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Tecnología

Una luz en los naranjos

Investigadores de la USP de São Carlos desarrollan una técnica que utiliza láser para la detección del chancro cítrico

eduardo cesar

Bagnato y Marcassa con el visor y el láser que permiten detectar el chancro cítricoeduardo cesar

Es una enfermedad devastadora. Empiezan a aparecer manchas en las plantas, sus hojas caen y los frutos muestran formaciones extrañas en la superficie de la cáscara. Cuando se detecta el chancro o cancro cítrico en las plantaciones de naranjas, limones y mandarinas, la orden – amparada por ley – es erradicar los árboles y dejar el sitio libre de esas especies durante dos años. Pese a que la incidencia de este problema en el estado de São Paulo es de menos del 1%, el mismo preocupa porque, si un árbol es afectado, es necesario cortar alrededor de 100 plantas en un radio de 30 metros, lo que les ocasiona severas pérdidas a los citricultores, que gastaron entre 1999 y 2001 casi 100 millones de reales con el chancro.

Para controlar esta enfermedad, provocada por la bacteria Xanthomonas axonopodis pv. Citri, la única solución es disponer un batallón de inspectores para la realización de visitas programadas a las áreas contaminadas o que estén bajo sospecha de contaminación. Otras medidas de control, al margen de la erradicación, no resuelven el problema. La pulverización de medicamentos mata a la bacteria en la parte externa de la planta, mientras que en su interior el microorganismo continua reproduciéndose.

La inspección se efectúa por muestreo, directamente en el campo – uno de cada cinco árboles -, y cada inspector analiza unas 110 plantas por día. Pero ese agotador trabajo, difícil de ejecutar y sujeto a fallas humanas, contará en poco tiempo con una nueva herramienta, probablemente con forma de linterna, dotada de un haz de láser, que facilitará, dotará de mayor precisión y, principalmente, anticipará el diagnóstico del chancro en las plantas.

Dicha técnica – inédita en el mundo – se encuentra en fase de desarrollo en uno de los brazos del Centro de Investigación en Óptica y Fotónica (Cepof), ubicado en el Instituto de Física de la Universidad de São Paulo (USP) de São Carlos (el otro brazo se encuentra emplazado en el Instituto de Física de la Universidad Estadual de Campinas – Unicamp), uno de los diez Centros de Investigación, Innovación y Difusión (Cepids) financiados por la FAPESP. La investigación cuenta también con el apoyo del Fondo de Defensa de la Citricultura (Fundecitrus), una institución solventada por los productores y las industrias de jugo.

Absorción de energía
Para llegar al detector del chancro cítrico, los profesores Vanderlei Salvador Bagnato, coordinador del Cepof de São Carlos, y Luis Gustavo Marcassa, partieron de un fenómeno físico denominado espectroscopía de fluorescencia, presente en determinadas moléculas que absorben energía y emiten luz luego de ser excitadas por otra fuente luminosa. “En el caso del chancro, cuando orientamos un haz de láser monocromático de color verde sobre el naranjo, las sustancias presentes en las bacterias absorben esa energía y responden con otro color, o mejor dicho, en otra frecuencia”, explica Bagnato. No obstante, la enfermedad no es verificable solamente con el haz de láser verde. Es necesario un visor de amarillo que intercepta la frecuencia verde ante el ojo humano. De este modo, las lesiones provocadas por la enfermedad son más fácilmente identificadas durante la inspección. Existen también grandes posibilidades de que sea posible la identificación de plantas enfermas que no hayan presentado los síntomas del chancro cítrico. Esa posibilidad, que será probada en laboratorio, es totalmente imposible mediante una simple inspección visual.

Bagnato y Marcassa ya habían utilizado el láser y la espectroscopía de fluorescencia para diagnosticar diversos tipos de cáncer (de piel, de boca, de esófago, de vejiga y de pulmón) en el marco de un proyecto que está desarrollándose en el Cepof. De igual manera, un haz de láser es orientado hacia la región del cuerpo humano que se desea verificar, y la respuesta determina el tipo de tumor, si es maligno o benigno (lea en Pesquisa FAPESP n° 74). El haz es transportado por una fibra óptica, normalmente utilizada en transmisiones telefónicas, compuesta por siete segmentos. Uno de éstos sirve para enviar la luz, y los otros seis para recolectar la respuesta luminosa. Tanto la detección de los cánceres como la del chancro cítrico se efectúan por medio de software específicos, desarrollados por el equipo.

