Innovaciones tecnológicas en el manejo integrado del cuero de sapo de la yuca (Manihot esculenta Crantz): estrategias para reducir el impacto de la enfermedad por efectos del cambio climático en Colombia, Costa Rica y Paraguay - FONTAGRO
Convocatoria 2010
Título corto

Cuero de sapo en yuca

Temas

Andes Centro America y el Caribe Cono Sur Yuca

Paises

Colombia Costa Rica Paraguay

Fuente de Financiamiento: fontagro
Recursos Solicitados US$: 320000
Recursos Contrapartida US$: 360000
Monto total estimado US$: 680000
Periodo de Ejecución (meses): 36
Resumen Ejecutivo

La yuca (Manihot esculenta Crantz) constituye un alimento básico en la dieta de 17.8 millones de personas en el mundo (FAOSTAT 2010), además de ser un cultivo industrial con alto potencial que genera ingresos permanentes para pequeños y medianos agricultores, y aporta al desarrollo social de las regiones donde se cultiva. Entre las características de la yuca se destaca su gran adaptación a condiciones marginales de crecimiento, aspecto relevante para los agricultores que deben afrontar patrones climáticos imprevisibles en los próximos años. El largo ciclo del cultivo de la yuca y su producción en ambientes donde el invierno no interrumpe los ciclos, hace necesario establecer estrategias para mitigar el impacto económico de enfermedades como el Cuero de Sapo (CS), la fácil adaptación de la enfermedad en ambientes con temperaturas altas, hace que se reporten pérdidas en algunos países de Latinoamérica superiores al 90% (Pineda 1983, Calvert y Cuervo 2002).

Este proyecto fortalecerá las cadenas de valor, mejorando el bienestar socioeconómico de los productores de yuca y disminuyendo la enfermedad del CS en Colombia, Costa Rica y Paraguay, a través de la implementación masiva de tecnologías innovativas que permitan optimizar la productividad, reducir el impacto del cambio climático sobre el cultivo, proteger la seguridad alimentaria y el ambiente, aplicando un esquema de investigación con participación de Universidades, productores y procesadores de yuca.

La implementación de un sistema de producción de semilla certificada, la identificación de fuentes de resistencia genética a CS como herramienta económica para los agricultores, la utilización de extractos vegetales y/o inductores de resistencia, el estudio de la epidemiología de la enfermedad en diferentes altitudes y latitudes, mediante mapas de predicción y la identificación del vector asociado con la enfermedad y su distribución espacial en Colombia, Costa Rica y Paraguay, tendrán un impacto favorable en el manejo integrado del CS permitiendo disminuir y prevenir la enfermedad, que bajo las condiciones cambiantes del clima podría diseminarse por toda Latinoamérica.

A través de este proyecto se busca implementar un sistema de producción de semilla vegetativa certificada mediante el uso de un sistema in vitro y de cámaras térmicas, que facilite a los productores multiplicar semilla sana a bajo costo. Se evaluará el efecto de micro-nutrientes y/o extractos vegetales como fertilizantes sobre el comportamiento de la enfermedad en variedades locales. Adicionalmente, se realizará un modelamiento climático, el cual permitirá un completo estudio epidemiológico de la enfermedad e identificará los posibles vectores naturales que la transmiten. Finalmente, se seleccionarán genotipos de yucas resistentes o tolerantes, facilitando un manejo eficiente del CS en las zonas productoras evaluadas.

