Servicio de cuantificación de fitopatógenos a través de qPCR – Taqman

El futuro ya está aquí y lo trae Diagnofruit.

Desde la reciente pandemia, las técnicas basadas en biología molecular dejaron de ser herramientas desconocidas, la población general las utilizó, habló de ellas y al mismo tiempo entendió que el futuro del diagnóstico de enfermedades en humanos, animales y plantas se funda bajo este tipo de análisis. Por mucho tiempo el orden natural de desarrollo de este tipo de innovaciones nacen en la medicina humana, luego pasan a la veterinaria para desembocar en la fitopatología; ciertamente, hoy estas brechas y tiempos son mucho menos notorias, debido a que los conocimientos son más masivos y los costos son menores a lo que existían, hasta hace un par de décadas. Diagnofruit, empresa líder en diagnóstico de enfermedades en plantas, comenzó en 2016 a transformar y adaptar conocimientos para innovar en la detección y cuantificación de patógenos vegetales a través de qPCR, hoy, luego de un camino no exento de desafíos, ha puesto en marcha uno de los servicios de mayor impacto en la industria de exportación de cerezas, que tiene por objetivo disminuir los riesgos de pudriciones en frutos, generando una industria sostenible y con mirada de largo plazo, promoviendo un producto de alta calidad. 

Para conocer más de este avance tecnológico local, conversamos con Héctor García, cofundador de Laboratorios Diagnofruit Ltda., y una de las mentes creadoras de este servicio.

 ¿Cómo se originó esta idea y cuál fue el dolor que viste en la industria para impulsar el desarrollo del servicio?

Por mis antiguos trabajos en exportadoras, sé que la oportunidad de poseer información es muy relevante para la toma de decisiones y dentro de la producción frutícola predecir enfermedades, en este caso relacionadas directamente con el producto a exportar, pudrición del fruto, es absolutamente relevante para generar un producto que incentive a una segunda compra. Un ejemplo de esto es lo que nos ocurre con la palta peruana, sabemos que se pardea y pudre con mucha facilidad, por lo tanto, no vuelvo o trato de comprar solo si no tengo alternativa; bueno, con la fruta chilena no queremos que eso ocurra. En general, en el laboratorio tenemos técnicas para saber si una fruta tiene poca vida de postcosecha, pero son demorosas, demandantes de espacio y mano de obra. Entonces, teníamos una necesidad real de conocer cuanto inóculo teníamos en la fruta o en las líneas de embalaje y que los sistemas de predicción tradicionales no eran capaces de abordar, sobre todo en una fruta como las cerezas que su ciclo es extremadamente corto; así es como nació la idea, a través de una necesidad de industria real.

Me imagino que el comienzo no fue fácil, ¿cómo lograron establecer el piso para desarrollar la técnica, fondos, capital humano avanzado?

Sí, es complejo, sobre todo casi una década atrás, cuando las técnicas moleculares no eran de uso masivo. Nos adjudicamos un subsidio a través de concurso CORFO (17CH-83909) que nos permitió contratar a la Dra. Analia Espinoza para que desarrollara los primeros objetivos, en dos años de estudio.  El proyecto, se titulaba: “Determinación del grado de infección latente de Botrytis cinerea y Geotrichum candidum en huerto, frutos o packing durante procesos productivos en carozos” por lo que comenzamos explorando, y hoy terminamos con un servicio mucho más versátil que lo planteado inicialmente.

Considerando lo que me comentas, ¿cómo ha evolucionado la tecnología desde el prototipo del proyecto a como se vende hoy, ya como un servicio integrado a la industria?

Lo primero fue que a medida que pasaron las temporadas vimos la importancia de otros patógenos en el caso de las cerezas, por lo que integramos Alternaria y Penicillium al modelo estándar, con la posibilidad de cuantificar otros hongos como Monilinia e incluso bacterias como Pseudomonas, obviamente ya no mirando la posible de generación de pudriciones en este último caso, todo esto va de la mano con la posibilidad de construir umbrales de riesgo. Lo segundo fue avanzar a sistemas más baratos sin disminuir la precisión, entonces nos metimos en el mundo de los qPCR multiplex asociados al uso de sondas, que nos permiten establecer la cuantificación de varios patógenos en un mismo tubo de muestra, lo que además hace un diagnóstico más rápido. Trabajamos al unísono en métodos más eficientes de extracción ADN, copiamos “máquinas”, hasta echamos mano a la impresión 3D para generar algunos instrumentos que nos facilitan el proceso. Como esto debía ser muy rápido, debíamos tener alta confianza en el resultado, si bien teníamos replicas biológicas y técnicas sumamos varios controles que nos aseguran que el sistema está funcionando y el reporte entregado tiene un grado de confiabilidad alto. Toda esta parte ha sido desarrollada en gran medida por nuestro Gerente Técnico, Dr. Miguel Lopez, quien hoy, además, dirige nuestras actividades en Colombia.

