ENFERMEDAD: Roya del café

PATÓGENO: Hemileia vastatrix - se encuentra actualmente en casi todas las regiones cafetaleras del mundo. H. coffeicola - restringido a África central y occidental, sobre todo en las regiones más altas y frías.

HOSPEDEROS: Coffea arabica (café arábica) y Coffea canephora (café robusta), las dos especies comerciales más importantes de café, y posiblemente otras 25 especies más de Coffea. Se ha postulado la existencia de un hospedero alterno, pero ninguno ha sido encontrado.

La roya del café es la enfermedad más importante del café en términos económicos en el mundo, y en cuanto al valor monetario, el café es el producto agrícola más importante en el comercio internacional.

Figura 1. Distribución mundial de la roya del café. (Adaptado de Schieber, E. y GA Zentmyer. 1984. Roya del café en el Hemisferio Occidental. Planta Dis. 68:89-93. Usado con permiso de P.A. Arneson).

Figura 2. Café Arábica. Flores y frutos verdes y maduros. (Utilizado con permiso del H. D. Thurston)

​Síntomas y signos

Las infecciones se producen en las hojas del café. Los primeros síntomas observables son pequeñas manchas de color amarillo pálido en las superficies superiores de las hojas (Figura 3). Al ir aumentado el diámetro de estas manchas, masas de urediniosporas de color naranja (= uredosporas) aparecen en las superficies inferiores de las hojas (Figura 4). El hongo esporula
a través de los estomas en lugar de romper la epidermis, como lo hacen la mayoría de las royas, por lo que no se forman las pústulas típicas de muchas royas (Figura 5). El polvillo en el envés de las hojas pueden ser de color rojo-anaranjado a amarillo-naranja, y hay una variación considerable de una región a otra.

Figura 3	Figura 4	Figura 5

A pesar de que las lesiones se pueden desarrollar en cualquier parte de la hoja, tienden a concentrarse alrededor de los márgenes, donde las gotas de rocío y la lluvia se acumulan (Figura 6). Con el tiempo el centro de las manchas se vuelve de color marrón y se seca, mientras que los márgenes de las lesiones continúan expandiéndose y produciendo urediniosporas. A principios de la temporada, las primeras lesiones aparecen generalmente en las hojas más bajas, y la infección avanza lentamente hacia arriba en el árbol. Las hojas infectadas caen prematuramente, dejando largas extensiones de ramas desprovistas de hojas (Figura 7).

Figura 6	Figura 7

Biología del Patógeno

La "enfermedad de la hoja del café" fue reportada por primera vez en especies silvestres de Coffea por un explorador Inglés, en la región del Lago Victoria de África Oriental en 1861. En 1869, el reverendo HJ Berkeley y su ayudante, el Sr. Broome, reportando en el “Gardener’s Chronicle,” describen el hongo que encontraron asociado con la enfermedad en unas hojas secas de café, enviadas desde Ceilán (hoy Sri Lanka). Le dieron el nombre de Hemileia vastatrix al hongo devastador con esporas con una mitad lisa (Figura 8). La urediniosporas de otros hongos de roya son típicamente redondas u ovaladas, no en forma de riñón, y tienen finas espinas en toda su superficie. Estos hongos pertenecen a la clase Basidiomycetes, orden Uredinales y familia Pucciniaceae.

Figura 8

Hemileia vastatrix existe principalmente en estado dicariótico (con pares de núcleos haploides que se dividen en tándem), con micelio que absorbe nutrientes ramificándose intercelularmente dentro de las hojas de su hospedero café. Los racimos de pedicelos cortos sobresalen a través de los estomas en el envés de las hojas portando urediniosporas dicarióticas (Figura 9). Ocasionalmente, hacia el final de la temporada, bajo condiciones frescas y secas, se producen teliosporas que aparecen entre las urediniosporas en las hojas más viejas aun adheridas a la planta. Después de la cariogamia y meiosis, las teliosporas germinan para producir basidios, cada uno de los cuales forma cuatro basidiosporas haploides (Figura 10). 

Figura 9	Figura 10

Las basidiosporas pueden germinar in vitro, pero no se conoce cuál planta, si alguna, puedan infectar. Es claro que no infectan al café. No se sabe si las basidiosporas son funcionales o son simplemente restos de una roya macrocíclica (hasta cinco etapas diferentes de esporas) ancestral. No se necesita de un hospedero alterno; H. vastatrix puede sobrevivir y reproducirse muy bien únicamente por urediniosporas.
 
