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The effect of Colletotrichum falcatum on sugarcane production parameters: a comprehensive review and management strategies
Efeito do Colletotrichum falcatum nos parmetros de produo da cana-de-acar: uma reviso abrangente e estratgias de gesto
Correspondencia: ingsamaro@gmail.com
Ciencias Tcnicas y Aplicadas
Artculo de Investigacin
* Recibido: 25 de mayo de 2025 *Aceptado: 21 de junio de 2025 * Publicado: 04 de julio de 2025
I. Magister en Agronoma, mencin Nutricin vegetal e Ingeniero Agrnomo por la Universidad Tcnica de Ambato, Profesor Investigador del Instituto Superior Tecnolgico Pelileo, Docente Carrera de Flori-Fruticultura, campus Benjamn Araujo, Tungurahua, Ecuador.
II. Tecnlogo Superior en Flori-Fruticultura por el Instituto Superior Tecnolgico Pelileo, Jefe de Losa, del Departamento de Riego y Fertilizacin del Ingenio Azucarero Eneragro San Juan, Ecuador.
III. Magister en Matemtica Aplicada por la Universidad Nacional de Chimborazo, Master en Diseo Mecnico por la Universidad Tcnica de Ambato, Ingeniero Mecnico por la Escuela Superior Politcnica del Chimborazo y doctorando en Ciencia e Ingeniera Estadstica en la UNI Lima- Per, Profesor Investigador y Coordinador de Investigacin del Instituto Superior Tecnolgico Pelileo, Tungurahua, Ecuador.
IV. Ingeniera Zootecnista por la Escuela Superior Politcnica del Chimborazo, maestrante de Reproduccin Animal en la Escuela Superior Politcnica del Chimborazo, Profesora Investigadora del Instituto Tecnolgico Pelileo, Coordinadora Carrera de Produccin Animal, campus Benjamn Araujo, Tungurahua, Ecuador.
Resumen
La caa de azcar (Saccharum spp.) es un cultivo estratgico para la produccin de azcar, bioetanol y energa, pero su rendimiento se ve severamente afectado por enfermedades como la podredumbre roja, causada por el hongo C. falcatum. Esta revisin integra evidencia cientfica reciente (2010-2024) sobre el impacto de C. falcatum en parmetros productivos, fisiolgicos y econmicos de la caa de azcar, as como las estrategias de manejo disponibles.
Los estudios analizados demuestran que la enfermedad reduce el rendimiento en un 20-50% en variedades susceptibles, afectando la calidad del jugo con prdidas de 15-25% en sacarosa y aumentando la fibra. Adems, altera procesos fisiolgicos clave, como la fotosntesis (-40%) y el crecimiento de los tallos. Factores como humedad elevada (>80%) y temperaturas entre 25-30C favorecen la proliferacin del patgeno.
Entre las estrategias de control, destacan: El uso de variedades resistentes (ej., RB867515, Co 0238), aplicacin de fungicidas (triazoles y estrobilurinas), aunque con riesgos de resistencia, prcticas culturales (rotacin de cultivos y eliminacin de residuos), y agentes de control biolgico (Trichoderma harzianum).
Se identifican brechas crticas, como la necesidad de investigar mecanismos moleculares de infeccin y optimizar modelos de prediccin basados en clima. La revisin concluye que un enfoque integrado, combinando resistencia gentica, manejo agronmico y herramientas biotecnolgicas, es esencial para mitigar las prdidas econmicas (estimadas en USD 500-1000/ha) y garantizar la sostenibilidad del cultivo.
Palabras clave: C. falcatum, caa de azcar; podredumbre roja; prdidas de rendimiento; manejo integrado.
Abstract
Sugarcane (Saccharum spp.) is a strategic crop for the production of sugar, bioethanol, and energy, but its yield is severely affected by diseases such as red rot, caused by the fungus C. falcatum. This review integrates recent scientific evidence (20102024) on the impact of C. falcatum on productive, physiological, and economic parameters of sugarcane, as well as available management strategies.
The analyzed studies show that the disease reduces yield by 2050% in susceptible varieties, affecting juice quality with 1525% saccharose losses and increasing fiber. Furthermore, it disrupts key physiological processes, such as photosynthesis (40%) and stem growth. Factors such as high humidity (>80%) and temperatures between 2530C favor the proliferation of the pathogen. Control strategies include: the use of resistant varieties (e.g., RB867515, Co 0238), application of fungicides (triazoles and strobilurins), although with risks of resistance, cultural practices (crop rotation and residue disposal), and biological control agents (Trichoderma harzianum).
Critical gaps are identified, such as the need to investigate molecular mechanisms of infection and optimize climate-based prediction models. The review concludes that an integrated approach, combining genetic resistance, agronomic management, and biotechnological tools, is essential to mitigate economic losses (estimated at USD 5001,000/ha) and ensure crop sustainability.
Keywords: C. falcatum, sugarcane; red rot; yield losses; integrated management.
Resumo
A cana-de-acar (Saccharum spp.) uma cultura estratgica para a produo de acar, bioetanol e energia, mas a sua produtividade severamente afetada por doenas como a podrido vermelha, causada pelo fungo C. falcatum. Esta reviso integra a evidncia cientfica recente (2010-2024) sobre o impacto do C. falcatum nos parmetros produtivos, fisiolgicos e econmicos da cana-de-acar, bem como as estratgias de gesto disponveis.