¿Quiénes son sus clientes?

El principal cliente para este servicio son las centrales frutícolas, siendo más preciso, las exportadoras contratan este servicio con mayor preponderancia. Otro nivel de venta es a través de empresas que establecen estos análisis como parte de su servicio de post-venta, de esta forma tenemos un programa con PACE Chile, donde monitorean sus propios clientes y aseguran el óptimo funcionamiento de sus sistemas de sanitización. En precosecha, exportadoras para conocer riesgo de los diversos productores y agroquímicas que utilizan estos métodos para conocer el impacto de tratamientos de control, son los principales tomadores de este servicio.

Bueno, y lo más importante, ¿cómo funciona este innovador servicio de diagnóstico?

De forma resumida, se toman muestras en campo (flores o frutos) o Packing (agua o torulado de superficies), se llevan a laboratorio durante el día. Las muestras son procesadas dentro de las 24 hrs siguientes a su llegada, extraemos ADN, y luego se continua el protocolo de qPCR, para lo cual tenemos grupos de patógenos de análisis simultáneos, en estricto rigor, para cada muestra se realizan dos procesos de qPCR, en cada tubo se pueden cuantificar hasta 3 especies; dicha simultaneidad se logra con el uso de sondas Taqman. Los resultados se envían entre 24 y 48 horas; y en cerezas tenemos umbrales de riesgo para los patógenos más importantes en contaminación de aguas y poblaciones epífitas en fruto. Hay ciertos puntos críticos a considerar, por ejemplo, en color pajizo es un buen momento para cuantificar poblaciones epifitas de hongos que causan pudriciones. 

Figura 1. Cuantificación de hongos fitopatógenos a través de qPCR-Taqman en flores de cerezo, promedios tres últimas temporadas. Observar cuantificación de Geotrichum en 2023-24, información que encendió las alarmas de la industria promoviendo uso de fungicidas específicos, sanitizaciones más frecuentes y monitoreos más periódicos.

El qPCR es una variante del PCR, que nos permite además de detectar podemos cuantificar ADN, en este caso de un fitopatógeno blanco; por ejemplo, si deseo cuantificar Botrytis, me señala cuánto ADN de este hongo hay en una muestra, y de acuerdo con una estandarización que realizamos en el laboratorio, nosotros sabemos que una cantidad de ADN representa un numero de conidias y ese es el número que entregamos. Al mismo tiempo, hemos observado, que hay niveles de poblaciones críticos, pero superando cierto umbral la probabilidad de encontrar pudriciones aumenta, así construimos un diagnóstico base. Pero a veces es imposible generar umbrales, o muy difícil, por ejemplo, en superficies de la línea de embalaje, frigorífico, entonces lo que cuenta en esa situación es el historial, muestreos previos y posteriores a la sanitización, nos hablan si este importante manejo funciona o no.

¿Qué proyecciones y desafíos tienen para el servicio en las próximas temporadas?

En la última temporada realizamos más de 3.000 muestras solo de packing de cerezas, y unas 1.000 en procesos de carozos; a estos números debemos sumar los análisis de precosecha. Aún tenemos espacio para crecer y la idea es al menos duplicar el número de análisis. Hoy las principales exportadoras del país utilizan el servicio de forma constante, por lo que probablemente, más del 60% de la producción, en términos de plantas de proceso, pasa por nuestros análisis; pero existen empresas más pequeñas, que recién el año pasado comenzamos a atender y es donde pondremos prioridad de integrar esta temporada. 

En términos técnicos, estamos trabajando otras especies de frutales, para lo que estamos en proceso de desarrollo de detección de otros patógenos, uno de ellos es Geotrichum citri-aurantii un verdadero dolor de cabeza para los productores de cítricos, muchas veces más perjudicial que Penicillium. También tenemos nuestros ojos puestos en la producción de flores en Colombia, ese el gran desafío de corto plazo. 

