FONAIAP   DIVULGA  No.  67:28-30                                                                                                   junio-septiembre    2000

Aspectos nutricionales y fisiológicos de la roya del Cafeto: 
I. Efectos de los nutrimentos 

Ramón Silva Acuña*; Martín Rosales Mondragón**; Jesús Tenías Tenías* 

*Investigador INIA. 
Centro de Investigaciones Agropecuarias del Estado Monagas. 
Apartado postal 184. ZP6201. Maturín, Monagas. Venezuela; 
** Departamento de Fitotecnia de la Universidad Federal de Vifosa. 
36571-000, Vifosa, Minas Gerais. Brasil. 

La roya anaranjada del cafeto (Hemileia vastatrix Berk. & Br.) es la principal enfermedad de este cultivo en todo el mundo. Es típicamente foliar y está relacionada con la extensiva y prematura defoliación, que causa reducción del área fotosintética y la muerte de los ramos, reflejándose negativamente sobre la producción y cuajado de frutos del año siguiente (Cruz y Chaves, 1973). Las pérdidas de rendimiento del cultivo de café por efecto de la roya varían con las condiciones climáticas y la carga de la planta, las cuales oscilan entre 20 y 30% (Chalfoun y Zambolim, 1985; IBC, 1985; Pereira y otros, 1996). 

La intensidad y severidad de los ataques de la roya están condicionadas por diversos factores bióticos y abióticos que influyen directa o indirectamente sobre la evolución de la epidemia. Dentro de los factores abióticos, el equilibrio nutricional desempeña un papel importante en la expresión de resistencia o susceptibilidad de la planta a la enfermedad, ya que los elementos minerales están involucrados en todos los mecanismos de defensa como componentes integrales o activados, inhibidores y reguladores del metabolismo. 

El efecto de los nutrimentos sobre las enfermedades (Fageira y otros., 1990) puede ser atribuido a las siguientes causas: 

1. Crecimiento de la planta, que puede influenciar su microclima y de ese modo afectar la infección y esporulación del patógeno. 

2. La pared celular y tejidos, así como también la composición bioquímica del vegetal. 

3. La tasa de crecimiento que puede favorecer a las plántulas al escapar a la infección en la fase de mayor susceptibilidad y que pueden afectar el patógeno a través de alteraciones en la forma de crecimiento, en la morfología y anatomía, y particularmente en su composición química. Por lo tanto, los nutrientes minerales pueden aumentar la resistencia o tolerancia de las plantas al ataque de patógenos (Malavolta, 1993). 

La nutrición mineral es un factor ambiental que puede ser manipulado fácilmente. Existen varias referencias sobre la importancia de nutrientes minerales en las enfermedades de plantas; así, el conocimiento de las funciones de estos elementos se hace necesario para estudiar su papel en la resistencia. No se debe olvidar que la presencia de un determinado elemento en el suelo no implica necesariamente su disponibilidad para el crecimiento del vegetal. Igualmente, el balance de los mismos determinará la manifestación de elementos de resistencia en la planta, particularmente los que condicionan resistencia, debido a barreras mecánicas y/o acciones bioquímicas. 

Aspectos a considerar sobre la condición nutricional-fisiológica del cafeto
La capacidad de defensa de las plantas, es sin duda, influenciada por el vigor y su estado fenológico. El equilibrio nutricional es importante, ya que las plantas con exceso o deficiencia están predispuestas a las enfermedades. 

La germinación de las esporas sobre la superficie de las hojas y raíces es estimulada por la presencia de exudados en las plantas. La concentración de azúcares y aminoácidos son altas en las hojas de las plantas con deficiencia de potasio. También, las concentraciones de aminoácidos son altas cuando ocurre exceso de nitrógeno. Por lo tanto, las concentraciones de asimilados solubles en el apoplasto, es factor importante en el crecimiento del patógeno durante su penetración y postinfección. 

Las fitoalexinas son compuestos fenólicos precursores de la biosíntesis de lignina y suberina que desempeñan un papel clave en los estados precoces de la infección; además, la carencia de boro y cobre afectan su biosíntesis y las uniones de compuestos fenólicos. En respuesta a la infección del patógeno, también se incrementa la producción de radicales de oxígeno y de peróxido de oxígeno como compuestos de defensa de las plantas. En vista del papel del cobre, cinc, hierro y magnesio en los procesos de generación y detoxificación de radicales libres de oxígeno y de peróxido de oxígeno, la resistencia de las plantas puede estar influenciada por esos elementos.

Cuando las plantas son fertilizadas con altas cantidades de nitrógeno, la actividad de las enzimas claves en el metabolismo de fenoles reduce el contenido de compuestos fenólicos y lignina. Con el fósforo, la situación es menos compleja; sin embargo, puede estar relacionado con los compuestos orgánicos y procesos metabólicos (fotosíntesis y otros), siendo muy importante su papel en la resistencia a las enfermedades. En lo que que se refiere al potasio, la deficiencia de este elemento puede resultar usualmente en la acumulación de compuestos nitrogenados solubles y de azúcares en plantas, los cuales son fuentes de nutrimentos para patógenos. 