Al término del proyecto, para cada uno de los países miembros del consorcio, se presentarán mapas de predicción del comportamiento de CS para la situación actual y para los periodos 2020 y 2050, que serán el resultado de analizar el impacto potencial actual y futuro del cambio climático sobre la enfermedad del CS y los vectores que la transmiten; se reportarán las variedades resistentes a la enfermedad seleccionadas y con características agronómicas deseables, se implementará un sistema de producción masivo de semilla vegetativa certificada. Basados en los modelos de predicción, se contará con alternativas de manejo integrado para la enfermedad, que permitirán a los productores aumentar productividad y reducir costos en cultivos tecnificados. Los cultivos no tecnificados podrán contar a mediano plazo con materiales productivos y resistentes, así como con tecnologías innovativas de manejo integrado de la enfermedad, que les permitan mejorar sus ingresos. Se espera que se beneficien potencialmente más de 2.500 agricultores a través de mayores ingresos, se genere empleo para los habitantes de las regiones productoras y se reduzcan residuos químicos contaminantes en la yuca y el medio ambiente. Con los resultados obtenidos se apoyará el cultivo de yuca en otras regiones y servirán de referencia metodológica para aportar al mejoramiento del estado fitosanitario del cultivo en países donde se ha reportado el CS como limitante (i. e. Venezuela, Brasil, Panamá y Guatemala), y de esta manera, reducir el impacto de la enfermedad por efectos del cambo climático en las diferentes zonas de América Latina. Por otra parte, se fortalecerán capacidades profesionales mediante la formación de estudiantes a través de tesis de grado. Se harán días de campo en zonas productoras de cada país y se distribuirán folletos, con el fin de capacitar a productores y técnicos en el reconocimiento y manejo de la enfermedad. Este proyecto permitirá el fortalecimiento de las cadenas productivas y favorecerá su sostenibilidad a través de la participación activa de todos sus actores y la creación de Gestores de Innovación Agrícola Rural (GIAR).

Las innovaciones tecnológicas planteadas e implementadas en la ejecución de este proyecto, contribuirán a que los agricultores puedan incrementar los rendimientos actuales por encima de 25 t/ha (industrial) y 11 t/ha (fresco), permitiendo disminuir los costos de producción y mejorar la tasa interna de retorno. Las actividades planteadas en este programa incluirán un detallado análisis de los costos de producción para generar información válida que ayude a realizar los análisis económicos y financieros correspondientes y por lo tanto mejorar la competitividad en los mercados.

Organismo Ejecutor
1. Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT) - Cali, Colombia

Nombre y Apellido del Contacto: Elizabeth Álvarez

Cargo: Jefe Programa de Patología de yuca y Frutas Tropicales

Email: e.alvarez@cgiar.org

Teléfono: (57-2) 4450100 Ext. 3383

País: Colombia

Nombre y Cargo de la Máxima Autoridad de esta Institución: Ruben Echeverría, Director General

Organismos Co-ejecutores
1. Instituto Nacional de Innovación y Transferencia en Tecnología (INTA) - San José, Costa Rica

Nombre y Apellido del Contacto: Edgar Aguilar

Cargo: Investigador Raíces Tropicales

Email: eaguilar@inta.go.cr

Teléfono: (506) 2862495 Ext. 334

País: Costa Rica

Nombre y Cargo de la Máxima Autoridad de esta Institución:

2. Instituto Paraguayo de Tecnología Agraria (IPTA) - Asunción, Paraguay

Nombre y Apellido del Contacto: Marta Beatriz Zacher de Martínez

Cargo: Directora del Laboratorio de Biotecnología

Email: martazacher@gmail.com

Teléfono: 595- 511- 24255 / 24 2119

País: Paraguay

Nombre y Cargo de la Máxima Autoridad de esta Institución:

3. Universidad de Córdoba  (UNICORDOBA) - Montería, Colombia

Nombre y Apellido del Contacto: Rodrigo Orlando Ocampo

Cargo: Profesor Titular

Email: rodrigocampo43@hotmail.com

Teléfono: (57-4) 7860300

País: Colombia

Nombre y Cargo de la Máxima Autoridad de esta Institución:

Antecedentes y Justificación

La yuca (Manihot esculenta Crantz) constituye un alimento básico en la dieta de 17.8 millones de personas en el mundo (FAO 2007), además de ser un cultivo industrial con alto potencial que genera ingresos permanentes para pequeños y medianos agricultores, y aporta al desarrollo social de las regiones donde se cultiva. Entre las características de la yuca se destaca su gran adaptación a condiciones marginales de crecimiento, aspecto relevante para los agricultores que deben afrontar patrones climáticos imprevisibles en los próximos años. El largo ciclo del cultivo de la yuca y su producción en ambientes donde el invierno no interrumpe los ciclos, hace necesario establecer estrategias para mitigar el impacto económico de enfermedades como el Cuero de Sapo (CS), que reporta pérdidas en algunos países de Latinoamérica superiores al 90% (Alvarez et al 2009). El manejo integrado de plagas y enfermedades (MIPE) es fundamental para la producción de yuca y está basado en una explotación y combinación eficiente de fuentes de resistencia genética. Existen varias aproximaciones acerca de la mayoría de factores bióticos que pueden afectar la yuca. Una combinación de resistencia genética, control biológico y/o simples prácticas culturales, como la selección de materiales limpios, son suficientes para asegurar un confiable y saludable crecimiento de la planta y una producción competitiva. Sin embargo, con el cambio climático podrían incrementarse los problemas relacionados con enfermedades y plagas, ocasionando pérdidas económicas significativas. Predecir el surgimiento de enfermedades y plagas y el subsecuente daño del cultivo a partir de los posibles cambios en el clima es deseable, pero difícil de obtener. Muchos vectores de enfermedades y sus enemigos naturales benéficos son fuertemente influenciados por el clima. Una acertada predicción del incremento o reducción de las poblaciones en relación con el cambio climático requiere de un largo monitoreo de su incidencia, severidad y de los niveles poblacionales según las condiciones climáticas. [andendiv] De acuerdo al cuarto reporte del Panel Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático –IPCC, por sus siglas en inglés– (2007), la temperatura se incrementó en 0,6 ºC en el siglo XX, y el incremento más severo ocurrió entre 1976 y 2000, el nivel del mar aumentó entre 0,1 y 0,2 metros, la precipitación varió en al menos 1% por década, hubo mayor incidencia de eventos extremos de lluvia, entre otras afecciones del sistema atmosférico. Además, el reporte concluyó que en latitudes bajas, donde se incluyen países como Paraguay, un incremento pequeño (1-3ºC) podría disminuir los rendimientos de algunos cultivos, pero en el caso puntual de la yuca podría generar condiciones óptimas para el establecimiento de una enfermedad como el CS, teniendo en cuenta que la temperatura es probablemente el factor ambiental más importante influenciando el comportamiento de la enfermedad, su distribución, desarrollo, sobrevivencia y reproducción, factores que en últimas incrementarían las repercusiones económicas del problema. Aunado a todo esto, si el aumento en temperatura es acompañado por extensos periodos de sequía, la actividad de la enfermedad se intensificará y el daño en el cultivo será mayor. El éxito en el control de la enfermedad dependerá, entonces, de un efectivo entendimiento de estas interacciones biótico-climáticas. En América Latina la yuca todavía es cultivada ampliamente con manejo tradicional y hay gran desconocimiento de los agricultores sobre las enfermedades del cultivo y su manejo integrado. Además, el cambio climático está ocasionando que los vectores de la enfermedad se distribuyan en nichos ecológicos diferentes a los reportados, aumentando el riesgo de diseminación del CS y otras enfermedades. En Costa Rica se

Fin del proyecto

Fortalecer las cadenas de valor, mejorando el bienestar socioeconómico de los productores de yuca y disminuyendo la enfermedad del CS en Colombia, Costa Rica y Paraguay, a través de la implementación masiva de tecnologías innovativas que permitan optimizar la productividad, reducir el impacto del cambio climático sobre el cultivo, proteger la seguridad alimentaria y el ambiente, aplicando un esquema de investigación con participación de Universidades, productores y procesadores de yuca

Propósito

Los productores de yuca en Colombia, Costa Rica y Paraguay implementan un sistema de producción de semilla certificada, identifican fuentes de resistencia genética a CS y utilizan extractos vegetales e inductores de resistencia como una herramienta más económica y que genera mayor rendimiento para sus cultivos. Los investigadores obtienen un estudio epidemiológico de la enfermedad en diferentes altitudes y latitudes, utilizando mapas de predicción e identifican el vector asociado con la enfermedad y su distribución espacial en los tres países. Estos logros tienen un impacto ambiental favorable, contrarrestando el efecto tóxico de los agroquímicos, protegiendo la salud de productores y consumidores, ofreciendo un producto más sano y de mejor calidad, que compite en mercados internacionales.

Componentes

Se implementará un sistema de producción de semilla vegetativa certificada mediante el uso de un sistema in vitro y de cámaras térmicas, que facilitará a los productores multiplicar semilla sana a bajo costo. Se evaluará el efecto de micro-elementos y extractos vegetales como fertilizantes sobre el comportamiento de la enfermedad en variedades locales susceptibles. El modelamiento climático permitirá un completo estudio epidemiológico de la enfermedad e identificará los posibles vectores naturales que la transmiten, además se seleccionarán genotipos de yuca resistentes o tolerantes, facilitando un manejo eficiente del CS en las zonas productoras evaluadas.