A menudo, un hongo hiperparasítico, Verticillium hemileiae, puede colonizar lesiones de la roya del café. Hiperparásitos son parásitos que parasitan a otros parásitos y a veces son utilizados como agentes de control biológico. Con la roya del café, este hiperparasitismo reduce la viabilidad de las urediniosporas, pero tiene muy poco impacto en el desarrollo general de la roya.

Ciclo de la Enfermedad y Epidemiología

El ciclo de la enfermedad es muy simple. Las urediniosporas inician infecciones que se desarrollan en lesiones que producen más urediniosporas (Figura 6).

Figura 6

Supervivencia

Figura 7	Figura 13	Figura 5

Dispersión de esporas

Los urediniosporas se pueden dispersar por el viento y la lluvia (figura 5). Al observar patrones de infección en hojas individuales y en hojas entre el dosel, queda claro que la salpicadura por lluvia es un importante medio de dispersión local. Los patrones de infección en una escala regional, sobre todo en aquellas zonas donde el hongo fue de introducción reciente, han demostrado que la dispersión a larga distancia es principalmente por el viento. Una cantidad pequeña de urediniosporas, quizás epidemiológicamente insignificante, es dispersada por trips, moscas, avispas y otros insectos. El movimiento a través de océanos,
desiertos y cordilleras muy probablemente ha sido resultado de la intervención humana.

Infección

Las urediniosporas germinan sólo cuando hay acumulación de agua (lluvia o rocío abundante); alta humedad por sí sola no es suficiente. Todo el proceso de infección requiere alrededor de 24 a 48 horas de humedad continua en agua acumulada, por lo que mientras el rocío abundante es suficiente para estimular la germinación de las urediniosporas, la infección usualmente ocurre sólo durante la temporada de lluvias. La variación estacional de la incidencia de la enfermedad se debe principalmente a la variación en las precipitaciones. En lugares donde hay dos temporadas de lluvia al año, existen dos picos en la severidad de la roya del café. La infección ocurre en un amplio rango de temperaturas (mínima de 15 °C / 59 °F, óptima de 22 °C / 72 °F, y una máxima de 28 °C / 82 °F). La infección sólo se produce a través de los estomas en la parte inferior de la hoja.

Esporulación

Se demora de 10 a 14 días desde la infección para que se desarrolle una nueva uredinia y se formen nuevas urediniosporas (Figura 4). Las lesiones de roya continúan aumentando en tamaño durante un período de 2 a 3 semanas. Una sola lesión producirá de cuatro a seis ciclos de esporas, liberando aproximadamente 300.000 urediniosporas durante un período de 3 a 5 meses. Ciclos secundarios de infección se producen de forma continua durante un clima favorable, y el potencial de epidemias explosivas es enorme.

Figura 4

Manejo de la Enfermedad

Cuarentena

Durante más de un siglo, estrictas medidas de cuarentena mantuvieron a la roya del café fuera de las Américas. Algunos fitopatólogos han especulado que las urediniosporas se extendieron desde África a Brasil en el viento, pero es mucho más probable que la roya fue acarreada en plántulas de café o tal vez, que las urediniosporas se adhirieron a la superficie de otros vegetales importados en las áreas de cultivo de café. Una vez que la barrera oceánica fue vencida, la dispersión por el viento entró en juego. A raíz de la introducción inicial en Brasil en 1970, una "zona de seguridad" de 80 kilómetros (50 millas) fue establecida en donde se erradicó todo el café en la zona, pero después de 18 meses, la roya del café había saltado la brecha en dirección de los vientos predominantes.

En América Central, las nuevas infecciones se erradicaron al matar a las plantas de café infectadas, incluyendo además plantas asintomáticas en un radio de 30 metros (yardas), con la aplicación de herbicida mezclado con combustible diesel. Inicialmente el esfuerzo de erradicación parecía ser eficaz, pero con el tiempo, nuevamente, probablemente debido a la dispersión por el viento, la roya del café se estableció en la zona. En la actualidad hay muy pocas regiones cafetaleras en el mundo donde la roya del café aún no ha invadido.

Manejo del cultivo

La roya del café debe ser manejada como una epidemia continua en un cultivo perenne, y por lo tanto, cualquier factor que puede reducir la esporulación, la dispersión de esporas, o infección, incluso en pequeña cantidad, puede mitigar la epidemia. Un buen manejo del cultivo es de suma importancia, pero no hay reglas simples a seguir. Las variedades cultivadas, las características de los suelos, la cantidad y la distribución de las lluvias, y muchos otros factores interactúan para determinar lo que se requiere.