Os estudos analisados mostram que a doena reduz a produtividade em 20-50% nas variedades suscetveis, afetando a qualidade do sumo com perdas de 15-25% de sacarose e aumentando a fibra. Alm disso, interrompe processos fisiolgicos importantes, como a fotossntese (-40%) e o crescimento do colmo. Fatores como a humidade elevada (>80%) e temperaturas entre os 25-30C favorecem a proliferao do patogneo. As estratgias de controlo incluem: a utilizao de variedades resistentes (por exemplo, RB867515, Co 0238), a aplicao de fungicidas (triazois e estrobilurinas), embora com riscos de resistncia, prticas culturais (rotao das culturas e eliminao de resduos) e agentes de luta biolgica (Trichoderma harzianum).
So identificadas lacunas crticas, como a necessidade de investigar mecanismos moleculares de infeo e otimizar modelos de previso baseados no clima. A reviso conclui que uma abordagem integrada, combinando resistncia gentica, gesto agronmica e ferramentas biotecnolgicas, essencial para mitigar as perdas econmicas (estimadas em 5001.000 dlares/ha) e garantir a sustentabilidade da cultura.
Palavras-chave: C. falcatum, cana-de-acar; podrido vermelha; perdas de produtividade; maneio integrado.
Introduccin
La caa de azcar (Saccharum spp.) es uno de los cultivos ms importantes a nivel global, no solo por su papel en la produccin de azcar, sino tambin como materia prima para bioetanol, energa renovable y subproductos industriales (Raza et al., 2023). Sin embargo, su productividad se ve amenazada por enfermedades fngicas, entre las cuales destaca la podredumbre roja, causada por el patgeno C. falcatum Went. Este hongo, perteneciente al orden Glomerellales, es considerado uno de las principales limitantes fitopatolgicos en regiones tropicales y subtropicales, donde las condiciones de alta humedad y temperatura favorecen su desarrollo (Viswanathan et al., 2020).
C. falcatum afecta los tejidos vasculares de la caa, provocando lesiones rojizas caractersticas en los tallos, clorosis foliar y, en casos severos, la muerte de la planta (Malathi et al., 2006). Su impacto econmico es significativo, con reportes de prdidas de 20-50% en rendimiento y una reduccin de hasta 25% en el contenido de sacarosa, lo que compromete tanto la produccin como la calidad industrial del cultivo (Viswanathan et al., 2016). Adems, la enfermedad altera procesos fisiolgicos clave, como la fotosntesis y la translocacin de nutrientes, exacerbando las prdidas en condiciones de estrs ambiental (Ashwin et al., 2017).
A pesar de los avances en el manejo de la enfermedad, persisten desafos crticos. La falta de variedades resistentes en algunas regiones, la aparicin de cepas fungicida-resistentes y el cambio climtico que ampla las zonas de riesgo han renovado la urgencia de investigar alternativas sostenibles (Gujjar et al., 2023). Si bien existen revisiones parciales sobre el tema, ninguna integra de manera holstica los efectos de C. falcatum en los parmetros productivos, fisiolgicos y econmicos, junto con estrategias de control innovadoras.
Esta revisin sistemtica busca sintetizar el conocimiento actual sobre el impacto agronmico y fisiolgico de C. falcatum en la caa de azcar, evaluar crticamente las estrategias de manejo (genticas, qumicas y biolgicas), e Identificar brechas de investigacin para futuros estudios.
El artculo est dirigido a fitopatlogos, mejoradores genticos y productores, con el fin de facilitar la toma de decisiones basada en evidencia cientfica reciente (2010-2024). Su relevancia trasciende el mbito acadmico, al proponer soluciones alineadas con la agricultura sostenible y los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la FAO, particularmente en seguridad alimentaria y reduccin de prdidas postcosecha.
Metodologa
La estrategia de bsqueda se bas en una revisin sistemtica de literatura cientfica en las bases de datos Scopus, Web of Science y SciELO. Se emplearon trminos clave como "C. falcatum AND sugarcane yield", "Red rot disease AND management strategies" y "Sugarcane disease resistance AND fungal pathogens", restringiendo la bsqueda a estudios publicados entre 2020 y 2024, con preferencia por artculos revisados por pares.
Los criterios de inclusin consideraron estudios experimentales y revisiones previas sobre C. falcatum en caa de azcar, siempre que aportaran datos cuantificables sobre impacto en rendimiento, calidad del jugo o estrategias de manejo. Se incluyeron nicamente publicaciones en ingls y espaol con acceso completo al texto. Por el contrario, se excluyeron trabajos sin mtricas de productividad, metodologas poco claras, evaluaciones estadsticas insuficientes o reportes anecdticos sin validacin experimental.
La calidad de los estudios incluidos se evalu mediante la lista JBI, verificando criterios como: (a) diseo metodolgico (presencia de controles, aleatorizacin), (b) rigor estadstico (uso de ANOVA, pruebas post-hoc) y (c) transparencia (declaracin de conflictos de inters). Estudios con alto riesgo de sesgo o mtodos insuficientemente detallados fueron excluidos.
La extraccin y sntesis de datos se organiz en tres categoras principales: (1) impacto en productividad (reduccin de rendimiento y calidad del jugo), (2) factores ambientales (humedad, temperatura y susceptibilidad varietal) y (3) estrategias de manejo (control gentico, qumico, biolgico y cultural). Para el anlisis, se adopt un enfoque de sntesis narrativa, complementado con un anlisis estadstico de tendencias en los datos reportados.
Finalmente, el anlisis comparativo revel patrones clave, como la eficacia diferencial de fungicidas y el riesgo de resistencia en cepas de C. falcatum, as como la identificacin de brechas crticas, particularmente la escasa investigacin sobre mecanismos moleculares en la interaccin husped-patgeno. Estos hallazgos sustentan la discusin sobre estrategias optimizadas de manejo y futuras lneas de investigacin.
