rmfi Revista mexicana de fitopatología Rev. mex. fitopatol 0185-3309 2007-8080 Sociedad Mexicana de Fitopatología A.C. 10.18781/R.MEX.FIT.2404-2 00003 Artículos Científicos Estimación de pérdidas provocadas por Potato virus Y en el cultivo de papa en Coahuila Santiago-Meza* Joel De 1 Frías-Treviño Gustavo Alberto 1 Aguirre-Uribe Luis Alberto 1 Flores-Olivas Alberto 1 Departamento de Parasitología Agrícola, Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro, Saltillo, Coahuila, CP 25315, México. Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro Saltillo Coahuila 25315 Mexico *Autor de correspondencia: Joel De Santiago-Meza joelsantiago1797@outlook.com 18 03 2025 Jan-Apr 2025 43 1 RMEXFIT24042 05 04 2024 15 12 2024 Este es un artículo publicado en acceso abierto bajo una licencia Creative Commons Resumen

Antecedentes/Objetivo.

El objetivo fue evaluar experimentalmente las pérdidas ocasionadas por PVY (Potato Virus Y) en el cultivo de papa variedad Fianna y, por consiguiente, estimar las pérdidas ocasionadas por este virus en la zona productora de papa de Coahuila.

 Materiales y Métodos.

Surcos de una parcela experimental sembrados con plántu- la y semilla-tubérculo de papa, se inocularon mecánicamente con PVY a los 20, 40, 60 y 80 días después de la emergencia. Se cosecharon los tubérculos producidos y se evaluaron las pérdidas en cada tratamiento. Adicionalmente, en cuatro predios comerciales de papa en este mismo estado, se tomaron muestras de foliolos a los 20, 40, 60 y 80 días después de la emergencia, y se evaluó mediante pruebas de ELISA el porcentaje de plantas infectadas con PVY. Los datos de pérdidas de la parcela experimental y los datos de incidencia de los predios se utilizaron para elaborar un modelo estadístico para estimar las pérdidas causadas por PVY en la región de Coahuila.

 Resultados.

Las pérdidas en el rendimiento por PVY en la parcela experimental fueron de 9.4% a 53%. El porcentaje de incidencia de plantas infectadas en los predios comerciales varió de 0% a 100%. El modelo que mejor se ajustó a los datos

obtenidos fue el de Berger Y = 1 / 1 + e - l n y 0 1 - y 0 + r * d d e . Las pérdidas estimadas en la zona productora de papa de Coahuila en el ciclo 2022 fueron de 18 %, equivalente a $19, 068, 500.

 Conclusión.

Esta información resalta la importancia de utilizar semilla certificada

libre de PVY y de proteger el cultivo desde la emergencia hasta los 60 DDE.

 Palabras clave: Epidemiología virus diagnóstico serología Introducción

Potato virus Y (PVY) es la especie tipo del género Potyvirus, uno de los géneros de la familia Potyviridae, que incluye algunos de los virus vegetales más destructi- vos (Kerlan, 2006; Scholthof et al., 2011; ICTV, 2022). PVY ocupa el quinto lugar entre los 10 virus de plantas más importantes del mundo (Scholthof et al., 2011), y se considera la enfermedad viral económicamente más determinante y devastadora que infecta cultivos de papa (Solanum tuberosum) (Shukla et al., 1998; Singh et al., 2008; Gray et al., 2010; Karasev y Gray 2013; Quenouille et al., 2013).

Este virus ha sido un problema persistente en la producción de papa (Lacroix et al., 2010; Kostiw, 2011), puesto que, afecta los cultivos de producción comercial y se encuentra entre las tres enfermedades más importantes en la producción de semilla de papa (NOM-041-FITO-2002), ya que, los altos niveles de incidencia de PVY han sido responsables de que lotes no puedan ser certificados como semilla, lo que resulta en una reducción significativa en el valor de la cosecha y, en ocasiones, en una escasez de semilla certificada (Gray et al., 2010).

En México, la siembra de semilla-tubérculo certificada para la producción de papa es un requisito fitosanitario establecido en la Norma Oficial Mexicana NOM- 040-FITO-2002 y NOM-041-FITO-2002; sin embargo, los beneficios en el ren- dimiento de este cultivo obtenidos al sembrar semilla certificada libre de virus de rápida diseminación, como PVY, no han sido evaluados. Asimismo, no existen re- portes de estimación de pérdidas en rendimiento y económicas ocasionados por este virus en la zona productora de Coahuila, por consiguiente, los objetivos de esta investigación fueron: 1) evaluar experimentalmente las pérdidas ocasionadas por PVY en plantas de papa variedad Fianna; 2) estimar las pérdidas en rendimiento y económicas ocasionadas por PVY en la zona productora de papa de Coahuila.

 Materiales y Métodos

Sitios de evaluación. La parcela experimental utilizada para evaluar las pérdidas causadas por PVY en 2022 se ubica en el Campo Experimental denominado “El Bajío” de la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro (UAAAN), el cual se encuentra situado al 25° 21´ 21” N y al 101° 02´ 26” O. Se rastreó y se surcó a una distancia de 80 cm entre cada surco, con un ancho de cama de 80 cm. Adicio- nalmente, durante el mismo año, se tomaron muestras de follaje en cuatro predios comerciales de cultivo de papa variedad Fianna, manejados convencionalmente por sus propietarios. Los predios de producción se localizan en los ejidos Emiliano Zapata y Huachichil, Arteaga, Coahuila, ubicados al 25° 06´ 00” N y al 100° 45´ 14” O y 25° 12´ 15” N y al 100° 47´ 34” O, respectivamente.

Método de diagnóstico de PVY. Se utilizaron dos métodos de diagnóstico de PVY, ambos basados en la reacción de antígeno-anticuerpo: El método ImmunoStrips® (AGDIA, 2023) y el método de Ensayo de inmunoadsorción ligado a enzimas en su variante de doble sándwich de anticuerpos DAS-ELISA (Engvall y Perlmann, 1971).