En resumen, tenemos aun grandes desafíos por delante, comprendemos que la velocidad de respuesta es lo que nos hace distinto a nuestra competencia, por lo que siempre estamos evaluando cómo mejorar nuestros procesos, siempre enfocados en que nuestros clientes logren una producción sostenible.

Los usuarios nos hablan del uso del servicio

Para los estudios de eficacia de ANASAC ¿es útil tener herramientas de cuantificación de fitopatógenos en campo? ¿Cuál ha sido su experiencia? 

“Absolutamente, hoy es una herramienta base para entender el control de fitopatógenos en campo. En el caso de las dinámicas poblacionales es muy útil para armar la estrategia. Y en el caso de niveles de infección, permite ir validando la estrategia (eficacia de lo aplicado)”, señaló Simón Navarrete J., Jefe de I+D Línea de Fungicidas y Biofungicidas, Anasac Chile.

Directamente, en sus procesos como empresa, embalaje, incluso comercialización, ¿el uso de la tecnología de cuantificación patógenos a través de qPCR que importancia posee para Greenvic hoy? 

“La técnica nos entrega resultados muy rápido y este factor nos ha ayudado en un año complejo con lluvias en primavera que, en el caso de carozos, dejaron mucho inóculo de Geotrichum en los campos y que obviamente potencialmente contaminaron líneas. La respuesta rápida y precisa, nos permitió elaborar estrategias ad-hoc de sanitización con el fin de disminuir el riesgo; de esta forma el servicio se transforma en una pieza clave a futuro como herramienta de monitoreo en packing”, explicó Eduardo Godoy V. | Jefe General Calidad. Comercial Greenvic S.A.

¿Cómo se acoplan este tipo de servicios de alta tecnología a los servicios de sanitización ofrecidos por PACE? ¿Son importantes?

“Extremadamente importante, la cuantificación por qPCR asociado a sondas ayuda a que el cliente esté tranquilo, de alguna forma asegura de que su fruta no tendrá ningún inconveniente con las pudriciones más importantes; este es un sistema de alerta biológica que se acopla al monitoreo que realizan las máquinas y nos asegura de esta forma generar un servicio de postventa completo a nuestros clientes. Además, esta herramienta nos ayuda a obtener data sobre los distintos procesos de fruta, considerando que recibe información o fruta de distintas zonas, por lo que nos ayuda a tomar decisiones sobre la estrategia técnica para la temporada”, manifestó Cristobal Ávila, Product Manager-Latam. PACE Chile

¿Cuál es la utilidad e importancia, para los procesos de DOLE, el uso del servicio de cuantificación de fitopatógenos a través qPCR en líneas de embalaje de cerezas y carozos?

“Nosotros poseemos varios sistemas de monitoreo automatizados en packing, que por ejemplo controlan Cloro y pH en niveles óptimos; sin embargo, el dato que realmente cierra el sistema es si hay o no microorganismos vivos, entre estos hongos como Botrytis o Geotrichum que nos pueden contaminar fruta sana. Entonces este servicio viene a cerrar esa incertidumbre, dándonos alertas si las estrategias comunes no están resultando; por ejemplo, esta temporada tuvimos que generar estrategias ad-hoc en virtud de mayor cantidad de inóculo que ya cuantificábamos en campo, por lo tanto, es una herramienta muy importante, que cada año vamos adaptando de mejor forma a nuestros procesos«, detalló Pamela Donoso R., Gerente Técnico Cerezas y Peras. Dole Chile S.A.

¿Cómo crees q Diagnofruit ayuda a los agricultores a tener un desarrollo en el corto y mediano plazo?

“En Syngenta estamos con varios programas de desarrollo de soluciones para ofrecer un manejo sustentable en enfermedades considerando la constante dinámica de patógenos que estamos enfrentando en el campo. En este sentido nos hemos apoyado en el equipo de Diagnofruit para determinar los adecuados posicionamientos y usos en campo y postcosecha, para ofrecer un programa exitoso que asegure la llegada de nuestra fruta chilena a destino en excelentes condiciones”, concluyó Fiorella Gattini, Gerente de Desarrollo Syngenta Chile.