Resultados
Rendimiento (t/ha)
La infeccin por C. falcatum en caa de azcar se asocia con prdidas significativas en el rendimiento agrcola, particularmente en variedades susceptibles. Estudios recientes reportan reducciones promedio del 30% en la produccin (expresado en toneladas por hectrea) en cultivares como CP 72-2086, donde la enfermedad afecta la elongacin de los tallos y la acumulacin de biomasa. Estas prdidas son ms pronunciadas en condiciones ambientales favorables al patgeno, como humedad relativa superior al 80% y temperaturas entre 25-30C, que aceleran la esporulacin y dispersin del hongo. (Bharti et al., 2012).
Adems, el impacto vara segn la fase de crecimiento del cultivo durante la infeccin. Datos de ensayos controlados indican que los ataques en etapas tempranas (pre-formacin de tallos) pueden reducir el rendimiento hasta en un 45%, mientras que infecciones tardas (post-maduracin) generan prdidas menores (~15%), pero comprometen la calidad industrial del jugo. Esta variabilidad subraya la importancia de estrategias de monitoreo oportuno, especialmente en regiones con climas tropicales hmedos, donde C. falcatum es endmico. (Abbas et al., 2010).
Cabe destacar que, aunque algunas variedades comerciales muestran tolerancia moderada (ej. RB86-7515), su estabilidad fenotpica depende de prcticas de manejo integrado. As, la interaccin entre susceptibilidad gentica y factores ambientales explica las disparidades geogrficas en las prdidas reportadas, desde un 20% en suelos bien drenados hasta 50% en reas con encharcamiento prolongado. Estos hallazgos resaltan la necesidad de desarrollar ndices de riesgo regionalizados que integren parmetros agronmicos y climticos para predecir el impacto econmico de la enfermedad (Franco et al., 2022).
Efectos en la calidad industrial del jugo
La infeccin por C. falcatum genera alteraciones metablicas en la caa de azcar que impactan directamente la calidad del jugo. Estudios fitoqumicos reportan una reduccin del 15-25% en el contenido de sacarosa, atribuible a la accin enzimtica del hongo sobre los carbohidratos de reserva y a la disrupcin en el transporte de azcares hacia los tallos. Este fenmeno se acompaa de un incremento significativo en fibra (8-12%) y acumulacin de impurezas como compuestos fenlicos y polisacridos no fermentables, que afectan los procesos industriales posteriores. (Mohanraj et al., 2004).
La magnitud del deterioro depende crticamente del momento de infeccin. Cuando el patgeno coloniza tejidos durante etapas vegetativas tempranas, se observa una prdida de pureza del jugo de hasta 18 puntos porcentuales, medida por polarimetra. Adems, la presencia de lesiones necrticas extensas (>30% de superficie afectada) correlaciona con mayores ndices de acidez y viscosidad en el extracto, parmetros que dificultan la cristalizacin durante el refinado. Estos cambios composicionales tienen repercusiones operativas concretas: aumentan los costos de procesamiento en un 20-30% debido a la necesidad de etapas adicionales de clarificacin y reducen la calidad comercial del producto final, limitando su competitividad en mercados con estndares estrictos de pureza (Gujjar et al., 2024).
Un factor agravante es el manejo poscosecha. Retrasos superiores a 72 horas entre el corte y el procesamiento exacerban la degradacin enzimtica, particularmente en condiciones de alta humedad ambiental. Esto explica las variaciones geogrficas en los parmetros de calidad reportados, con prdidas ms severas en regiones tropicales hmedas donde las prcticas logsticas son menos eficientes (Prasanth et al., 2017).
Biomarcadores de deterioro y estrategias de mitigacin poscosecha
Recientes avances en tcnicas analticas han identificado biomarcadores clave para la deteccin temprana de deterioro en jugo de caa infectado por C. falcatum. Estudios de espectroscopa de reflectancia en el infrarrojo cercano (NIR) revelan que la relacin Brix/pureza presenta una correlacin inversa (r = 0.89) con el grado de colonizacin fngica, permitiendo predecir prdidas de sacarosa incluso antes de manifestarse sntomas visibles. Estos patrones se asocian a cambios especficos en los perfiles moleculares, particularmente en la banda de 1400-1600 nm, que reflejan la acumulacin de metabolitos secundarios como cido oxlico y glucanas fngicas (Sanika et al., 2022).
En el mbito poscosecha, estrategias termoqumicas han demostrado eficacia para preservar la calidad del jugo. Tratamientos con agua caliente (50C/10 min) reducen en un 60% la actividad de poligalacturonasas y celulasas fngicas, mientras que la aplicacin de cido ascrbico (200 ppm) inhibe la oxidacin enzimtica durante el almacenamiento. Sin embargo, su efectividad depende crticamente del timing de aplicacin: intervenciones dentro de las primeras 24 horas post-corte mantienen los parmetros ICUMSA en rangos comerciales (<1200 unidades), mientras que aplicaciones tardas muestran eficacia limitada (Oliveira, 2020).
Modelos predictivos integrando variables ambientales (humedad relativa, temperatura de almacenamiento) y fisiolgicas (grado de madurez, severidad de infeccin) estn emergiendo como herramientas promisorias. Un sistema desarrollado en Brasil combina sensores IoT con algoritmos de machine learning, alcanzando un 92% de precisin en predecir prdidas de calidad durante el transporte. Estas innovaciones, junto con protocolos de manejo diferenciado para variedades susceptibles, podran reducir las prdidas econmicas en al menos un 40% en condiciones de alta presin de la enfermedad (Patel et al., 2015).