Obtención del material propagativo. Durante la cosecha de papa del ciclo 2021 en las regiones productoras de Coahuila y Nuevo León, México, se recolectaron 250 tubérculos var. Fianna. Los tubérculos se mantuvieron bajo condiciones de laboratorio hasta la obtención de dos brotes de 2 a 7 cm, en cada uno. Se formaron muestras compuestas mezclando cinco brotes de diferente tubérculo y se determinó la presencia o ausencia de PVY en cada muestra compuesta mediante el uso de ImmunoStrips® (AGDIA, 2023). Los tubérculos se clasificaron en función de los resultados obtenidos: aquellos en los que se detectó PVY y en los que no se pre- sentó el virus. A partir de esta agrupación, se formaron dos lotes. Cada uno incluyó tanto negativos como positivos a PVY. El primero se destinó a la producción de plántula, y el segundo, a su uso como semilla-tubérculo. Los tubérculos utiliza- dos para la obtención de plántula se sembraron en bolsas de polietileno de 5 kg bajo condiciones de invernadero (22 a 26 °C) y se cubrieron con malla antiáfidos. Transcurridos 15 días después de la germinación de la planta se tomaron muestras de follaje (tres foliolos por planta) y se diagnosticaron individualmente por el mé- todo DAS-ELISA utilizando kits de AGDIA. Las plantas infectadas con PVY se mantuvieron separadas de las sanas hasta su trasplante a campo (Ensayo 1). Los tubérculos utilizados como semilla se sometieron individualmente a diagnóstico de PVY por el mismo método utilizado en las plántulas. Los tubérculos infectados con PVY se separaron de los sanos para su posterior siembra en el Campo Experimental “El Bajío” (Ensayo 2).

Diseño experimental

Ensayo 1 - Trasplante de plántula. En “El Bajío”, se trasplantaron ocho surcos de 1.40 m de largo y 80 cm de ancho cada uno, con una separación de 80 cm; en cuatro se trasplantó plántula de papa infectada naturalmente con PVY, y en el resto, plántula sana, con siete plantas por surco como unidad experimental y 56 en todo el ensayo. Se utilizó un diseño completamente al azar con dos tratamientos (plantas sanas e infectadas) y cuatro repeticiones. Para evitar la transmisión de la enferme- dad entre tratamientos, los surcos se cubrieron con una malla antiáfidos soportada por marcos de alambrón con una altura de 1.4 m. Para confirmar que las plantas li- bres de PVY se mantuvieron sanas durante todo el experimento, previo a la cosecha (120 DDE) se colectaron y se formaron muestras compuestas de siete foliolos jóve- nes de las plantas de este tratamiento, y se analizaron por el método DAS-ELISA.

Ensayo 2 - Siembra directa. En la misma parcela experimental del ensayo 1, se sembró semilla-tubérculo en 7 surcos de 5 m de largo y 80 cm de ancho cada uno, con una separación de 80 cm. Se utilizó un diseño completamente al azar con seis tratamientos y cuatro repeticiones. Las repeticiones consistieron en cinco plantas como unidad experimental, resultando un total de 120 en todo el experimento. Los tratamientos fueron: tubérculo naturalmente infectado con PVY, tubérculo sano (testigo) y plantas inoculadas (20 en cada inoculación) con PVY a los 20, 40, 60 y 80 días después de la emergencia. Para impedir la diseminación del virus entre tratamientos, los surcos se cubrieron con una malla antiáfidos de las mismas carac- terísticas señaladas en el ensayo 1.

Preparación de inóculo e inoculación. Cuatro repeticiones de cinco plantas cada una se inocularon a los 20, 40, 60 y 80 DDE. Se pesaron 3 g de tejido foliar infec- tado con PVY, proveniente de plantas enfermas del ensayo 1, se colocaron en un mortero previamente esterilizado y enfriado, se agregaron 30 mL de una solución amortiguadora de fosfatos (fosfato de sodio monobásico monohidratado y fosfato de sodio dibásico heptahidratado) con pH de 8.0 (relación: de 1 g de tejido por 10 mL de buffer) y se maceró con un pistilo previamente esterilizado y enfriado. Con ayuda de una gasa esterilizada se filtró la savia en un recipiente que se mantuvo en hielo durante todo el procedimiento y se agregaron 0.0340 gramos de tierra de diatomeas (celite®), la cual fungió como abrasivo. Con ayuda de un pistilo se frotó esta savia en tres de los foliolos más jóvenes en cada una de las plantas sanas; Co- menzando por la base de la hoja y continuando hasta el ápice, evitando la presión excesiva. Inmediatamente después de la inoculación el tejido inoculado se asperjó con la solución amortiguadora de fosfatos con pH de 8.0 hasta escurrir.

Dos semanas después de cada inoculación, se tomó el foliolo más joven de cada

planta inoculada y del testigo, y se procesaron por el método de ImmunoStrip® (AGDIA 2023) para comprobar si la inoculación había sido efectiva y si el testigo se mantenía libre de virus; las plantas inoculadas se diagnosticaron individualmen- te, se tomaron tres de los foliolos más jóvenes de cada planta, se mezclaron para formar una muestra y se procesó. Por otro lado, en el testigo, las plantas se diag- nosticaron formando muestras compuestas mezclando cinco foliolos jóvenes de diferente planta (1 foliolo por planta).

Predios Comerciales. Mediante muestreo de folíolos y pruebas DAS-ELISA, se determinó el porcentaje de incidencia de PVY en cuatro predios comerciales de papa variedad Fianna, ubicados en la zona productora de papa de Coahuila; Emi- liano Zapata (50 ha), San Felipe (40 ha), La Mesa (50 ha) y Huachichil (60 ha). Se realizaron cuatro muestreos en cada predio, a los 20, 40, 60 y 80 días después de la emergencia (DDE) de las plantas. Estos muestreos se alinearon con los momentos

de inoculación de las plantas en la parcela experimental, tal como se especifica en el ensayo 2. Cada muestreo se realizó de acuerdo con la NOM-041-FITO-2002, con una modificación en el tamaño de la muestra; se seleccionaron 5 sitios al azar y en cada uno se tomó 40 foliolos jóvenes (uno por planta), obteniendo así un total de 200 por predio. Los foliolos recolectados se colocaron en bolsas de polietileno, se rotularon y se colocaron en un empaque térmico para evitar el deterioro y con- taminación, manteniendo la temperatura entre 5-12 °C. En laboratorio se formaron muestras compuestas de diez foliolos cada una y se procesaron.