Figura 11

Una de las decisiones clave en el manejo del cultivo es la posibilidad de producir el café a pleno sol o con cierto grado de sombra (Figura 11). Esto a menudo es más una decisión sociopolítica que agronómica. Algunos dicen que la roya es más fácil de controlar en plantas adecuadamente espaciadas a pleno sol ya que se secan más rápido y, por lo tanto, tienen períodos más cortos de humedad en las hojas . (También es más fácil aplicar fungicidas.) Otros argumentan que el café de sombra tiene menos roya debido a que el dosel cerrado de árboles de sombra evita la formación de rocío en las hojas de café y por lo tanto, reduce la infección. Sin embargo, el rocío generalmente no permanece el tiempo suficiente como para ayudar a la infección. Es más probable que la sombra reduce la susceptibilidad de la planta a la roya ya que los rendimientos del fruto se reducen. Una alta producción del cultivo agota los nutrientes del árbol y hace que sea más susceptible a la infección. En general, el café cultivado a pleno sol se siembra a gran escala, en fincas con buen financiamiento que pueden permitirse el lujo de controlar la roya con fungicidas, ya que el costo de los mismos se ve compensado por los mayores rendimientos. Los pequeños productores "de baja tecnología" tienden a favorecer el café de sombra, el cual, a pesar de sus rendimientos más bajos, requiere de menos insumos en forma de pesticidas y fertilizantes. Generalmente cultivan una gran variedad de especies de sombra que proporcionan frutos, leña, y madera para satisfacer sus propias necesidades. Algunos de los árboles de sombra albergan organismos fijadores de nitrógeno que reducen la necesidad de aplicar fertilizantes nitrogenados. Las múltiples capas de dosel retardan la caída de lluvia, lo que reduce la escorrentía y la consiguiente erosión del suelo. La diversidad estructural proporciona un mejor hábitat para aves, mamíferos, reptiles, insectos y muchas otras especies, y estos refugios dispersos a lo largo de las rutas de aves migratorias tienen un impacto ambiental que va mucho más allá de las propias fincas de café.

Debido a que la susceptibilidad de la planta está marcadamente afectada por su estado nutricional, el agotamiento de los nutrientes resultado de un alto rendimiento en una temporada determinada puede aumentar la severidad de la roya no sólo en esa temporada, pero en los años siguientes, a menos que se realicen los ajustes apropiados en nutrientes. La fertilización con nitrógeno (N) y fósforo (P) tiende a reducir la susceptibilidad a la roya, pero un exceso de potasio (K) aumenta la susceptibilidad. En general, la aplicación de micronutrientes reduce la susceptibilidad. Dado que sus efectos se pueden sentir durante varias temporadas, tales ajustes deben hacerse con cuidado.

La poda apropiada y entrenamiento de la planta de café ayuda a prevenir la sobreexplotación y a mantener el vigor de la planta, reduciendo así su susceptibilidad a la roya. Estos también ayudan a mejorar la circulación del aire para favorece un secado rápido del follaje, y se facilita la fumigación mediante la apertura del dosel. Un mayor espaciamiento de las plantas también ayuda a reducir su densidad mejorando la circulación del aire y la cobertura de fumigación del follaje.

El café es muy sensible a la competencia de las malezas, por lo que un buen control de malezas es importante en el mantenimiento del vigor de la planta y por lo tanto la reducción de la susceptibilidad a la roya. Buen control de malezas también ayuda a facilitar la circulación de aire y el secado rápido del dosel.

Fungicidas

Para variedades susceptibles y en ambientes favorables para el hongo, el uso de fungicidas es una herramienta importante en el manejo de las epidemias de la roya del café. Al decidir cuándo y qué fumigar, cualquier aplicación de fungicida dado tiene que ser considerado como una inversión a largo plazo, con efectos no sólo en la temporada actual, pero en futuras temporadas también. Mantener bajos niveles de inóculo hacia el final de la temporada lluviosa va a tener un impacto importante en la reducción del nivel de infección en el inicio de la próxima temporada de lluvias. La prevención de la defoliación en esta temporada evitará pérdidas de rendimiento la próxima temporada y mantendrá el vigor de la planta en el futuro.