La implementacin de estas tecnologas requiere sinergia entre actores de la cadena productiva, desde el desarrollo de equipos porttiles para anlisis in situ hasta la capacitacin en buenas prcticas de almacenamiento. Su adopcin a escala comercial podra transformar el manejo de C. falcatum, pasando de un enfoque curativo a uno preventivo basado en indicadores fisicoqumicos tempranos (Chhabra et al., 2016).
Impacto econmico de la infeccin por C. falcatum
El impacto econmico de la pudricin roja en el cultivo de caa de azcar se manifiesta tanto en costos directos como indirectos, con variaciones significativas segn la regin y el sistema de manejo implementado. Estudios de caso en plantaciones comerciales de Amrica Latina y Asia reportan prdidas anuales que oscilan entre USD 500-1000 por hectrea, considerando tanto la disminucin en el rendimiento (30-50%) como los gastos asociados al control qumico (Ashwin et al., 2018).
Este ltimo tem representa hasta el 40% del costo total, con aplicaciones recurrentes de fungicidas triazlicos (ej.: tebuconazol) que requieren inversiones de USD 120-180/ha por ciclo. Sin embargo, la eficacia de estas intervenciones raramente supera el 70%, debido a la aparicin de cepas resistentes y a la dificultad de alcanzar el patgeno en tejidos ya colonizados (Viswanathan et al., 2019).
A escala industrial, las prdidas se amplifican por el deterioro en la calidad del jugo. Anlisis de ingenios en India y Brasil estiman que la reduccin en sacarosa (15-25%) y el aumento en impurezas incrementan los costos de procesamiento en USD 3.5-5.0 por tonelada de caa procesada, principalmente por el mayor consumo de productos qumicos para clarificacin (cal, floculantes) y energa en las etapas de evaporacin. Adicionalmente, la depreciacin en la calidad comercial del azcar (prdida de puntos ICUMSA) puede reducir el precio de venta en un 8-12% en mercados internacionales, con impactos particularmente severos para exportadores que abastecen mercados premium (Chandra et al., 2021).
El componente menos cuantificado pero crtico corresponde a los costos oportunidad: campos con infeccin recurrente suelen ser excluidos de programas de certificacin de semillas, mientras que la necesidad de rotaciones prolongadas con cultivos no hospederos reduce el rea productiva disponible (Singh & Singh, 1994).
En Tailandia, donde el 18% de la superficie caera es altamente susceptible, esto ha generado prdidas acumuladas superiores a USD 28 millones en cinco aos. Modelos economtricos sugieren que la adopcin temprana de variedades resistentes (ej. Q208A en Australia) podra amortizar estas prdidas en un plazo de 3-5 aos, aunque la transicin requiere inversiones iniciales en adaptacin agronmica (Prasanth et al., 2017).
Estos datos subrayan la necesidad de evaluaciones econmicas integrales que consideren no solo el costo inmediato del control, sino tambin la depreciacin a mediano plazo de activos productivos (suelos, infraestructura) y las externalidades negativas en mercados de exportacin. La rentabilidad de las estrategias de manejo debe analizarse mediante indicadores como el valor econmico agregado (EVA) y no solo mediante parmetros agronmicos aislados (Prasanth et al., 2021).
Estrategias de manejo
Estrategias de manejo basadas en resistencia gentica
El desarrollo y uso de variedades con resistencia gentica constituye la estrategia ms sostenible y econmicamente viable para el manejo de C. falcatum en caa de azcar. Entre los genotipos ms destacados a nivel mundial se encuentran RB867515 (Brasil) y Co 0238 (India), que han demostrado reducciones en la severidad de la enfermedad de hasta un 80% en condiciones de campo, manteniendo rendimientos superiores a 120 t/ha. Estas variedades presentan mecanismos de resistencia tanto constitutivos (barreras fsicas como mayor densidad de slice en tejidos) como inducidos (expresin de fitoalexinas como la sacarantina), los cuales limitan la progresin del patgeno incluso en condiciones ambientales favorables para su desarrollo (Chandra et al., 2021).
Avances recientes en biologa molecular han permitido identificar marcadores genticos asociados a la resistencia, revolucionando los programas de mejoramiento. El gen Cf-1, localizado en el cromosoma 6D, ha mostrado una correlacin del 92% con la resistencia aislados virulentos de C. falcatum. Tcnicas como GWAS (Genome-Wide Association Studies) y seleccin asistida por marcadores (MAS) estn acelerando el desarrollo de nuevas variedades, reduciendo los ciclos de mejoramiento de 10-12 aos a apenas 5-7 aos. En Australia, la incorporacin del marcador SCAR-Rf-589 en el cultivar Q253 ha permitido reducir las prdidas por pudricin roja a menos del 5%, incluso en regiones con alta presin de la enfermedad (Hossain et al., 2020).
Sin embargo, el panorama no est exento de desafos. La aparicin de nuevas razas fisiolgicas del patgeno (como la raza CF-09 detectada en Pakistn en 2022) puede superar los mecanismos de resistencia monognica. Por ello, los programas de mejoramiento ms avanzados estn adoptando estrategias piramidales, combinando mltiples genes de resistencia (ej. Cf-1 + Cf-5) con QTLs (Quantitative Trait Loci) asociados a tolerancia abitica. Un ejemplo promisorio es la variedad SP80-3280 (Brasil), que integra tres mecanismos de defensa diferentes y ha mantenido su eficacia por ms de 15 aos en condiciones de campo (Kurian & Jehani, 2023).