 Evaluación de pérdidas

Ensayo 1 - Trasplante. Los surcos trasplantados con plántula se cosecharon 130 días después del trasplante. Los tubérculos obtenidos de cada tratamiento se limpia- ron para eliminar restos de suelo. Se pesaron con una báscula digital, y se obtuvo el rendimiento de cada uno. Para obtener el rendimiento por hectárea, se calculó el rendimiento medio en kg por planta y se multiplicó por 55 556 (densidad de siem- bra en la región). Las pérdidas ocasionadas por PVY se calcularon comparando los rendimientos de cada tratamiento con el testigo. En este ensayo no se evaluó el tamaño de las plantas y tubérculos

Ensayo 2 - Siembra directa. Los surcos sembrados con semilla-tubérculo se co- secharon 130 días después de la siembra. Se repitió el procedimiento previamente descrito en el ensayo 1 para la obtención del rendimiento. Se calcularon las pérdidas ocasionadas por PVY en la parcela experimental cuando se utiliza semilla-tubércu- lo infectada y cuando la planta se inoculó a los 20, 40, 60 y 80 DDE. Los datos de pérdidas contra fecha de infección se graficaron y procesaron estadísticamente para seleccionar el modelo que mejor describía la relación entre estas dos variables. Los modelos de pérdidas evaluados fueron el Exponencial, Ley de Potencia y Berger (Campbell y Madden, 1990). Adicionalmente, se evaluó la calidad de los tubérculos de acuerdo con la Norma para la Patata de Consumo (FAO, 2020). Con ayuda de un vernier, se midieron los tubérculos producidos de cada tratamiento y se clasificaron por categoría de acuerdo con el diámetro ecuatorial (1ra calidad: más de 80 mm; 2da calidad: 25-80 mm y 3ra calidad:18-24 mm) y se contabilizaron.

Predios comerciales. De acuerdo con los resultados de las pruebas DAS-ELISA en cada predio y fecha de muestreo, se calculó el porcentaje de incidencia. Se estima- ron las pérdidas en rendimiento en cada uno de los predios comerciales utilizando el modelo ajustado a los datos de pérdidas vs fecha de infección en la parcela expe- rimental; con la incidencia de cada muestreo en cada predio, se estimó la cantidad de plantas enfermas y se les asignó los diferentes rendimientos que produjeron las

plantas del ensayo 2 de la parcela experimental. Por ejemplo, el total de plantas que se estimaron como positivas a los 20 DDE, se multiplicaron por el rendimiento medio que produjeron las plantas que se inocularon en la parcela experimental a la misma edad. Este procedimiento se repitió con el resto de los tratamientos. Estos datos se extrapolaron a la cantidad de ha sembradas con la var. Fianna para estimar las pérdidas en rendimiento de papa ocasionadas por PVY en el estado de Coahuila.

 Resultados y Discusión

Ensayo 1 - Trasplante. El rendimiento en los surcos trasplantados con plántula infectada fue de 0.4 kg/planta, menor al de los surcos trasplantados con plántula sana que fue de 0.57 kg/planta. Basándose en los datos obtenidos, el rendimiento por hectárea fue de 22.22 t y 31.66 t cuando se trasplanta plántula proveniente de semilla-tubérculo infectada y de semilla-tubérculo sana, respectivamente (Figura 1). Utilizando los datos anteriores, se calculó que la pérdida en rendimiento por in- fecciones secundarias de PVY en las plantas trasplantadas en la parcela experimen- tal fue de 30%. En este ensayo no se evaluó el tamaño de las plantas y tubérculos; sin embargo, en todos los surcos se observó una reducción en el crecimiento de las plantas infectadas por PVY (Figura 2), la cuales produjeron menos tubérculos y más pequeños que las plantas libres del virus.

Rendimiento por hectárea de las plantas de papa variedad Fianna del ensayo 1.

Izquierda: plantas provenientes de semilla tubérculo infectada con PVY; derecha: plantas provenientes de semilla tubérculo libre de PVY.

Ensayo 2 - Siembra directa. El rendimiento de las plantas cultivadas a partir de semilla-tubérculo infectada fue de 0.55 kg/planta, significativamente menor al de las plantas sanas que fue de 1.17 kg/planta. Basándose en los datos obtenidos, el rendimiento por hectárea fue de 30.72 t utilizando semilla-tubérculo infectada y

64.84 t utilizando semilla-tubérculo sana (Figura 3). Con estos datos se calculó que

Rendimiento por hectárea de plantas provenientes de semilla-tubérculo infectada (0), plan- tas inoculadas a los 20, 40, 60 y 80 DDE, y plantas sanas (se mantuvieron sanas durante todo el ciclo, 120 días).

la pérdida en rendimiento por infecciones secundarias de PVY sembrando semilla- tubérculo en la parcela experimental fue de 53 % (Figura 4). Las plantas desarrolla- das a partir de semilla-tubérculo infectada con PVY produjeron menos tubérculos y de menor calidad en comparación con las plantas sanas. El número de tubérculos de “1ra calidad” y “2da calidad” fue mayor en las plantas sanas que en las enfermas (Figuras 5 y 6).

Ajuste del modelo de Berger que explica el 98% del cambio en pérdidas con relación a la fecha de infección por PVY (días después de la emergencia-DDE).

Las plantas inoculadas a los 20, 40, 60 y 80 DDE, mostraron rendimientos de 0.81, 0.97, 1.06 y 1.16 kg, respectivamente. Basándose en los datos obtenidos, el rendimiento calculado por hectárea para los cuatro momentos de inoculación fue de 44.88, 53.65, 58.68 y 64.44 t (Figura 3). Con estos datos se calculó que las pérdidas en rendimiento por infecciones primarias de PVY en la parcela experimental fueron de 30.7,17.3, 9.50 y 0.61 %, cuando la planta se inoculó en cuatro fechas diferentes (Figura 4). Las plantas inoculadas a los 20, 40 y 60 DDE, produjeron más tubércu- los y de mayor calidad que las plantas provenientes de semilla-tubérculo infectada, debido a que hubo producción de “1ra calidad” y mayor cantidad de “2da calidad” y “3ra calidad”; sin embargo, la cantidad y calidad de tubérculos de las plantas inoculadas en estas tres fechas fue menor en comparación con los tubérculos pro- ducidos por las plantas inoculadas a los 80 DDE y plantas sanas (Figuras 5 y6).