En las plantas, la comparación, efectuada en la pantalla de la computadora, permite visualizar en gráficos las diferentes frecuencias, cuándo la planta se encuentra sana y cuándo la misma está infectada por la Xanthomonas. El patrón de fluorescencia cambia según cómo la planta se encuentre, en estado normal o infectada, pues en este último caso existe una alteración metabólica de las moléculas causada por la bacteria. El nuevo equipamiento permitirá en primer lugar una prueba visual, por medio del uso del haz de láser y la observación con anteojos especiales. Asimismo, si fuera detectado algún problema, la parte afectada de la planta será sometida a una confirmación de la presencia del chancro mediante el software instalado en una lap top que estará acoplada a un sistema de fibra óptica, para recolectar el espectro de las hojas.

Y la identificación de otros microorganismos presentes en los cítricos también se encuentra en los planes del equipo. “Sabemos que la emisión del láser puede ser igual y las respuestas pueden ser diferentes en cada bacteria u hongo”, dice Marcassa. “Vamos a crear un banco de datos con un sistema de detección de enfermedades que abarque el espectro de fluorescencia de cada microorganismo, de manera tal de facilitar su identificación”, relata Bagnato. Los investigadores ya han obtenido las respuestas preliminares diferenciadas de otras enfermedades, como la clorosis variegada de los cítricos (CVC), también conocida como plaga amarilla o ‘amarelinho’ en Brasil, causada por la bacteria Xylella fastidiosa, y del sarampión, una enfermedad de la cual aún no se conoce su agente causante.

En el experimento con el chancro se realizaron pruebas comparativas, confrontando plantas de la variedad ‘naranja pera río’ inoculadas con Xanthomonas y plantas sanas. Con los primeros datos en sus manos, los dos investigadores registraron la nueva técnica para la detección del chancro cítrico en una patente depositada en el Instituto Nacional de la Propiedad Industrial (Inpi), en abril de este año.

Las investigaciones en el Cepof abren ciertamente un inmenso campo para la construcción de nuevos equipamientos que puedan auxiliar en el diagnóstico de enfermedades agrícolas sin la necesidad de llevar una muestra para su identificación en laboratorio. Un procedimiento que retrasa mucho el inicio del control de las enfermedades.

El desarrollo de la nueva técnica empezó hace dos años, cuando el ingeniero agrónomo José Belasque Júnior, del Departamento Científico del Fundecitrus, consultó al Instituto de Física de São Carlos. “Queríamos algo que nos ayudara a dotar de mayor eficiencia a la inspección”, cuenta Belasque. “Pensábamos en unos anteojos o en pulverizar la planta con una pintura para poder detectar más fácilmente el chancro.”

En la hoja correcta
Actualmente la inspección es efectuada en forma visual por el personal capacitado por el Fundecitrus. “Existen árboles de hasta 4 metros de altura, en los cuales es posible que apenas dos o tres hojas estén infectadas en medio de 20 ó 30 mil”, explica el agrónomo. Mediante el procedimiento actual, todas las plantaciones contaminadas son inspeccionadas periódicamente, y una vez por año, un 10% das plantaciones de cítricos de São Paulo pasa por un sorteo para la posterior inspección. Al encontrar una hoja con sospecha de chancro, el inspector convoca al productor y a un representante de la Secretaría de Agricultura del estado o del Fundecitrus. Recién entonces la hoja puede ser arrancada y llevada a un laboratorio del Instituto Biológico, que emitirá un dictamen. Si éste fuera positivo, así fuera tan solo una planta, se corta todo en un radio de 30 metros alrededor de la misma, lo que equivale a alrededor de 100 árboles.

Si el número de ejemplares enfermos excede el 0,5% del número total existente en la plantación (como mínimo, 2 mil plantas), toda el área es erradicada. Aquellos árboles que son cortados son quemados en el propio lugar, y todos los de la región son investigados. En la región de Florida, Estados Unidos, país que es el segundo productor mundial de cítricos, solo atrás de Brasil, y en donde el clima es más favorable a la diseminación de la enfermedad, la erradicación es obligatoria en un radio de 576 metros.

Pérdidas para todos
La incidencia de la enfermedad ha caído en los últimos tres años en los estados de São Paulo y Minas Gerais, regiones en donde actúa el Fundecitrus. El año pasado, la presencia del chancro afectó al 0,07% de las plantaciones en São Paulo, y en Minas no se lo detecta desde hace dos años. Pero aun con ese bajo índice, la erradicación ha implicado desde 1999 el corte de unos 3,5 millones de plantas, y pérdidas directas por unos 100 millones de reales. En el estado de São Paulo se suman a dichas pérdidas otros 20 millones de reales anuales en recursos del Fundecitrus y de los gobiernos estadual y federal en la inspección y en la erradicación de las plantas enfermas.