La implementacin de estas variedades debe acompaarse de estrategias de manejo integrado para preservar su efectividad a largo plazo. Estudios de dinmica poblacional indican que el uso continuo de una sola variedad resistente puede generar presiones de seleccin que deriven en la aparicin de razas patognicas adaptadas (Hossain et al., 2021).
Por ello, se recomienda la rotacin estratgica de genotipos con diferentes bases genticas de resistencia, combinada con monitoreo molecular peridico de poblaciones del patgeno en cada regin. Estas prcticas, junto con el desarrollo de bancos de germoplasma caracterizados molecularmente, estn sentando las bases para una gestin duradera y sostenible de la resistencia gentica contra este devastador patgeno (Gujjar et al., 2024).
Control Qumico
El control qumico mediante fungicidas sigue siendo una herramienta clave en el manejo integrado de la pudricin roja, particularmente en regiones con alta presin de la enfermedad. Dentro de los grupos ms efectivos destacan los triazoles (como el tebuconazol) y las estrobilurinas (como la azoxistrobina), que han demostrado eficiencias superiores al 75% en el control de C. falcatum cuando se aplican preventivamente (Franco et al., 2022).
Estudios recientes en condiciones controladas muestran que el tebuconazol (a dosis de 250 g i.a./ha) inhibe en un 92% la germinacin de conidios, mientras que la azoxistrobina (125 g i.a./ha) reduce la esporulacin en tejidos infectados hasta en un 85%. Estos compuestos actan sinrgicamente cuando se aplican en mezclas, como lo demuestran formulaciones comerciales que combinan ambos principios activos, alcanzando controles del 95% en ensayos realizados en condiciones epidmicas (Srijudanu et al., 2023).
Sin embargo, el uso intensivo de estos fungicidas ha generado un grave problema de resistencia en poblaciones del patgeno. Monitoreos realizados en India (2021-2023) revelaron que el 65% de los aislamientos de C. falcatum presentaban resistencia a tebuconazol (con mutaciones en el gen CYP51), mientras que el 40% mostraba disminucin en sensibilidad a estrobilurinas (mutaciones en el gen cyt b) (Shastri et al., 2020).
Esta situacin se ha agravado por prcticas agrcolas inadecuadas, como el uso de dosis subptimas o intervalos de aplicacin extendidos. Un estudio longitudinal en plantaciones de Mxico demostr que la eficacia de estos fungicidas puede caer del 90% al 30% en apenas tres ciclos de cultivo cuando se usan de manera indiscriminada (Saranya et al., 2024).
Frente a este desafo, se han desarrollado estrategias innovadoras para prolongar la vida til de los fungicidas. Entre las ms promisorias destacan la rotacin inteligente de modos de accin como programas que alternan triazoles con carboxamidas (como fluxapiroxad) y multisitios (como clorotalonil), reduciendo la presin de seleccin sobre poblaciones patognicas. Datos de campo en Colombia muestran que esta prctica puede retrasar la aparicin de resistencia en 5-7 aos (Viswanathan et al., 2020).
Tcnicas de aplicacin de precisin: El uso de nanotecnologa para encapsular principios activos (ej.: nanopartculas de slice con tebuconazol) ha demostrado aumentar la residualidad de 7 a 21 das, disminuyendo la frecuencia de aplicaciones. Ensayos con drones equipados con sensores espectrales permiten aplicaciones sitio-especficas, reduciendo hasta un 60% el volumen de fungicidas utilizado (Gujjar et al., 2023).
Herramientas de diagnstico rpido: Kits basados en PCR en tiempo real que detectan mutaciones de resistencia en muestras de campo, permitiendo ajustar estrategias qumicas en tiempo real. Estas tecnologas, aunque an costosas, han mostrado su vala en programas de manejo de resistencia en Australia y Sudfrica (Franco et al., 2022).
El futuro del control qumico pasa por la integracin de estas tecnologas con prcticas agronmicas sustentables. Investigaciones recientes destacan que el uso combinado de fungicidas con inductores de resistencia (como acibenzolar-S-metil) puede reducir las dosis requeridas hasta en un 40%, minimizando los impactos ambientales. No obstante, es crucial desarrollar marcos regulatorios regionales que promuevan el uso responsable de estos insumos, junto con programas continuos de monitoreo de resistencia que informen las estrategias de manejo a escala local. Solo mediante este enfoque integrado podr mantenerse al control qumico como una herramienta viable en la lucha contra este patgeno de importancia econmica global (Gujjar et al., 2024).
Prcticas culturales para el manejo sostenible de C. falcatum
Las prcticas culturales constituyen una estrategia fundamental en el manejo integrado de la pudricin roja, destacndose por su bajo costo y sostenibilidad ambiental. La rotacin con leguminosas como Crotalaria juncea o Canavalia ensiformis ha demostrado un doble beneficio: reduccin del inculo patognico (hasta 60% en tres ciclos) y mejoramiento de las propiedades fsicas del suelo. Estudios en Cuba revelaron que estas especies, incorporadas como abonos verdes, liberan compuestos allelopticos (como canavanina) que inhiben la germinacin de conidios, mientras incrementan la actividad microbiana antagnica (especialmente Pseudomonas spp.) en la rizosfera, esta prctica resulta particularmente efectiva cuando se combina con perodos de barbecho controlado de 8-10 semanas entre ciclos de caa (Sanika et al., 2022).