Cantidad y calidad de tubérculos producidos por plantas cultivadas a partir de semilla tu- bérculo infectada (0), plantas inoculadas a los 20, 40, 60 y 80 días después de la emergencia (DDE), y plantas sanas.

Se observó una disminución de las pérdidas conforme se incrementó la edad de la planta al momento de la infección con PVY. Utilizando esta relación en- tre la edad en que se infecta la planta y la pérdida en rendimiento, se encontró que el modelo que mejor describe la relación entre estas variables es el de Berger Y = 1 / 1 + e - l n y 0 1 - y 0 + r * d d e . (Figura 4), como lo indica el valor del coeficiente de determinación R2 y la alta significancia de la regresión al utilizar este modelo.

Estimación de pérdidas en predios comerciales. El porcentaje de incidencia de plantas infectadas en los predios comerciales varió de 0 a 100% en los cuatro mues- treos. En Emiliano Zapata, fue del 100% en los primeros tres, y de 92% en el cuar- to. San Felipe y La Mesa mostraron un 100 y 5%, respectivamente. En Huachichil no se detectó la presencia de PVY (Cuadro 1).

Utilizando el modelo de estimación de pérdidas Y = 1/[1 + e (-{ln[0.67205626]

+ - 0.0694 * dde})], desarrollado con los datos de los dos ensayos de la parcela ex- perimental y el porcentaje de plantas infectadas en las diferentes edades del cultivo de los predios comerciales, se estimó las pérdidas en rendimiento y económicas en la zona productora de papa de Coahuila (Cuadro 2). Considerando que el número muestreado (200) representa el 77% del área total sembrado con la variedad Fianna en el estado de Coahuila, y tomando en cuenta el precio promedio por tonelada de

$10,000 (SIAP, 2022), se estimó que la pérdida en rendimiento a nivel estatal es de

18%, lo que significa una pérdida económica para el estado de $19,068, 500.

Tubérculos producidos por: A) plantas provenientes de semilla-tubérculo infectada; plantas inocu- ladas a los 20 DDE (B); 40 DDE (C); 60 DDE (D); 80 DDE (E); F) plantas sanas (sin inoculación).

Pérdidas por infecciones primarias. El rendimiento de las plantas inoculadas a los 20, 40, 60 y 80 DDE, fue menor en comparación que las plantas inoculadas a los 80 DDE y con el testigo (plantas sanas), siendo estos similares en el rendimiento obtenido, esto pudo deberse a que el virus no tuvo el suficiente tiempo para repli-

Porcentaje de incidencia de plantas infectadas en los predios comerciales; ha= Hectáreas, No. Muestreos= Número de muestreos por predio, DDE= Días después de la emergencia, No. Foliolos= Número de foliolos.
Predio ha No. Muestreos DDE No. foliolos Incidencia (%)
Emiliano Zapata 50 4 20 200 100
40 200 100
60 200 100
80 200 92.5
San Felipe 50 4 20 200 100
40 200 100
60 200 100
80 200 100
La mesa 40 4 20 200 5
40 200 5
60 200 5
80 200 5
Huachichil 60 4 20 200 0
40 200 0
60 200 0
80 200 0

Pérdidas estimadas en rendimiento y económicas en la zona productora de papa de Coahuila.
Predio Pérdidas (t/ha) Pérdidas (t/predio) Pérdidas económicas ($)
E. Zapata 20 1 000 10 000 000
San Felipe 20 800 8 000 000
La Mesa 2.3 107 1 068 500
Huachichil 0 0 0
Total 1 907 19 068 500

carse y ocasionar alteraciones en el sistema fisiológico de la planta, por ende, no hubo reducción en la productividad. Hernández (2006) reportó una reducción en el rendimiento del 28.5 y 20.7 % cuando inoculó plantas de papa variedad Atlan- tic a los 20 y 60 DDE, bajo condiciones de invernadero, una situación similar se presentó en esta investigación, en donde las plantas inoculadas a los 20 y 60 DDE, mostraron una reducción del rendimiento de 30.7 y 9.50 %, respetivamente.

Pérdidas por infecciones secundarias. Las infecciones por PVY transmitidas por semilla-tubérculo causó pérdidas en el rendimiento de 30 y 53 %, en comparación

con las plantas cultivadas a partir de semilla-tubérculo libres del virus. Estos resul- tados concuerdan con lo reportado por Hane y Hamm (1999), quienes encontraron que los rendimientos totales se redujeron en un 29 y 79 % dependiendo de la varie- dad de papa, asimismo, tienen una similitud con la investigación de Whitworth et al. (2006), en la que hallaron reducciones en el rendimiento total que van del 38 al 63 % según los niveles de nitrógenos del suelo y la variedad de papa.

Los resultados demuestran que la condición de la semilla-tubérculo es un fac- tor importante para considerar en la siembra, debido a que el rendimiento obteni- do cuando se encuentra infectada fue menor en comparación de cuando está libre del virus, por lo que una de las formas más efectivas de evitar reducciones en el rendimiento es sembrar semilla certificada libre de virus, y que los programas de certificación de semilla establezcan regulaciones más rigurosas para evitar la venta de semilla contaminada con este importante virus. Los datos obtenidos respaldan a Gray et al. (2010) y Vreugdenhil et al. (2007), quienes mencionan que el PVY es uno de los principales responsables de la disminución en el rendimiento y calidad de la papa; además, en EE. UU., ocasiona escasez de semilla certificada libre del virus debido a los rechazos de lotes contaminados, teniendo como consecuencia una reducción significativa en el valor de la cosecha (Gray et al. 2010).

