Para comprender las relaciones entre patógenos y plantas en el nuevo escenario, es importante actualizar el modelo de interacciones entre factores ambiente-planta-patógeno-economía.
Las enfermedades de las plantas son una gran amenaza para la seguridad alimentaria mundial y el medio ambiente, lo que lleva a una reducción de la productividad y la pérdida de biodiversidad. El cambio climático exacerba estos riesgos al influir en la evolución de los patógenos y propagar enfermedades a nuevas áreas.
Un artículo de Singh y colaboradores, analiza cómo las enfermedades de las plantas evolucionarán en las condiciones climáticas futuras y afectarán los ecosistemas naturales y agrícolas. Al incorporar teorías eco-evolutivas en la investigación, podemos comprender y predecir mejor la propagación de enfermedades en el futuro. La colaboración entre científicos y formuladores de políticas es crucial para monitorear y gestionar eficazmente las enfermedades de las plantas en un clima cambiante para la seguridad alimentaria y la sostenibilidad de los ecosistemas a largo plazo.
La creciente ocurrencia y gravedad de los brotes de enfermedades de las plantas presentan riesgos significativos y crecientes para la productividad primaria, la seguridad alimentaria global y la pérdida de biodiversidad en áreas vulnerables de todo el mundo. Estos brotes provocan pérdidas en el rendimiento de los cultivos y daños ecológicos. Por ejemplo, se estima que la pérdida económica anual causada sólo por patógenos y plagas ronda los 220 mil millones de dólares, lo que afecta directamente la seguridad alimentaria, las economías regionales y otros factores socioeconómicos.
Además, las pérdidas poscosecha causadas por microorganismos patógenos como Penicillium spp. y Xanthomonas euvesicatoria empeoran la situación. Además, el cambio climático amplifica aún más el riesgo de enfermedades de las plantas, poniendo en peligro el suministro mundial de alimentos y la diversidad natural de las plantas. Se cree que cualquier aumento potencial en el rendimiento de los cultivos en las próximas cinco décadas se verá contrarrestado por los cambios inducidos por el cambio climático en la presión de las enfermedades provenientes de patógenos tanto conocidos como emergentes.
De manera similar, la propagación de patógenos asociados con el cambio climático se considera una amenaza importante para la salud de los bosques en todo el mundo. Por lo tanto, es crucial mejorar nuestra comprensión de cómo el cambio climático impacta las interacciones moleculares, epidemiológicas y ecológicas entre patógenos, plantas y sus comunidades microbianas asociadas. Este conocimiento ayudará a desarrollar ecosistemas agrícolas y naturales resilientes al clima.
Predecir los efectos del cambio climático sobre las enfermedades de las plantas es una tarea complicada y difícil. Implica varios factores, como la distribución y abundancia de diferentes especies, su aptitud y virulencia, las interacciones con el medio ambiente, los procesos evolutivos y la biología de huéspedes y vectores. Cuando las condiciones ambientales se vuelven favorables para la replicación de patógenos y hay huéspedes vulnerables, los patógenos oportunistas en el suelo pueden causar brotes de enfermedades.
El cambio climático también puede impactar indirectamente las interacciones planta-patógeno al afectar los procesos bioquímicos, fisiológicos, ecológicos y evolutivos tanto de la planta huésped como del patógeno. Por ejemplo, una sequía prolongada puede provocar estrés hídrico en los árboles forestales, haciéndolos más susceptibles a la infección por patógenos como Phytophthora, lo que puede provocar la aparición de nuevas enfermedades. Los impactos directos del cambio climático sobre las enfermedades de las plantas variarán según el patógeno, el huésped y el bioma específicos. La evidencia limitada pero creciente sugiere que el cambio climático puede influir directamente en la virulencia de los patógenos y el desarrollo de enfermedades.
El cambio climático tiene el potencial de tener un gran impacto en varios aspectos de la dinámica de las poblaciones de patógenos, incluida la invernada, la supervivencia, las tasas de crecimiento y el número de generaciones. Por ejemplo, una disminución de la temperatura diurna puede dar lugar a un período de latencia más corto para el patógeno de la roya del café, Hemileia vastatrix, lo que luego puede provocar epidemias de roya en Centroamérica.
Las temperaturas más cálidas también pueden acortar el período de incubación de los patógenos, lo que lleva a una mayor abundancia de patógenos durante la temporada de crecimiento. Además, las temperaturas más altas, especialmente cuando se combinan con una alta humedad, se han asociado con enfermedades más graves causadas por patógenos como Phytophthora infestans y el cancro del tallo de Phoma. Además, el aumento de las temperaturas invernales se ha relacionado con mayores tasas de infección de los castaños americanos por el hongo Phytophthora spp., lo que ha provocado importantes eventos de mortalidad de árboles en América del Norte. Por último, un estudio de 30 años encontró una correlación entre el deshielo temprano y el aumento de la infección por tizón de la nieve en los pinos.
Los niveles elevados de dióxido de carbono pueden tener diversos efectos sobre la incidencia de enfermedades, según el patógeno específico y el huésped involucrado. Por ejemplo, el CO2 elevado puede empeorar el mildiú polvoriento de las cucurbitáceas y el tizón de la cabeza del trigo, pero reduce la susceptibilidad al mildiú velloso de la soja. Los cambios en las características de la superficie de las hojas debido al elevado CO2 también pueden afectar enfermedades como la roya en los álamos y la mancha marrón en los arces. En general, el CO2 elevado afecta las respuestas inmunes de las plantas y los niveles hormonales, influyendo en las interacciones entre las plantas y los patógenos de maneras complejas.
Los cambios en la humedad y la humedad del suelo juegan un papel crucial en la abundancia e infectividad de los patógenos vegetales, lo que significa que futuros brotes de enfermedades de las plantas se verán afectados por variaciones de humedad inducidas por el clima. Las enfermedades fúngicas, por ejemplo, dependen de la alta humedad para la germinación de las esporas y la infección de sus plantas hospedantes. De hecho, los patógenos que infectan los tejidos de las plantas aéreas tienden a volverse más virulentos en condiciones de alta humedad. La lechuga, por ejemplo, experimenta tasas de infección más altas por Sclerotinia sclerotiorum y el patógeno de la pudrición del tallo Phytophthora sojae cuando aumentan los niveles de humedad.
Además, es más probable que ciertos efectores bacterianos que alteran las respuestas inmunes de las plantas se establezcan en el espacio intercelular acuoso de las hojas de Arabidopsis en condiciones de humedad. Por otro lado, una mayor humedad también se asocia con una mayor producción de la micotoxina deoxinivalenol por parte de F. graminearum, un patógeno que afecta a varios cereales, provocando importantes pérdidas económicas y una reducción de la calidad de los alimentos. Sin embargo, para patógenos como M. oryzae, que causa el añublo del arroz, y Streptomyces spp., responsable de la sarna bacteriana en las patatas, condiciones de menor humedad en realidad resultan en un mayor número de patógenos y enfermedades más graves. Estudios recientes indican que un aumento general de la humedad relativa puede contribuir a un aumento de las enfermedades causadas por hongos en general.