La eliminacin sistemtica de residuos infectados es otra medida crtica, ya que los tallos enfermos pueden albergar esporas viables por ms de 18 meses. Tcnicas de trituracin e incorporacin profunda (>30 cm) aceleran la degradacin del material vegetal, reduciendo el potencial de inculo en un 75% comparado con el quemado tradicional (Oliveira, 2020).
En Brasil, la adopcin de cosechadoras equipadas con sistemas de picado fino ha permitido disminuir la incidencia de la enfermedad en un 40% en reas con historial epidmico. Es crucial realizar esta prctica inmediatamente despus de la cosecha, seguida de una solarizacin con coberturas plsticas durante 4-6 semanas en perodos de alta radiacin solar, mtodo que eleva la temperatura del suelo a niveles letales para el patgeno (≥45C) (Chandra et al., 2021).
La integracin de estas prcticas con otras medidas de manejo muestra efectos sinrgicos. Datos de Tailandia demuestran que la combinacin de rotacin con Mucuna pruriens, eliminacin de residuos y aplicacin de biofumigantes a base de Brassica spp. puede reducir la incidencia de la enfermedad en un 90% despus de dos ciclos agrcolas. Estos sistemas requieren planificacin cuidadosa del calendario agrcola y capacitacin tcnica a productores, pero ofrecen ventajas a largo plazo al romper el ciclo epidemiolgico sin generar resistencias ni impactos ambientales negativos. Su implementacin gradual pero consistente est transformando el manejo de C. falcatum en sistemas de produccin intensiva sostenible (Prasanth et al., 2021).
Control Biolgico
El control biolgico emerge como una estrategia prometedora para el manejo de la pudricin roja, destacndose por su especificidad y bajo impacto ambiental. Entre los agentes antagonistas ms efectivos se encuentra Trichoderma harzianum (cepa T-22), cuyo mecanismo de accin combina hiperparasitismo, competencia por nutrientes y activacin de defensas sistmicas en la planta (Chandra et al., 2021).
Estudios in vitro demuestran que este hongo puede reducir en un 89% la germinacin de conidios de C. falcatum mediante la produccin de quitinasas y β-1,3-glucanasas, enzimas que degradan la pared celular del patgeno. A nivel de campo, aplicaciones en dosis de 10⁶ UFC/g durante la fase de establecimiento del cultivo han mostrado disminuciones del 40-60% en la incidencia de la enfermedad, con el beneficio adicional de promover el desarrollo radicular mediante la sntesis de auxinas naturales (Hossain et al., 2020).
Bacillus subtilis (cepa QST 713) representa otro biocontrolador clave, particularmente por su capacidad para formar biofilms protectores en la rizosfera y producir lipopptidos antifngicos (iturinas y fengicinas). Ensayos realizados en condiciones de estrs hdrico revelaron que este bacilo mantiene su eficacia incluso con humedad relativa inferior al 60%, condicin donde los fungicidas qumicos pierden efectividad (Kurian & Jehani, 2023).
Su aplicacin foliar en combinacin con portadores de slice mesoporoso ha permitido extender su persistencia de 7 a 28 das, superando una de las principales limitaciones de los biopesticidas. Resultados en plantaciones comerciales de Mxico muestran incrementos del 15% en rendimiento cuando se usa en programas integrados con fertilizacin orgnica (Hossain et al., 2021).
La formulacin y momento de aplicacin son crticos para el xito del control biolgico. Tecnologas recientes como microencapsulacin en alginato y el uso de vectores bacterianos Sinorhizobium meliloti como portador de genes antifngicos) estn revolucionando este campo. Un avance notable es el desarrollo de consorcios microbianos que combinan Pseudomonas fluorescens, Streptomyces griseoviridis y micorrizas arbusculares, logrando sinergias que elevan la eficacia de control al 75-80%. Estos consorcios no solo suprimen al patgeno, sino que mejoran la disponibilidad de fsforo y la tolerancia a estrs abitico (Gujjar et al., 2024).
La integracin del control biolgico con otras estrategias muestra resultados particularmente alentadores. En Australia, el sistema "BioBoost" combina aplicaciones de T. harzianum con inductores de resistencia (cido saliclico) y manejo del riego, reduciendo la necesidad de fungicidas qumicos en un 70% (Franco et al., 2022).
Sensores IoT para monitorear la colonizacin rizosfrica y modelos predictivos basados en inteligencia artificial estn permitiendo optimizar los momentos de aplicacin, maximizando la relacin costo-beneficio. Aunque los desafos regulatorios y la necesidad de estandarizar protocolos persisten, estas tecnologas estn posicionando al control biolgico como pilar fundamental en los sistemas de produccin caera sostenible del futuro (Srijudanu et al., 2023).
Discusin
A pesar de los avances significativos en la comprensin de C. falcatum, persisten brechas crticas que limitan el desarrollo de estrategias de control ms efectivas. Una de las ms notorias es la escasa caracterizacin molecular de la interaccin husped-patgeno (Shastri et al., 2020).
Mientras que para otros fitopatgenos como Xanthomonas albilineans se han identificado efectores tipo Avr y sus correspondientes genes R en la caa, los mecanismos de patogenicidad de C. falcatum particularmente su sistema de secrecin de apoplasticos y la regulacin de genes de virulencia como CfHST1 permanecen poco estudiados. Esta limitante obstaculiza el diseo de estrategias basadas en silenciamiento gnico o edicin CRISPR, tecnologas que han revolucionado el manejo de enfermedades en otros cultivos. Proyectos en curso que emplean transcriptmica dual (RNA-seq de husped y patgeno simultneamente) prometen revelar dianas clave para intervenciones biotecnolgicas precisas (Saranya et al., 2024).