Cantidad y calidad de tubérculos. Las plantas infectadas por semilla-tubérculo tuvieron menos tubérculos y más pequeños que las plantas cultivadas a partir de semilla libres del virus, asimismo, las plantas inoculadas a los 20, 40 y 60 DDE, mostraron una menor producción y calidad de tubérculos, en comparación con las plantas inoculadas a los 80 DDE y las provenientes de semillas sanas, lo cual co- incide con lo reportado por Bokx (1980), Salazar (1995), Vreugdenhil et al. (2007) y Nolte et al. (2009), quienes mencionan que el virus afecta los procesos fisiológi- cos de la planta desde temprana edad, evitando que lleve a cabo sus funciones de fotosíntesis y acumulación de carbohidratos, lo cual tiene como consecuencia que disminuya el crecimiento de las plantas y la producción de tubérculos.

Las pérdidas ocasionadas por PVY en los dos ensayos de la parcela experi- mental fueron de 9.4 a 53 %, lo cual concuerda con lo reportado por otros autores; Beczner et al. (1984), Hane y Hamm (1999), Pérez et al. (2004), Salazar (1995), Whitworth et al. (2006) y Zuñiga et al. (1999), quienes mencionan que las pérdidas por PVY en el cultivo de papa se encuentran entre el 10 y el 80%, dependiendo del cultivar, las características de la cepa viral, las condiciones de almacenaje, el am- biente en que se desarrolla el cultivo, y del control de insectos y malezas.

Estimación de pérdidas en Coahuila. Los predios comerciales con el porcentaje de incidencia de plantas infectadas más alto fueron San Felipe y Emiliano Zapata. En estos predios se encontró una incidencia del 100 % en el muestreo realizado a los 20 DDE, cabe destacar que se sembró semilla del mismo distribuidor pero dife-

rente a la utilizada en La Mesa y Huachichil, en donde se registró menos incidencia. Esta información hace plantear la hipótesis de que la semilla estaba infectada al momento de la siembra, debido a que no se observó medios de rápida diseminación para considerar que se infectaron posteriormente; en las trampas amarillas colo- cadas por los productores no hubo presencia de áfidos y las plantas aún no tenían la cantidad de follaje suficiente para transmitir el virus mecánicamente. Es reco- mendable realizar un muestreo previo a la adquisición de la semilla y enviar dicha muestra a un laboratorio autorizado por SENASICA para descartar o comprobar la hipótesis antes mencionada. Esta acción podrá evitar que los productores y, por consiguiente, la región, no se vea afectados económicamente por la disminución en el rendimiento del cultivo.

Las pérdidas económicas estimadas en esta investigación difieren con las de McIntosh (2014), quien calculó que el PVY tiene un impacto directo de 19.56 mi- llones de dólares (unos $326 213 027) en la economía del estado de Idaho, por otro lado, tienen similitud con los resultados de Dupuis et al. (2023), quienes reportaron pérdidas de rendimiento del 23.5% para las variedades mayormente cultivadas en Suiza entre 2004 y 2017; resaltando que, el porcentaje de incidencia fue evaluado visualmente mediante síntomas ocasionados por infecciones secundarias de PVY, procedimiento que no se considera viable debido a que algunas variedades pueden contener bajas concentraciones del virus y no manifestar síntomas (Singh, 1998). Situación que pudo ser similar en esta investigación, considerando que los métodos utilizados necesitan una alta carga viral en la planta para detectar al patógeno. Sin embargo, estas herramientas son más económicas tomando en cuenta la cantidad de muestras obtenidas, asimismo, proporcionan datos rápidamente para observar la situación fitosanitaria en la que se encuentra una región.

 Conclusiones

Las pérdidas en el rendimiento ocasionadas por PVY en el cultivo de papa va- riedad Fianna en la parcela experimental fueron de 9.4 a 53 %, mientras que las pérdidas estimadas en la región de Coahuila en el ciclo 2022 fue de 18 %, lo que significa una pérdida económica para el estado de $19 068 500. Estos resultados resaltan la importancia de utilizar semilla certificada libre de PVY y de proteger el cultivo desde la emergencia hasta los 60 DDE, con énfasis en las primeras semanas. Además, nos permite diseñar con más elementos de juicio una estrategia para ma- nejar eficientemente la enfermedad y reducir las pérdidas que ocasiona.

 Agradecimientos

A CONAHCYT, Unidad de Inspección Fitosanitaria SERVESA A.C., productores y personas que apoyaron esta investigación.

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Background/Objective.

The objective was to experimentally evaluate the losses caused by PVY in the Fianna variety potato crop and, consequently, estimate the losses caused by this virus in the potato-producing area of Coahuila.

 Materials and Methods.

Furrows of an experimental plot planted with potato seedling and seed-tuber, were mechanically inoculated with PVY at 20, 40, 60 and 80 days after emergence. The tubers produced were harvested and losses in each treatment were evaluated. Additionally, in four commercial potato fields in this same state, leaflet samples were taken at 20, 40, 60 and 80 days after the emergence, and the percentage of plants infected with PVY was evaluated by ELISA tests. Loss data from the experimental plot and incidence data from the farms were used to develop a statistical model to estimate losses caused by PVY in the Coahuila region.

 Results.

Yield losses due to PVY in the experimental plot were 9.4% to 53%. The percentage of incidence of infected plants in commercial properties varied from 0% to 100%. The model that best fit the data obtained was Berger’s Y = 1 / 1 + e - l n y 0 1 - y 0 + r * d a e . The estimated losses in the Coahuila region in the 2022 cycle were 18%, equivalent to $19 068500. Conclusión: This information highlights the importance of using certified PVY-free seed and protecting the crop from emergence until 60 DAE.

 Key words: Epidemiology viruses diagnostic serology under the terms and conditions of SMF. www.rmf.smf.org.mx. Introduction

Potato virus Y (PVY) is the type species of the Potyvirus genus, one of the genera in the Potyviridae family, which includes some of the most destructive plant viruses (Kerlan, 2006; Scholthof et al., 2011; ICTV, 2022). PVY ranks fifth among the ten most important plant viruses worldwide (Scholthof et al., 2011) and is considered the most economically significant and devastating viral disease affecting potato crops (Solanum tuberosum) (Shukla et al., 1998; Singh et al., 2008; Gray et al., 2010; Karasev and Gray, 2013; Quenouille et al., 2013).