El calcio tiene importancia fundamental en el mecanismo de resistencia a las enfermedades, por estar formando parte en la integridad de todas las membranas y pared celular; además de tener un papel crítico en la división celular, desarrollo celular y activación de enzimas. Muchos hongos perforan la epidermis para alcanzar el tejido por la producción de enzimas pectólicas extracelulares como la poligalacturonasa, que disuelve la lamela media. La actividad de esta enzima es drásticamente inhibida por el calcio. Muchos desórdenes fisiológicos de órganos de almacenamiento, frutos, raíces y plántulas están relacionados con el bajo contenido de calcio en sus tejidos. En función de ello, incrementos en el contenido de calcio hasta niveles adecuados, conducen generalmente a la disminución de algunas enfermedades en esos tejidos. 

La clorofila y otros pigmentos son requeridos para la absorción de energía y fotosíntesis; así, el suministro de nitrógeno y fósforo en la rizósfera, conduce a aumentos en la concentración foliar de clorofila; sin embargo, los carotenoides y licopenos no son afectados por los niveles de fósforo, caso contrario ocurre con los niveles de antocianinas. 

Elementos minerales en las plantas y en el cafeto 
Todos los elementos minerales desempeñan un papel importante en la determinación de resistencia o susceptibilidad de la planta a la enfermedad; sin embargo, el nitrógeno, el fósforo, el potasio y el calcio han sido ampliamente estudiados. Por ese motivo serán analizadas sus funciones. Nitrógeno (N) De manera general, el nitrógeno participa en la constitución de aminoácidos, proteínas, enzimas, ácidos nucleicos, pigmentos, hormonas de crecimiento, fitoalexinas y fenoles (Carvajal, 1984; Malavolta, 1993; Moraes y otros, 1983). Dependiendo de la especie, de su estado de desarrollo y del órgano de la planta, la materia seca contiene entre 2 a 5% de nitrógeno (Malavolta, 1993). 

Para el cafeto, los tenores foliares de este nutrimento son considerados adecuados entre 2, 7 a 3,2% y se localizan principalmente en los cloroplastos de las hojas, siendo importante en la actividad fotosintética. Además de estimular la formación y desarrollo de yemas florales y fructíferas, también favorece mayor vegetación y brotación. En condiciones deficientes de nitrógeno (Figura 1) en el cafeto ocurre una reducción en la síntesis de proteínas, aumento del contenido de azúcares y de la presión osmótica, y disminuye la tasa fotosintética por el decrecimiento del nitrógeno en los cloroplastos. Cuando el nitrógeno está en exceso, la concentración de aminoácidos y amidas aumentan en la planta, que además de provocar alteraciones en las relaciones N/P y N/K, causan disminución en la producción (Malavolta y otros, 1989; Moraes y otros, 1974). 

Fósforo (P) 
El fósforo desempeña un papel clave en el metabolismo de la planta. Es un componente integral de varios compuestos, incluyendo azúcar fosfatada, así como también de los fosfolípidos que forman parte de las membranas. Además, es constituyente de nucleotideos, coenzimas y moléculas de DNA y RNA (Taiz y Zeiger, 1991). 

El fósforo es muy importante en el metabolismo energético. La energía requerida para la biosíntesis del almidón o para la absorción de iones, es dada por el trifosfato de adenosina (ATP) que es el compuesto energético universal de cualquier célula viva. Por otro lado, el pirofosfato, rico en energía también puede ser transmitido para otras coenzimas, distintas del ATP, como por ejemplo: uridinatrifosfato (UTP) y guanosina trifosfato (GTP), que son requeridas para la síntesis de sacarosa y celulosa, respectivamente. El requerimiento de fósforo para el crecimiento óptimo de los vegetales está en el intervalo de 0,3 a 0,5% en la materia seca, durante la fase vegetativa (Malavolta, 1993). 

La deficiencia de fósforo en el cafeto (Figura 2) provoca la reducción del sistema radical, menor número de frutos, atraso en el florecimiento, aumento en el contenido de carbohidratos, aumento en la relación fósforo orgánico/fósforo inorgánico, entre otros. Su exceso puede provocar deficiencias de micro-nutrientes como cobre, hierro, manganeso y cinc. El nivel foliar adecuado de fósforo para el cafeto se sitúa entre O, 12 y 0,2% (Malavolta y col., 1989; Moraes, 1983). 

Potasio (K) 
Este elemento es esencial en casi todos los procesos requeridos para sostener la vida de ellas. Las funciones del potasio en la planta son tan numerosas y complejas, que muchas de ellas aún no han sido comprendidas en su totalidad. 