Fungicidas que contienen cobre son muy eficaces en el control de la roya del café, y el cobre tiene un "efecto tónico" en plantas de café, es decir, aumenta los rendimientos independientemente de su efecto en el control de la roya. Una desventaja del uso de fungicidas con cobre es que deben estar presentes en las hojas antes de que la infección ocurra. Otra desventaja, aparte del costo, es que el cobre se acumula en el suelo, particularmente en la materia orgánica, y puede alcanzar niveles tóxicos para las plantas y para otros organismos en el medio ambiente. Para reducir la cantidad de cobre utilizado, fungicidas que contienen cobre se pueden alternar con fungicidas orgánicos sistémicos, se pueden hacer una o dos aplicaciones de cobre al comienzo de la temporada, seguido de una u ocasionalmente dos fumigaciones de un sistémico al final de la temporada para detener el desarrollo de las lesiones de roya.

Los fungicidas de ditiocarbamato (orgánicos, de protección) son eficaces para el control de la roya del café y también a veces tienen un efecto tónico, pero sus residuos no se adhieren tanto como los de los fungicidas protectores con cobre, o fungicidas sistémicos bajo fuertes lluvias que se dan en muchas de las regiones productoras de café.

El momento de las aplicaciones y la cobertura son importantes. Como regla general, los intervalos entre las fumigaciones deben ser de menos de 21 días para asegurar cobertura del tejido nuevo. Existen modelos de pronóstico para aplicación de fungicidas de acuerdo a la temperatura y las precipitaciones. Dado que la infección se produce en el envés de las hojas, las aplicaciones deben ser dirigidas hacia arriba para cubrir la superficie inferior de la hoja.

Cultivares Resistentes

En el momento en que la roya del café apareció por primera vez en Brasil, prácticamente todo el café en las Américas, y de hecho casi todo el café en la producción comercial, podría rastrear su linaje a un solo árbol plantado en el jardín de invierno del rey Luis XIV en 1713. La uniformidad genética que resulta de la producción de café comercial planteaba (y sigue planteando) un enorme riesgo potencial de epidemias devastadoras.

La existencia de la resistencia a la roya del café en especies silvestres de Coffea se ha conocido durante algún tiempo. Hasta ahora, nueve genes de resistencia se han identificado, en su mayoría derivados de C. canephora y C. liberica (Figura 12). Uno de los retos para los mejoradores es combinar la resistencia a la roya con buenas características agronómicas y buena calidad de café. El siguiente reto es utilizar estos genes de resistencia de tal manera que su resistencia no se rompa inmediatamente por nuevas razas de H. vastatrix. Hasta el momento, más de 40 razas diferentes de H. vastatrix se han identificado, con algunas nuevas capaces de atacar híbridos previamente resistentes. Nuevas razas de roya seguirán apareciendo. Para reducir la tasa de selección de razas virulentas, los mejoradores de Cenicafé, el centro de investigación nacional del café en Colombia, han creado un cultivar compuesto con características agronómicas y calidad del café uniformes, pero con una mezcla de genes para la resistencia a la roya.

Figura 12

Un desarrollo angustiante en el mejoramiento del café ha sido la dramática pérdida de diversidad genética entre las especies de Coffea silvestres. Hay muy poca diversidad genética en el café fuera de los bosques tropicales en el suroeste de Etiopía, donde Coffea evolucionó. Debido a la tala de árboles, la recogida de leña, y el cultivo ampliado impulsado por una población humana en crecimiento, estos bosques se han reducido a menos de una décima parte de su tamaño original. El Instituto de Conservación de la Biodiversidad e Investigación de Etiopía está luchando por aferrarse a lo que queda, y el gobierno etíope ha prohibido la exportación de plantas y semillas de café del país.

Significado

Pérdidas

La roya del café causa defoliación prematura, lo que reduce la capacidad fotosintética y debilita el árbol. Dado que las bayas de la próxima temporada son producidas en esta temporada de brotes, la roya de esta temporada disminuye el rendimiento de la próxima temporada. Dependiendo del clima en la temporada actual y el rendimiento y el nivel de infección de la temporada anterior, los rendimientos pueden variar hasta 10 veces más de una temporada a la siguiente. Las infecciones graves puede resultar en la muerte regresiva de ramas jóvenes e incluso puede matar a los árboles (Figura 13).

Figura 13

Impacto económico

La roya del café es la enfermedad de mayor importancia económica del café en el mundo, y en valor monetario, el café es el producto agrícola más importante en el comercio internacional. Incluso una pequeña reducción en la producción de café o un modesto aumento en la producción por costos causados por la roya tiene un gran impacto en los productores de café, en los servicios de apoyo, e incluso en los sistemas bancarios de los países cuyas economías absolutamente dependen de las exportaciones de café.