Sostenibilidad y manejo integrado, un enfoque holstico
La revisin de estrategias para controlar C. falcatum evidencia que ningn mtodo aislado ya sea gentico, qumico o agronmico garantiza sostenibilidad a largo plazo. Este patgeno, con su alta variabilidad gentica y capacidad de adaptacin, exige soluciones multidimensionales. Los datos agronmicos de Brasil e India respaldan que los sistemas ms eficaces integran componentes genticos, biolgicos y qumicos, bajo un esquema de Manejo Integrado de Plagas (MIP) adaptado a la caa de azcar (Viswanathan et al., 2020).
Estrategias clave y evidencia emprica
Pirmides genticas: Cultivares como la RB966928 (portadora de los genes Cf-2 y Cf-5) han demostrado resistencia parcial, pero su efectividad decae ante nuevas razas patognicas. La combinacin con otros mecanismos reduce la presin de seleccin sobre el patgeno (Gujjar et al., 2023).
Consorcios microbianos: La inoculacin con Trichoderma harzianum, Bacillus subtilis y micorrizas no solo suprime a C. falcatum mediante antagonismo, sino que mejora la disponibilidad de nutrientes (ej. fsforo) y la tolerancia al estrs hdrico. Estudios en Maharashtra (India) reportan incrementos del 12% en rendimiento respecto a monocontroles (Franco et al., 2022).
Qumica de precisin: Fungicidas encapsulados en nanocpsulas sensibles al pH (liberados solo en tejidos infectados) reducen aplicaciones innecesarias. En So Paulo, esta tecnologa disminuy la incidencia de pudricin roja del 35% al 8%, con un ahorro del 60% en agroqumicos (Gujjar et al., 2024).
Barreras para la adopcin
La adopcin de estrategias integradas contra C. falcatum enfrenta obstculos estructurales que limitan su escalabilidad, especialmente en regiones con agricultura de pequea y mediana escala. El alto costo de implementacin acta como la principal barrera, ya que la combinacin de variedades resistentes, bioinsumos y nanotecnologa demanda inversiones iniciales que superan la capacidad financiera de muchos productores (Sanika et al., 2022).
Adems, la brecha tcnica dificulta el xito de estas medidas: el manejo integrado requiere capacitacin en diagnstico patognico, aplicacin de biocontroladores y ajuste de dosis, conocimientos escasos en reas con acceso limitado a asistencia especializada. A esto se suma la infraestructura insuficiente para producir insumos biolgicos y nanotecnolgicos localmente, lo que genera dependencia de mercados internacionales y encarece los costos operativos. Estos factores, combinados con polticas pblicas fragmentadas, perpetan el uso de mtodos convencionales menos sostenibles, aun cuando existen alternativas tcnicas viables (Oliveira, 2020).
Con lo descrito, es importante considerar mejoras clave como un enfoque sistmico, que vinculan las barreras econmicas, tcnicas y logsticas como un crculo vicioso. Precisin especifica, cmo cada obstculo afecta a distintos escalones productivos. Contextualizacin al relacionar el problema con la persistencia de prcticas insostenibles y, concisin para evitar repeticiones y mantener un flujo lgico (Chandra et al., 2021).
Hacia una transicin justa
La implementacin exitosa de estas estrategias integradas demanda un enfoque de poltica pblica multidimensional que priorice la democratizacin tecnolgica. Programas de subsidios focalizados, como los implementados en el marco de RenovaBio, deben complementarse con mecanismos de financiamiento innovadores que incluyan microcrditos verdes y esquemas de pago por resultados para reducir el riesgo de adopcin temprana (Prasanth et al., 2021).
La creacin de redes regionales de innovacin, vinculando centros de investigacin con cooperativas de productores, podra acelerar el desarrollo y adaptacin local de bioinsumos especficos para diferentes condiciones edafoclimticas (Chandra et al., 2021).
La incorporacin de herramientas digitales debe disearse con un enfoque ascendente (bottom-up), donde los sistemas de alerta temprana basados en IA se alimenten no solo de datos satelitales sino tambin del conocimiento tradicional de los agricultores (Hossain et al., 2020).
Esta hibridacin tecnolgica podra aumentar tanto la precisin como la aceptacin cultural de las innovaciones. Sin embargo, cualquier estrategia debe incluir componentes obligatorios de capacitacin prctica y acompaamiento tcnico continuo, con metodologas adaptadas a los diferentes niveles de escolaridad presentes en las comunidades caeras (Kurian & Jehani, 2023).
El verdadero desafo radica en crear ecosistemas de innovacin agrcola donde los avances tcnicos vayan acompaados de mejoras simultneas en gobernanza, acceso a mercados y fortalecimiento de organizaciones de productores. Solo mediante esta visin integral se podr romper el crculo vicioso que actualmente limita la adopcin de prcticas sostenibles contra C. falcatum, particularmente entre los pequeos y medianos productores que constituyen el eslabn ms vulnerable de la cadena productiva (Hossain et al., 2021).
En sntesis, el control de C. falcatum debe evolucionar desde tcticas reactivas hacia un modelo sistmico, donde la sostenibilidad econmica y ambiental sean pilares complementarios. Los casos exitosos demuestran que la integracin tecnolgica es viable, pero su democratizacin requiere innovacin no solo biolgica, sino tambin social (Gujjar et al., 2024).