This virus has been a persistent issue in potato production (Lacroix et al., 2010; Kostiw, 2011), as it affects commercial production crops and is among the three most critical diseases in seed potato production (NOM-041-FITO-2002). High PVY incidence levels have been responsible for the disqualification of seed lots for certification, leading to a significant reduction in crop value and, in some cases, a shortage of certified seed (Gray et al., 2010).

In Mexico, the use of certified seed tubers for potato production is a phytosanitary requirement established by the Official Mexican Standards NOM-040-FITO-2002 and NOM-041-FITO-2002. However, the yield benefits of using certified seed free of rapidly spreading viruses, such as PVY, have not been evaluated. Additionally, there are no reports estimating yield and economic losses caused by this virus in the potato-producing region of Coahuila. Consequently, the objectives of this research were: 1) to experimentally evaluate the losses caused by PVY in Fianna potato plants; and 2) to estimate the yield and economic losses caused by PVY in the potato-producing region of Coahuila.

 Materials and Methods

Study Sites. The experimental plot used to evaluate losses caused by PVY in 2022 was located at the “El Bajío” Experimental Field of the Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro (UAAAN), situated at 25° 21’ 21” N and 101° 02’ 26” W. The field was plowed and furrowed with an 80 cm spacing between furrows and a bed width of 80 cm. Additionally, during the same year, foliage samples were collected from four commercial Fianna potato fields, conventionally managed by their owners. These production fields were located in the Emiliano Zapata and Huachichil ejidos in Arteaga, Coahuila, at 25° 06’ 00” N and 100° 45’ 14” W and

25° 12’ 15” N and 100° 47’ 34” W, respectively.

PVY Diagnostic Method. Two PVY diagnostic methods were used, both based on the antigen-antibody reaction: the ImmunoStrips® method (AGDIA, 2023) and the

double-antibody sandwich enzyme-linked immunosorbent assay (DAS-ELISA) method (Engvall and Perlmann, 1971).

Obtaining propagative material. During the 2021 potato harvest in the production regions of Coahuila and Nuevo León, Mexico, 250 Fianna tubers were collected. The tubers were kept under laboratory conditions until two sprouts, 2 to 7 cm in length, developed on each. Composite samples were formed by mixing five sprouts from different tubers, and the presence or absence of PVY was determined in each composite sample using ImmunoStrips® (AGDIA, 2023). The tubers were classified based on the results: those testing positive for PVY and those without the virus. Two groups were then formed from this classification. Each group included both PVY-positive and PVY-negative tubers. The first group was designated for seedling production, while the second was used as seed tubers. The tubers intended for seedling production were planted in 5 kg polyethylene bags under greenhouse conditions (22 to 26 °C) and covered with insect-proof netting. Fifteen days after plant germination, foliage samples (three leaflets per plant) were collected and individually diagnosed for PVY using the DAS-ELISA method with AGDIA kits. PVY-infected plants were kept separate from healthy plants until field transplantation (Trial 1). Tubers used as seed were individually tested for PVY using the same method applied to seedlings. PVY-infected tubers were separated from healthy ones and later planted at the “El Bajío” Experimental Field (Trial 2).

Experimental design

Assay 1 - Seedling Transplantation. At El Bajío, eight furrows were prepared, each measuring 1.40 m in length and 80 cm in width, with 80 cm spacing between them. Four furrows were planted with potato seedlings naturally infected with PVY, while the other four were planted with healthy seedlings. Each furrow contained seven plants as the experimental unit, totaling 56 plants for the trial. A completely randomized design was implemented with two treatments (healthy and infected plants) and four replicates. To prevent disease transmission between treatments, the furrows were covered with insect-proof netting supported by wire frames at a height of 1.4 m. To ensure that the PVY-free plants remained healthy throughout the experiment, composite samples of seven young leaflets per plant were collected from this treatment before harvest (120 days after emergence) and analyzed using the DAS-ELISA method.

Assay 2 - Direct Sowing. In the same experimental plot as Assay 1, seed tubers were sown in seven furrows, each measuring 5 m in length and 80 cm in width, with 80 cm spacing between them. A completely randomized design was used with

six treatments and four replicates. Each replicate consisted of five plants as the experimental unit, totaling 120 plants for the experiment. The treatments were as follows: tubers naturally infected with PVY, healthy tubers (control), and plants inoculated with PVY at 20, 40, 60, and 80 days after emergence (20 plants per inoculation). To prevent virus dissemination between treatments, the furrows were covered with insect-proof netting, identical to that described in Assay 1.

Inoculum preparation and inoculation. Four replicates of five plants each were inoculated at 20, 40, 60, and 80 days after emergence (DAE). Three grams of PVY- infected foliar tissue, collected from diseased plants in Assay 1, were weighed and placed in a previously sterilized and cooled mortar. Then, 30 mL of phosphate buffer solution (prepared with sodium phosphate monobasic monohydrate and sodium phosphate dibasic heptahydrate) at a pH of 8.0 were added in a ratio of 1 g of tissue per 10 mL of buffer. The tissue was ground using a previously sterilized and cooled pestle. The sap was filtered using sterilized gauze into a container kept on ice throughout the procedure, and 0.0340 grams of diatomaceous earth (Celite®) were added as an abrasive. Using a pestle, the sap was gently rubbed onto three of the youngest leaflets of each healthy plant, starting at the base of the leaf and moving toward the tip while avoiding excessive pressure. Immediately after inoculation, the inoculated tissue was sprayed with phosphate buffer solution (pH 8.0) until runoff occurred.

Two weeks after each inoculation, the youngest leaflet from each inoculated plant

and from the control plants was collected and processed using the ImmunoStrip® method (AGDIA, 2023) to confirm successful inoculation and to verify that the control plants remained virus-free. The inoculated plants were individually diagnosed by mixing three of their youngest leaflets into a single sample for processing. In the control group, plants were diagnosed using composite samples formed by mixing five young leaflets, one from each plant.

