parte, en el artículo publicado también se destaca el modelo de percolación, una herramienta que permite modelar un flujo a través de un medio poroso, con el apoyo de conceptos geométricos y de probabilidad. En la aplicación práctica, el doctor Ramírez Cancino lo describe como una hoja cuadriculada, la cual se representará en la parcela a la escala correspondiente, a fin de delimitar celdas.

“Al hacer experimentación notamos que hay plantas que al interactuar con el patógeno son más susceptibles que otras, aunque sean de la misma variedad, pues algunas despliegan una respuesta inmunológica eficiente y evitan la colonización por Phytophthora. Esto permitió caracterizarlas a través de una observable que podemos medir y llamamos susceptibilidad: la probabilidad de que una planta enferme. Tras conocer esta característica, sembramos en nuestra división cuadriculada plantas altamente susceptibles y si en una de estas celdas la Phytophthora inicia su ciclo de vida y ataca a una planta, después nacen esporas con capacidad de moverse a través de las películas de agua, estas encontrarán barreras o plantas resistentes, además de celdas vacías para que se desconecten ciertos grupos de plantas y el patógeno no se propague.”

La apuesta es justamente modelar la densidad de plantación que se requiere para evitar que este patógeno se propague. Asimismo, se busca medir la susceptibilidad de las plantas, lo que evitaría la propagación, porque al ser más resistentes pueden funcionar como barreras naturales, es decir, si las esporas de la Phytophthora se encuentran en un sitio donde no pueden alimentarse o las condiciones son adversas para continuar su ciclo de vida, entonces pueden morir por inanición. Esto es importante porque se logra a partir de plantas resistentes que contribuyen a que este patógeno no se propague.

“Lo que nosotros hemos explorado son estrategias que pueden mejorar el rendimiento de las plantaciones, en el sentido de mantenerlas vivas; por eso proponemos mezclar dos variedades diferentes, unas más susceptibles y otras no, para que al combinarlas se reduzca la propagación del patógeno”, indicó el investigador.

Por su parte, Diana Rosales comentó que en el artículo publicado, donde se expone su investigación de tesis, exploraron configuraciones de tipo intercalado de columnas. Este tipo de plantaciones son métodos que se basan en saberes tradicionales; sin embargo, gracias a teorías físicas se les pudo dar precisión y formalizar el modelo de las plantaciones intercaladas, como una estrategia adecuada para evitar la propagación de ciertos patógenos.

“Lo que tenemos que hacer es determinar cuáles son las susceptibilidades de esas plantas, mapear para saber cuánto suelo está infectado de este patógeno en la plantación y recurrir a nuestro gráfico para ubicar los puntos donde se tienen que dejar celdas vacías para evitar que la Phytophthora se propague”.

En tanto, el doctor Jhony Ramírez señaló que el modelo propuesto, con las adecuaciones pertinentes, se podría aplicar en otro tipo de cultivos afectados con diferentes microorganismos, de ahí que permanezcan atentos a nuevos caminos en las aplicaciones de la Física.

De esta forma y con apoyo de los doctores Jesús López Olguín y Agustín Aragón del ICUAP; Arturo Fernández Téllez, Mario Iván Martínez y Hugo Cruz Suárez de la FCFM; así como Jhony Ramírez Cancino y la tesista Diana Rosales Herrera plantearon combinar la teoría de percolación y las configuraciones de siembra alternada como una estrategia agroecológica que permita minimizar la dispersión del patógeno Phytophthora. Lo anterior, reducirá los tratamientos fúngicos y químicos que resultan muchas veces ineficaces y dañinos para el suelo. De ahí la importancia de encontrar nuevas estrategias para problemas específicos.