Actividades y Metodología

El componente espacial del proyecto consistirá en evaluar la incidencia probable del cambio climático sobre la distribución potencial del CS bajo el escenario de emisiones de gases efecto invernadero A1B, para dos épocas (2020 y 2050) y usando un juego representativo de resultados de modelos de clima global (GCM, por sus siglas en inglés). Por su parte, para la obtención de semilla certificada libre de patógenos se fortalecerá en cada país un sistema de producción de plantas in vitro mediante una técnica de propagación a través de yemas apicales que permite la propagación cada 45 días a escala de 1:3-4 dependiendo del clon. Así mismo, se trabajará con un sistema de escala masiva (RITA®) que permite mejoras en la tasa de propagación de 1:6 a 1:23 dependiendo del clon (Escobar 2003). Se evaluará una metodología basada en cámaras térmicas las cuales permitirán una producción de semilla vegetativa de alta calidad, libre de problemas fitosanitarios y con garantía de su identidad genética, a un bajo costo, más rápido y en grandes volúmenes, pudiendo satisfacer las necesidades de producción de material limpio y teniendo en cuenta las características biogeográficas de cada región. A través de los agricultores, se promoverá la creación de empresas rurales para la producción de semilla certificada. Para el establecimiento de un protocolo que certifique la semilla, se implementará la técnica de PCR y PCR en tiempo real, con el fin de aumentar la sensibilidad y rapidez en la detección de patógenos asociados a la enfermedad. [andendiv] Partiendo de los mapas de predicción, se estudiará la epidemiología de la enfermedad en cada región, identificando específicamente a los vectores y huéspedes alternativos que permitan evaluar el o los posibles vectores naturales de CS, colectando homópteros en lotes de yuca y malezas aledañas. Se capturarán especímenes vivos y se alimentarán sobre medio artificial, para detectar y caracterizar el patógeno mediante PCR en tiempo real. Posteriormente se identificarán las especies que hayan dado resultados positivos al CS. Se monitorearán quincenalmente, para determinar incidencia, frecuencia y la abundancia de especies posibles vectores en los lotes de yuca y en malezas dentro y fuera de los cultivos. Al final se hará una colección de referencia de insectos vectores por localidad y hospederos. El efecto de micro-elementos fertilizantes y extractos vegetales sobre el comportamiento de la enfermedad en variedades locales susceptibles se evaluará en parcelas demostrativas del cultivo, durante un máximo de dos ciclos a escala comercial. Se sembrará un ensayo por cada localidad seleccionada, con dos a tres variedades regionales con la implementación de modelos de fertilización desarrollados por el Programa de Patología de Yuca del CIAT (Fertilización con ácidos húmicos y fúlvicos: lixiviado de compost de raquis de plátano y otros disponibles en cada zona; fertilización con fosfito de potasio y microelementos como Boro, Manganeso, Silicio y Calcio como elementos relacionados con resistencia a enfermedades). En estudios de campo realizados en CIAT, se ha demostrado que existen diferentes niveles de tolerancia a la enfermedad entre las variedades mejoradas-élite de yuca con potencial para consumo humano, la agroindustria de almidón y bioetanol. Basados en los grupos de variedades con mejor adaptabilidad, y de acuerdo con los mapas de predicción y el modelamiento climático de las zonas, se realizarán ensayos de campo con variedades tolerantes y/o resistentes, permitiendo observar si existe alguna diferencia en el porcentaje y tiempo de transmisión de la enfermedad entre las variedades, evaluando su efecto en la epidemiología de la enfermedad. Una vez se analice cuáles variedades serán las más adecuadas se procederá a realizar un cultivo tipo comercial para la obtención de semilla y se procederá a la multiplicación masiva de mmaterial de siembra sano. Se seleccionarán algunas variedades de interés para cada región.