Commercial plots. The incidence percentage of PVY was determined in four commercial plots of Fianna potato located in the potato-producing region of Coahuila: Emiliano Zapata (50 ha), San Felipe (40 ha), La Mesa (50 ha), and Huachichil (60 ha). Foliar sampling and DAS-ELISA tests were conducted. Four samplings were performed in each plot at 20, 40, 60, and 80 days after plant emergence (DAE), aligning with the inoculation times specified for the experimental plot in Assay 2. Each sampling followed the guidelines of NOM-041-FITO-2002, with a modification in sample size. Five random sites were selected in each plot, and 40 young leaflets (one per plant) were collected at each site, resulting in a total of 200 leaflets per plot. The collected leaflets were placed in polyethylene bags, labeled, and stored in insulated containers to prevent deterioration and contamination,

maintaining a temperature between 5-12 °C. In the laboratory, composite samples

of ten leaflets each were formed and processed.

Evaluation of Losses

Assay 1 - Transplantation. The furrows transplanted with seedlings were harvested 130 days after transplantation. The tubers from each treatment were cleaned to remove soil residues, weighed using a digital scale, and their yield recorded. To estimate yield per hectare, the average yield in kilograms per plant was calculated and multiplied by 55,556 (the planting density for the region). Losses caused by PVY were determined by comparing the yields of each treatment with the control. Plant and tuber size were not evaluated in this assay.

Assay 2 - Direct sowing. The furrows sown with seed tubers were harvested 130 days after planting. The procedure previously described in Assay 1 was repeated to determine yield. Losses caused by PVY were calculated for the experimental plot when infected seed tubers were used and when plants were inoculated at 20, 40, 60, and 80 days after emergence (DAE). Loss data were plotted against infection dates and statistically analyzed to select the model that best described the relationship between these variables. The loss models evaluated included the Exponential, Power Law, and Berger models (Campbell and Madden, 1990). Additionally, tuber quality was assessed following the Norm for Ware Potatoes (FAO, 2020). Using a vernier caliper, tubers from each treatment were measured and classified by category according to equatorial diameter: first quality (>80 mm), second quality (25-80 mm), and third quality (18-24 mm). Tuber counts were recorded for each category.

Commercial plots. Based on the results of the DAS-ELISA tests for each plot and sampling date, the incidence percentage was calculated. Yield losses in each commercial plot were estimated using the model fitted to the loss vs. infection date data from the experimental plot. The incidence from each sampling in each plot was used to estimate the number of diseased plants, which were then assigned the respective yields observed in Assay 2 of the experimental plot. For example, the total number of plants estimated to be positive at 20 DAE was multiplied by the average yield of plants inoculated at the same age in the experimental plot. This procedure was repeated for the other treatments. These data were extrapolated to the total hectares planted with Fianna potatoes to estimate yield losses caused by PVY in the state of Coahuila.

 Results and Discussion

Assay 1 - Transplantation. The yield in furrows transplanted with infected seedlings was 0.4 kg/plant, lower than the 0.57 kg/plant observed in furrows transplanted with healthy seedlings. Based on these data, the yield per hectare was 22.22 t for seedlings derived from infected seed tubers and 31.66 t for those from healthy seed tubers (Figure 1). Using this information, it was calculated that the yield loss due to secondary PVY infections in transplanted plants within the experimental plot was 30%. Although plant and tuber size were not evaluated in this assay, all furrows showed reduced growth in PVY-infected plants (Figure 2). These infected plants produced fewer and smaller tubers compared to virus-free plants.

Yield per hectare of Fianna potato plants in Assay 1.

Left: plants grown from tuber seed infected with PVY; right: plants grown from PVY-free tuber seed.

Assay 2 - Direct sowing. The yield of plants grown from PVY-infected seed tubers was 0.55 kg/plant, significantly lower than the 1.17 kg/plant recorded for healthy plants. Based on these results, the yield per hectare was 30.72 t for infected seed tubers and 64.84 t for healthy seed tubers (Figure 3). Using these data, it was calculated that the yield loss due to secondary PVY infections in the experimental plot was 53% (Figure 4). Plants developed from PVY-infected seed tubers produced

Yield per hectare of plants grown from infected tuber seed (0), plants inoculated at 20, 40, 60, and 80 DAE, and healthy plants (remained healthy throughout the 120-day cycle).

Fit of the Berger model explaining 98% of the variation in losses relative to the date of PVY infection (days after emergence - DAE).

fewer tubers of lower quality compared to healthy plants. The number of “first quality” and “second quality” tubers was higher in healthy plants than in infected ones (Figures 5 and 6).

Quantity and quality of tubers produced by plants grown from infected tuber seed (0), plants inoculated at 20, 40, 60, and 80 days after emergence (DAE), and healthy plants.

Plants inoculated at 20, 40, 60, and 80 days after emergence (DAE) yielded

0.81, 0.97, 1.06, and 1.16 kg/plant, respectively. Correspondingly, the calculated yield per hectare for these inoculation times was 44.88, 53.65, 58.68, and 64.44 t (Figure 3). These results indicate that primary PVY infections caused yield losses of 30.7%, 17.3%, 9.5%, and 0.61%, depending on the timing of inoculation (Figure

4). Plants inoculated at 20, 40, and 60 DAE produced higher-quality tubers than those grown from infected seed tubers, including “first quality” tubers and a greater number of “second quality” and “third quality” tubers. However, both the quantity and quality of tubers from plants inoculated at these earlier times were lower than those of plants inoculated at 80 DAE and healthy plants (Figures 5 and 6).

A decrease in yield losses was observed as the age of the plant at the time of PVY infection increased. Using this relationship between the age of the plant at infection and yield loss, it was determined that the model that best describes this

relationship is the Berger model: Y = 1 / 1 + e - l n y 0 1 - y 0 + r * d a e . (Figure 6). This conclusion is supported by the coefficient of determination (R2) and the

high significance of the regression when applying this model.

Tubers produced by: A) plants grown from infected tuber seed; B) plants inoculated at 20 DAE; C) plants inoculated at 40 DAE; D) plants inoculated at 60 DAE; E) plants inoculated at 80 DAE; F) healthy plants (no inoculation).

Estimation of losses in commercial plots. The percentage of infected plants in the commercial plots ranged from 0% to 100% across the four samplings. In Emiliano Zapata, the incidence was 100% in the first three samplings and 92% in the fourth. In San Felipe and La Mesa, the percentages were 100% and 5%, respectively. No presence of PVY was detected in Huachichil (Table 1).