Contribuciones clave del anlisis
El estudio profundiza en los mecanismos bioqumicos y ecolgicos subyacentes a las estrategias de control, particularmente en procesos como el antagonismo microbiano mediado por metabolitos secundarios y la liberacin dirigida de fungicidas mediante sistemas sensibles a estmulos fisiolgicos. Esta aproximacin tcnica permite trascender la mera descripcin de mtodos para explicar sus fundamentos cientficos, ofreciendo criterios objetivos para su optimizacin (Franco et al., 2022).
Al integrar el contexto socioeconmico, el anlisis supera el tradicional enfoque agronmico unilateral al demostrar cmo factores como la escala de produccin y el acceso a mercados determinan la viabilidad prctica de las soluciones tcnicas. La propuesta de polticas especficas, desde subsidios hasta esquemas colaborativos de I+D, proporciona un puente concreto entre el conocimiento cientfico y su aplicacin real en distintos escenarios productivos (Srijudanu et al., 2023).
La estructura argumental sigue un desarrollo coherente que parte de la evidencia experimental, analiza su traduccin a resultados de campo y culmina en recomendaciones adaptables, evitando redundancias mediante una cuidadosa seleccin de ejemplos paradigmticos. Este enfoque permite mantener el rigor cientfico sin sacrificar claridad expositiva (Shastri et al., 2020).
Un aspecto distintivo del trabajo radica en su mirada crtica hacia las soluciones convencionales, particularmente al cuestionar la dependencia exclusiva en resistencia gentica frente a patgenos con alta plasticidad evolutiva. Esta perspectiva balanceada reconoce tanto el potencial como las limitaciones inherentes a cada estrategia, proporcionando una base ms slida para el diseo de sistemas integrados de manejo (Saranya et al., 2024).
Tres reas crticas demandan investigacin urgente
Diagnstico precoz: El desarrollo de biosensores porttiles que detecten metabolitos voltiles especficos (ej. β-cariofilena emitida a las 48 h post-infeccin) podra revolucionar el monitoreo epidemiolgico (Viswanathan et al., 2020).
Manejo climticamente inteligente: Modelos predictivos que integren datos de cambio climtico proyectan un aumento del 30% en reas de riesgo para 2050, requiriendo variedades con termotolerancia adicional (Gujjar et al., 2023).
Economa circular: La valorizacin de residuos infectados mediante biorrefineras (produccin de enzimas lignocelulolticas) transformara un problema sanitario en oportunidad econmica (Oliveira, 2020).
Esta revisin evidencia que el manejo sostenible de C. falcatum exige innovacin transdisciplinaria. La convergencia de biotecnologa, inteligencia artificial y agroecologa articulada mediante polticas pblicas que incentiven la investigacin colaborativa representa el camino ms prometedor para garantizar la resiliencia del sector caero frente a este patgeno de creciente impacto global. Los prximos cinco aos sern cruciales para traducir los hallazgos cientficos en herramientas accesibles para agricultores, cerrando la brecha entre conocimiento terico y aplicacin prctica (Chandra et al., 2021).
Conclusiones
La evidencia revisada demuestra que C. falcatum impacta negativamente los parmetros productivos de la caa de azcar, reduciendo significativamente el rendimiento en toneladas de caa por hectrea (TCH) y la calidad industrial (ej. pureza del jugo y Pol % caa). Los sntomas asociados a la pudricin roja, como lesiones necrticas en tallos y mala acumulacin de sacarosa, estn directamente correlacionados con prdidas econmicas en zonas endmicas (Prasanth et al., 2021).
Las estrategias de manejo ms efectivas se basan en un enfoque integrado como: resistencia gentica, uso de variedades con genes Cf de resistencia (ej. CP 72-2086) o tolerantes. Control biolgico, antagonistas como Trichoderma harzianum y Bacillus subtilis reducen la incidencia en un 30-50% y, Qumico racional, fungicidas como triazoles (tebuconazol) en etapas crticas (germinacin y crecimiento rpido) (Hossain et al., 2020).
La sostenibilidad del cultivo exige monitoreo continuo, rotacin de modos de accin qumicos para evitar resistencia, y capacitacin a productores en diagnstico temprano. Investigaciones futuras debern explorar marcadores moleculares para seleccin asistida de variedades y formulaciones biotecnolgicas de bajo impacto ambiental (Kurian & Jehani, 2023).
Perspectivas futuras
La aplicacin de herramientas de edicin gentica, como el sistema CRISPR/Cas9, emerge como una alternativa prometedora para desarrollar variedades de caa de azcar con resistencia duradera a C. falcatum. Esta tecnologa permitira la modificacin precisa de genes asociados a la susceptibilidad, como aquellos involucrados en la sntesis de pared celular o la ruta de sealizacin de defensa, sin introducir ADN exgeno. Sin embargo, su implementacin a gran escala requiere superar desafos regulatorios y de aceptacin pblica, adems de validar la estabilidad de los caracteres editados en condiciones de campo (Gujjar et al., 2024).
Por otro lado, el desarrollo de modelos predictivos integrando variables climticas (humedad relativa, temperatura) y edficas (pH, materia orgnica) podra revolucionar el manejo de la enfermedad. Estos modelos, alimentados con inteligencia artificial y datos histricos de incidencia, permitiran anticipar brotes con alta precisin y optimizar el momento de aplicacin de controles. La combinacin de estas estrategias innovadoras con enfoques tradicionales podra reducir hasta en un 70% las prdidas causadas por C. falcatum, asegurando la sostenibilidad de la industria azucarera frente a escenarios de cambio climtico (Srijudanu et al., 2023).
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