Resultados Esperados y Productos a obtener por cada componente

Al finalizar el primer año de ejecución del proyecto, profesionales estarán capacitados en detección de fitoplasmas y virus mediante PCR y PCR en tiempo real y se habrá implementado la producción de plantas in vitro como sistema de obtención de material genético puro y plantas libres de CS. Durante el segundo y tercer año, se implementará el sistema de producción de semilla vegetativa certificada mediante el uso de cámaras térmicas, con supervisión de las entidades de control fitosanitario en cada uno de los tres países. Además, se hará el reporte de insectos portadores de fitoplasmas y virus asociados a la enfermedad y se presentarán mapas de predicción del comportamiento de CS para los años 2020 y 2050. Estos mapas serán el resultado del modelamiento climático de la enfermedad basado en el modelo de nicho ecológico MaxEnt (Phillips & Dudik 2008). Se hará separadamente para cada unos de los países involucrados en el proyecto. Se describirá el plan de manejo de fertilizantes alternos para reducir la severidad de la enfermedad, con base a los resultados obtenidos en los ensayos de cada región. Al final del proyecto se reportarán las variedades seleccionadas, con características agronómicas deseables resistentes a CS. Basados en los modelos de predicción, se contará con alternativas de manejo integrado para la enfermedad, que permitirán a los productores aumentar productividad, reducir costos en cultivos tecnificados y sustituir agroquímicos, con una reducción de contaminantes que beneficiará a cultivadores, pobladores cercanos a los cultivos y consumidores. Los cultivos no tecnificados podrán contar a mediano plazo con materiales productivos y resistentes, así como con tecnologías innovativas de manejo integrado de la enfermedad, que les permitan mejorar sus ingresos. Se espera que se beneficien potencialmente más de 2.500 agricultores a través de mayores ingresos, se genere empleo para los habitantes de las regiones productoras y se reduzcan contaminantes en la yuca y el ambiente. Con los resultados obtenidos se apoyará el cultivo de yuca en otras regiones y servirán de referencia metodológica para apoyar el mejoramiento del estado fitosanitario del cultivo en países como Venezuela y Panamá. Por otra parte, se fortalecerán capacidades profesionales, mediante la formación de estudiantes a través de tesis de grado. Se harán días de campo en zonas productoras de cada país y se distribuirán folletos, con el fin de capacitar a productores y técnicos en el reconocimiento y manejo de la enfermedad.

Articulación entre la Plataforma y con otros actores, y capacidad técnica

La ejecución del proyecto, además de los agricultores y procesadores de yuca, será realizada por un equipo de investigadores que incluye fitomejoradores, entomólogos, fitopatólogos, analistas espaciales (geógrafos) y economistas, expertos en cultivo de yuca de centros de investigación, empresas y universidades de Colombia, Costa Rica y Paraguay. Los agricultores participarán en las selecciones de clones élite de yuca resistentes a CS (AMUC, APROYSA), conjuntamente con los procesadores (PCI, CODIPSA) e investigadores de CIAT, Universidad de Córdoba, FIDAR (Colombia), INTA (Costa Rica) y DIA (Paraguay). Los productores también participarán en las evaluaciones en campo de las alternativas de manejo fitosanitario y se capacitarán en tecnologías de manejo integrado de plagas y enfermedades. Las empresas líderes jugarán un papel clave en la evaluación de los materiales en los mercados de interés y en la toma de decisiones durante la implementación del proyecto. Para la ejecución de las actividades del proyecto las universidades y centros de investigación de los tres países participarán con infraestructura, investigadores, técnicos y estudiantes. El tiempo de dedicación del equipo ejecutor principal será del 70% del total del proyecto, las otras entidades co-ejecutoras serán responsables del otro 30%. El CIAT, como investigador líder del consorcio aportará la tecnología in vitro y cámaras térmicas, capacitará a los profesionales en detección de fitoplasmas y virus mediante PCR y PCR en tiempo real y llevará a cabo la identificación de los vectores. A través de DAPA, el CIAT también evaluará la incidencia probable del cambio climático sobre la distribución potencial del CS. Con la respectiva supervisión de la organización líder y FIDAR, el INTA, DIA y la Universidad de Córdoba se encargarán de realizar el montaje de los ensayos de campo pertinentes para el cumplimiento de los objetivos específicos planteados y serán los encargados de la transferencia de tecnología.

Países del Proyecto