Historia

El café se originó como una planta de sotobosque en los bosques de las montañas de Etiopía. Su uso inicial fue como un alimento, en tortas prensadas, a menudo llevadas en camello por caravanas de comerciantes del norte de África. Su primer uso como bebida era probablemente con fines medicinales y en rituales religiosos, pero sus cualidades estimulantes y refrescantes lo hicieron popular. Las cafeterías eran comunes en todo Egipto, Arabia, y Turquía a principios de los años 1500, y los viajeros europeos desarrollaron un gusto por este brebaje exótico. Los holandeses vieron el potencial de negocios en el café y sembraron café en sus colonias en Ceilán, Sumatra y Java. "Java" sigue siendo una jerga para el café en muchos lugares.

A principios del siglo XVII, las cafeterías habían surgido en todas las principales ciudades de Europa, con los holandeses siendo el principal proveedor de café. Un sabor que comenzó con la nobleza y los ricos pronto atrajo a la gente común también. Las cafeterías se convirtieron en los lugares donde los intelectuales se reunían para discutir sobre filosofía, religión y política (Figura 14). Gobernantes a lo largo de la historia se han sentido amenazados por este pensamiento libre y han intentado limitar las cafeterías (Figura 15). El café había adquirido una importancia política y social mucho más allá de la de sólo otra bebida caliente.

Figura 14	Figura 15

Para cuando los holandeses cedieron Ceilán a los británicos en el siglo XIX, éste se había convertido en la región de mayor cultivo de café en el mundo. Los británicos expandieron las plantaciones aún más, despojando a la isla de sus bosques para plantar café en cada hectárea disponible. Para la década de 1870, las plantaciones de Ceilán estaban exportando cerca de 100 millones de libras de café al año, la mayor parte a Inglaterra.

Los productores de café en Ceilán reportaron la aparición de una "enfermedad de la hoja del café" en 1867, que más tarde fue determinado por Berkeley estar causada por un hongo de la roya. El nombre "vastatrix" que Berkeley dio a la especie describió la devastación que él anticipaba a partir de los informes iniciales de la enfermedad. (Haga clic aquí para ver la imagen escaneada de la página de la Crónica de los Jardineros de noviembre de 1869 en la que el Rev. MJ Berleley publicó la primera descripción de Hemileia vastatrix.) Cómo el hongo abrió camino desde su Etiopía natal a Ceilán sigue siendo un misterio. Al principio, tal vez, los productores de café esperaban que desaparezca tan rápidamente como había aparecido, pero para 1879, estaba claro que no iba a desaparecer, y todo el país estaba desesperado. El gobierno de Ceilán hizo un llamado para enviar a alguien a investigar la enfermedad y encontrar una cura.

Un joven botánico, Harry Marshall Ward, que había estudiado la obra de Anton de Bary sobre los hongos, se embarcó en su primera misión. Sus observaciones y recomendaciones fueron de fundamental importancia para la entonces infante ciencia de la fitopatología. Ward señaló los riesgos de siembras generalizadas de café sin siquiera el beneficio de protección contra el viento para reducir la dispersión de las esporas de roya. Unos años antes de Millardet y su mezcla Bordaux, Ward propuso el uso de un fungicida protector (cal-azufre) para prevenir la infección.

El vigor y la productividad de las plantaciones de café se redujo hasta el punto en que ya no eran económicamente viables. Ward había llegado demasiado tarde para salvar al café, y sus advertencias sobre los peligros de los monocultivos no fueron escuchadas. Tras un período de crisis económica y social grave, los cultivadores británicos cambiaron sus cultivos de café por los de té, sembrándolo en forma tan extensiva como el café, y los bebedores británicos de café comenzaron a beber té. En pocos años, la roya del café se extendió a la India, Sumatra y Java, y el centro de la producción de café pasó a las Américas, donde aún no había aparecido la roya. Brasil pronto se convirtió en el mayor proveedor de café del mundo.

Gracias a una cuarentena vigilante, las Américas se mantuvieron libres de la roya del café hasta 1970, cuando fue descubierta en el estado de Bahía, Brasil. Dado que prácticamente todo el café de América había descendido de una sola planta susceptible a la roya, el hongo, acarreado por el viento, arrasó las áreas de cultivo de café de América del Sur y Centroamérica, en menos de una década. H. vastatrix ahora se encuentra en casi todas las zonas productoras de café del mundo, con la excepción de Hawaii.

Bibliografía selecta

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