Por lo tanto, esta bacteria probablemente originaria de Asia, en donde la enfermedad es endémica, no es como un fantasma que solamente asusta, sino que constituye un enemigo real de la mayor citricultura del mundo y la segunda agroindustria de Brasil, después de la caña de azúcar. La citricultura mueve 3,5 mil millones de dólares por año en el país y emplea a alrededor de 400 mil personas. Los ingresos anuales generados por las exportaciones suman 1,2 mil millones de dólares en jugos y frutas in natura.

Ciertamente, el peso del chancro en la citricultura brasileña influyó en la decisión de la FAPESP de escoger a la bacteria Xanthomonas citri como el segundo patógeno vegetal del cual se secuenciaría el genoma, luego del pionero, la Xylella fastidiosa. “La incidencia del ‘amarelinho’ es mayor, llega al 38% en el estado de São Paulo, pero en ese caso no se necesita cortar la planta, se controla la enfermedad con podas en los puntos atacados y se combate a las cigarritas, los vectores de la bacteria”, explica Belasque. El secuenciamiento de la Xylella, realizado también en asociación con el Fundecitrus, contó con una inversión de 13 millones de dólares, y el de la Xanthomonas, concluido en diciembre de 2000, con 2,2 millones de reales. Los investigadores que participaron en esos proyectos estudian ahora las interacciones químicas dentro de cada genoma y las proteínas sintetizadas por los genes.

El sostenimiento de la competitividad del sector citrícola brasileño depende tanto de las investigaciones realizadas en los laboratorios del proyecto Genoma como del desarrollo de nuevas técnicas y equipamientos para la detección de enfermedades. Belasque cree que, en poco tiempo, el uso del láser ganará espacio e importancia en la identificación del chancro y de otras enfermedades de los cítricos. “Esperamos que sea útil también, por ejemplo, en la identificación precoz de la mancha negra de los cítricos, una enfermedad causada por el hongo Guignardia citricarpa“.

Esta enfermedad no afecta a todas las regiones del estado y no implica erradicación, pero los síntomas solamente aparecen como pequeñas manchas oscuras durante la maduración del fruto. “El hongo permanece allí por mucho tiempo, pero no es posible detectarlo antes de que aparezcan los síntomas”, explica Belasque. La intención del Fundecitrus es utilizar el futuro equipamiento de detección del chancro y de otras enfermedades vía láser también en los locales en los se producen los plantines, una estrategia que puede evitar una mayor diseminación de hongos y bacterias. En el caso del chancro, la contaminación puede darse por la vía de una combinación del viento y la lluvia con la acción involuntaria del hombre, que puede cargar la Xanthomonas en las manos, en la ropa, en los zapatos o incluso en otros objetos.

Asociaciones productivas
Según Bagnato, el primer prototipo de un equipamiento para su utilización en el campo estará listo dentro de un año. “Así estaremos cumpliendo una de las misiones del Cepof, que consiste en establecer alianzas para resolver los problemas de la sociedad y del sector productivo”, dice Bagnato. “Queremos establecer un historial en ese sentido”. El Cepof, en dos años, ha registrado ocho patentes de equipamientos utilizados en medicina y odontología, por ejemplo.

Más allá de las soluciones tecnológicas, este centro promueve la investigación científica y ha publicado cerca de 40 trabajos por año en revistas científicas internacionales, elaborados por un equipo de cinco profesores y 45 estudiantes de grado con becas de iniciación científica, 36 estudiantes de posgrado (maestría y doctorado) y tres posdoctorandos. “Otra cuestión importante es el sentido multidisciplinario de nuestros trabajos”. En el caso de la detección del chancro cítrico vía láser, un ingeniero agrónomo entró en contacto con la física de la luz y los físicos empezaron a entender de enfermedades vegetales que perjudican a la citricultura.

EL PROYECTO
Detección del Chancro Cítrico por Medio de Láser
Modalidad
Centro de Investigación, Innovación y Difusión (Cepid)
Coordinador
Vanderlei Salvador Bagnato – Instituto de Física de la USP de São Carlos/Centro de Investigaciones en Óptica y Fotónica
Inversión
R$ 50 mil

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