Field ha No. Samples DAE No. Leaflets Incidence
Emiliano Zapata 50 4 20 200 100
40 200 100
60 200 100
80 200 92.5
San Felipe 50 4 20 200 100
40 200 100
60 200 100
80 200 100
La mesa 40 4 20 200 5
40 200 5
60 200 5
80 200 5
Huachichil 60 4 20 200 0
40 200 0
60 200 0
80 200 0

Using the loss estimation model Y = 1/[1 + e (-{ln[0.67205626] + - 0.0694 * dae})], developed with data from the two experimental plot assays and the percentage of infected plants at various crop ages in the commercial plots, yield and economic losses were estimated for the potato-producing region of Coahuila (Table 2). Considering that the sampled area (200 plants) represents 77% of the total area planted with the Fianna variety in the state and using the average price per ton of $10,000 (SIAP, 2022), it was estimated that the state-wide yield loss is 18%. This corresponds to an economic loss of $19,068,500 for the state.

Estimated yield and economic losses in the potato-producing region of Coahuila.
Field Losses (tons/hectares) Losses (tons/field) Economic losses ($)
E. Zapata 20 1 000 10 000 000
San Felipe 20 800 8 000 000
La Mesa 2.3 107 1 068 500
Huachichil 0 0 0
Total 1 907 19 068 500

Losses from primary infections. The yield of plants inoculated at 20, 40, and 60 DAE was lower compared to those inoculated at 80 DAE and the control (healthy plants), with the latter two showing similar yields. This could be attributed to the limited time available for the virus to replicate and disrupt the plant’s physiological system, resulting in no significant reduction in productivity. Hernández (2006) reported yield reductions of 28.5% and 20.7% when inoculating Atlantic potato plants at 20 and 60 DAE under greenhouse conditions. A similar pattern was observed in this study, where plants inoculated at 20 and 60 DAE exhibited yield reductions of 30.7% and 9.5%, respectively.

Losses from secondary infections. Secondary PVY infections transmitted through seed tubers caused yield losses of 30% and 53% compared to plants grown from virus-free seed tubers. These findings align with those reported by Hane and Hamm (1999), who found total yield reductions of 29% to 79% depending on the potato variety. Similarly, they are consistent with the study by Whitworth et al. (2006), which reported total yield reductions ranging from 38% to 63%, influenced by soil nitrogen levels and potato variety. The results highlight the critical importance of seed tuber condition in potato production. Yield was significantly lower when seed tubers were infected compared to virus-free tubers. Thus, one of the most effective ways to avoid yield losses is to plant certified virus-free seed tubers. Certification programs should also implement stricter regulations to prevent the sale of contaminated seed tubers. These findings support the conclusions of Gray et al. (2010) and Vreugdenhil et al. (2007), who emphasized that PVY is one of the main contributors to reduced potato yield and quality. In the United States, PVY has also led to a shortage of certified virus-free seed tubers due to the rejection of contaminated lots, resulting in a significant decrease in crop value (Gray et al., 2010).

Tuber quantity and quality. Plants infected through seed tubers produced fewer and smaller tubers compared to those grown from virus-free seed tubers. Similarly, plants inoculated at 20, 40, and 60 days after emergence (DAE) showed lower tuber yield and quality than plants inoculated at 80 DAE and those from healthy seed tubers. These findings align with the reports of Bokx (1980), Salazar (1995), Vreugdenhil et al. (2007), and Nolte et al. (2009), who noted that PVY disrupts the plant’s physiological processes at an early stage, impairing photosynthesis and carbohydrate accumulation. This results in stunted plant growth and reduced tuber production. Yield losses caused by PVY in the two experimental plot assays ranged from 9.4% to 53%, consistent with previous reports. Authors such as Beczner et al. (1984), Hane and Hamm (1999), Pérez et al. (2004), Salazar (1995), Whitworth et al. (2006), and Zuñiga et al. (1999) have reported that PVY-related losses in

potato crops vary between 10% and 80%, depending on the cultivar, viral strain characteristics, storage conditions, environmental factors, and the management of insect pests and weeds.

Estimation of losses in Coahuila. The commercial fields with the highest percentage of infected plants were San Felipe and Emiliano Zapata. In these fields, an incidence rate of 100% was recorded during the sampling conducted 20 DAE. It is noteworthy that seeds from the same distributor were used, but they were different from those planted in La Mesa and Huachichil, where lower incidence rates were recorded. This information suggests the hypothesis that the seeds were infected at the time of planting, as no rapid dissemination mechanisms were observed to explain subsequent infections. In the yellow traps set up by producers, no aphids were detected, and the plants did not yet have enough foliage to allow for mechanical virus transmission. It is recommended to conduct sampling before purchasing seeds and to send these samples to a laboratory authorized by SENASICA to rule out or confirm the aforementioned hypothesis. This action could prevent producers- and consequently the region-from suffering economic losses due to reduced crop yieldThe economic losses estimated in this study differ from those reported by McIntosh (2014), who calculated that PVY has a direct economic impact of $19.56 million (approximately $326,213,027) in the state of Idaho. On the other hand, they are similar to the results of Dupuis et al. (2023), who reported yield losses of 23.5% for the most commonly cultivated varieties in Switzerland between 2004 and 2017. It is important to highlight that the incidence percentage in their study was visually assessed through symptoms caused by secondary PVY infections, a procedure not considered viable because some varieties may harbor low concentrations of the virus without exhibiting symptoms (Singh, 1998). A similar situation might have occurred in this study, given that the methods used require a high viral load in the plant to detect the pathogen. However, these tools are more cost-effective considering the number of samples obtained, and they provide rapid data to assess the phytosanitary conditions of a region.

 Conclusions

Yield losses caused by PVY in Fianna potato crops in the experimental plot ranged from 9.4% to 53%, while the estimated losses in the Coahuila region during the 2022 cycle were 18%, representing an economic loss of $19,068,500 for the state. These results highlight the importance of using certified PVY-free seed and protecting the crop from emergence to 60 DAE, with a particular emphasis on the first weeks. Additionally, this provides the basis for designing a more informed strategy to efficiently manage the disease and reduce the losses it causes.

 Acknowledgments

To CONAHCYT, Unidad de Inspección Fitosanitaria SERVESA A.C., the producers, and everyone who contributed to this research.