El potasio representa una importancia vital en la fotosíntesis y activación enzimática. Más de 60 sistemas enzimáticos en la planta son activados por el potasio. Otras funciones básicas consisten en acelerar el flujo de agua y de productos de la fotosíntesis; además de participar como regulador del potencial osmótico, el cual posibilita la extensión y el movimiento celular, también regula la entrada del di óxido de carbono (CO₂), aumenta el tenor de carbohidratos y proteínas, y promueve el almacenamiento del azúcar y almidón (Matiello, 1991; Moraes y col., 1974). La fotosíntesis es afectada por este elemento, actuando como contra-iones en el flujo de H⁺  para el establecimiento del gradiente de pH transmembrana durante la fosforilación, para la síntesis del ATP. Ese mismo efecto lo tiene para la síntesis de ATP en la mitocondria (Matiello, 1991). 

Aparte del nitrógeno, el potasio es el elemento mineral exigido en mayor cantidad por : las plantas. Las necesidades de este elemento para el crecimiento óptimo de las plantas se sitúa entre 2 a 5% de la materia seca de las plantas (Malavolta, 1993). La insuficiencia de potasio en el café (Figura 3), provoca disminución del crecimiento y caída de las hojas, secamiento de ramos, susceptibilidad en condiciones de estrés, menor tenor de azúcar y almidón en los órganos de reserva. El exceso de potasio puede inducir a deficiencias de magnesio, y como consecuencia provoca la acumulación de compuestos , nitrogenados solubles y de azúcares. Para el óptimo crecimiento del cafeto el nivel foliar adecuado de potasio es de 2 a 2,5% (Malavolta y col., 1989; Moraes, 1983). 

Calcio (Ca) 
Contrario a los otros macronutrimentos (Malavolta, 1993), existe una alta proporción de calcio total en los tejidos de la planta (0, 1 .hasta más de 5%), frecuentemente localiza: do en la pared celular (apoplasto). El calcio es usado en la síntesis de la pared celular, particularmente en la lamela media. También es usado en la mitosis durante la división celular. Es necesario para el funcionamiento normal de la membranas y puede estar implicado como un mensajero secundario para un sin número de respuestas a señales ambientales y hormonales (Taiz y Zeiger, 1991). Las membranas (Malavolta, 1993) son estabilizadas por el calcio en la unión de grupos fosfatos y carboxílicos de los fosfolípidos; además de eso, actúa como activador de enzimas como la trifosfato adenosina (ATP), atepasa, amilasa y fosfolipasa (Carvajal, 1984). 

La deficiencia de calcio provoca deformaciones, necrosis y clorosis (Figura 4), debido a la función de este elemento en la estabilidad de la pared y membrana celular, además de paralizarse el crecimiento. Su exceso induce a la deficiencia de potasio y magnesio (Malavolta, 1993; Morard y col., 1996). Para el cafeto, el nivel foliar adecuado se sitúa entre 1 a 1,5% (Malavolta, 1993; Malavolta y col., 1989; Moraes, 1983).

Bibliografía

Carvajal, J. F. 1984. Cafeto. Cultivo y fertilización. 2da. Ed. Costa Rica. Instituto Internacional de la Potassa. 254 p.

Cruz Filho, J. y Chaves, G. M. 1973. Efeito de adubacao NPK e micronutrientes (FTE) na incidencia da ferrugern (Hernileia vastatrix Berk. & Br.) In: Congresso Brasileiro sobre Pragas e Doencas do Cafeeiro. 1. Victoria. Resumos. Río de Janeiro, Bra. p.60-61.

Chalfoun, S. M. y Zambolim, L. 1985. Ferrugern do cafeeiro. Informe Agropecuario. Belo Horizonte, Bra. 11 (126): 42-46.

Fageira, N. K.; Baligar, V. C. y Jones, C. A. 1990. Growth and mineral nutrition of field crop. New York, USA. Marcel Dekker. 488 p.

Malavolta, E. 1993. Nutricao mineral e adubacao do cafeeiro. Colheitas económicas máximas. Sao Paulo, Bra. Agronomica Ceres. 210 p.

Malavolta, E.; Vitti, G. C. y Oliveira,S.A.1989. Avaliacao do estado nutricional das plantas. Principios e aplicacoes. Piracicaba, Bra. Associacao Brasileira para Pesquisa da Potassa. 202 p.

Matiello, J. B. 1991. O café. do cultivo ao consumo. Sao Paulo, Bra. Globo. 320 p.

Moraes, S. A. 1983. A ferrugern do cafeeiro: importancia, condicoes, predisponentes, evolucao e situacao no Brasil. Campinas, IAC. 50 p.

Moraes, F. R. P.; Cervilini, G. S. & Gallo, J. R. 1974. Influencia do estado nutricional do cafeeiro sobre a intensidade do ataque da ferrugern Hemileia vastatrix Berk. & Br. In: Congresso Brasileiro sobre Pesquisas Cafeeiras. 2. Pocos de Caldas. Resumos. Rio de Janeiro, Bra. p. 126-127.

Morard, P.; Pujos, A.; Bernadac, A. y Bertoni, G. 1996. Effect to temporary calciurn dificiency on tomato growth and mineral nutrition, New York, Marcel Dekker. J. Plant Nutrition, 19(1):115-127.

Taiz, L. y Zeiger, E. 1991. Plant physiology. Redwood City. The Benjamin/Cumming Publish Company. 559 p.