Además de ser uno de los cultivos más importantes en nuestra dieta, el maíz tiene raíces culturales que se remontan a más de 9,000 años, lo cual ha llevado a la obtención de 59 razas² nativas de nuestro país, las cuales han sido cultivadas en un amplio rango de altitudes y variaciones climáticas, desde el nivel del mar hasta 3,400 msnm. El maíz se siembra igual en zonas templadas que en aquellas con escasa precipitación pluvial, en ambientes cálidos y húmedos, en pronunciadas laderas o en amplios y fértiles valles... Tal diversidad ha sido posible sólo gracias a la selección tradicional hecha por nuestros pueblos originarios.

El incremento en la demanda de maíz para consumo e industrialización ha causado el aumento en las extensiones de siembra y, aunque los rendimientos de producción han ido a la alza, también es necesario reconocer que la tecnificación y el uso de agroquímicos y pesticidas han eliminado una significativa variedad de organismos benéficos, así como enemigos naturales de plagas, lo que ha provocado el incremento de algunas enfermedades (cuadro 1); en el maíz se puede resaltar la presencia de hongos —en particular las especies del género Fusarium, F. graminearum, F. oxysporum y F. verticillioides— responsables de la pudrición de raíz, tallo y mazorca (figura 1). Sin embargo, Fusarium no es un patógeno exclusivo del maíz, pues ataca a 81 de 101 especies comerciales,^II como el jitomate, la piña y los pinos. 

FIGURA 2. Principales estados productores de maíz

     En los países desarrollados, la fusariosis puede disminuir el rendimiento de las plantas en 40%;^III en México, lamentablemente, los estudios de incidencia de este hongo son escasos. Algunos expertos señalan que en la meseta central de México se siembra, aproximadamente, 3.5 mha de maíz, las cuales presentan pérdidas superiores a 30%, causadas por Fusarium. Una aproximación a la problemática se puede ver reflejada en Sinaloa, principal productor de maíz para consumo directo (figura 2), donde, durante el año agrícola 2014, se sembró maíz en 407,722.57 ha, arrojando una producción de 3’686,274 toneladas, con valor de 12,227 millones de pesos. Datos de expertos fitopatólogos^IV señalan que entre 70 y 84% de los lotes están infectados por Fusarium, en algún grado. Además, durante el ciclo 2014; 26,431 ha se perdieron (SIAP) y, si consideramos que, entre 10% y 25% de ellas fueron dañadas por fusariosis, se tendría una pérdida de 25,559 a 63,898 toneladas con un valor estimado entre 79.64 y 211 millones de pesos. 

Fusarium infecta la planta a partir de la raíz, para alcanzar los entrenudos del tallo, con lo cual logra colonizar el sistema vascular³ y viaja por el xilema,⁴ infectando la parte aérea de la planta; los conidios de los hongos pueden ser transportados por el aire, la lluvia y los insectos, hasta lograr ser depositados sobre la planta; una vez ahí, si logran llegar a los pelos de la mazorca (estigmas), estarán en capacidad de alcanzar el grano de maíz.
     Cuando las condiciones ambientales no le son propicias, el hongo permanece latente en la planta o la semilla, causando en ella manifestaciones leves que pueden pasar desapercibidas. Si las semillas de las plantas que no mostraron síntoma alguno de infección, habiendo sido parasitadas, son sembradas, las plantas presentarán infección desde las primeras fases del desarrollo y una alta posibilidad de infección sistémica —es decir, en toda la planta—.

     La colonización del sistema vascular por Fusarium, particularmente, en los tallos o raíces (figura 3) ocasiona un secuestro de agua y nutrientes que la planta necesita para su crecimiento y desarrollo, de tal manera que aquellas parasitadas crecerán desnutridas y con tallas bajas, lo cual, obviamente, impactará su rendimiento en las mazorcas. Se presentará un debilitamiento de los tallos en los entrenudos, de tal modo que la presencia de vientos fuertes ocasionará la caída de la planta; por otra parte, si la infección es severa, durante la fase de crecimiento, la planta no se desarrollará.

A diferencia de otros hongos, que son estrictamente biotrofos,⁵ Fusarium puede cambiar a un hábito necrótrofo,⁶ por lo que puede sobrevivir en el rastrojo hasta infectar una nueva planta. Durante las primeras fases de infección, Fusarium adquiere un hábito biótrofo, viviendo como endófito; es decir, dentro de la planta, en sus células, sin causar daños visibles; no obstante, cuando las condiciones le sean favorables, activará su fase necrotrófica, y causará la pudrición.
     Fusarium produce proteínas y toxinas que degradan la pared celular, ejerciendo cambios metabólicos y moleculares en las células huésped. Entre las micotoxinas que sintetiza se encuentran las fumonisinas, de las cuales se han descrito, al menos, 28 diferentes formas que se clasifican en cuatro grupos, denominados A, B, C y P, entre las que B1, B2 y B3 son las más abundantes. La estructura básica de las fumonisinas consiste en un esqueleto lineal con 20 carbones (figura 4 A), con un grupo amino (NH₃) en el carbono 2, y dos residuos de ácido tricarboxílico en los carbonos 14 y 15 (fig. 4A, líneas grises), el cual es estructuralmente similar a la esfinganina (figura 4B), que es el precursor de unos compuestos llamados esfingolípidos que se encuentran en las membranas celulares e intervienen en los procesos de crecimiento y diferenciación celular. De este manera, las fumonisinas se mimetizan y bloquean la síntesis de esfingolípidos.

FIGURA 4

     Entre los cereales, el maíz es el que presenta la mayor tasa de contaminación por causa de estos compuestos, los cuales se han detectado en derivados de maíz, como hojuelas, pan molido, harinas, palomitas, etc.^IV en todo el mundo; en algunos casos, en concentraciones mayores a lo permisible en alimentos para consumo humano.
     Se ha observado que la fumonisina B1 es estable a largo plazo; sin embargo, el proceso de nixtamalización (condiciones alcalinas y de alta temperatura) provoca su degradación. Los efectos tóxicos de las fumonisinas se encuentran relacionados con enfermedades en animales, como la leucoencefalomalacia equina y el edema pulmonar porcino. Por otro lado, se ha observado que su administración en animales de laboratorio provoca carcinogénesis y defectos en el tubo neural, y se considera que, en humanos, el consumo de maíz con este contaminante podría estar asociado al desarrollo de cáncer de esófago.
     Debido al impacto que las fumonisinas puede llegar a tener en los ámbitos agrícola, económico, sanitario y ambiental, se ha fomentado la investigación de sus mecanismos de síntesis, el efecto que pueden tener en la salud animal y su toxicidad a nivel celular; así mismo, se investiga con el fin de implementar métodos analíticos que permitan la rápida detección de su presencia y, por supuesto, también se trabaja en el mejoramiento genético del maíz que conduzca al desarrollo de híbridos tolerantes a la infección por Fusarium.

La diversidad genética del maíz se refleja en la amplia gama de colores de sus granos —amarillos, blancos, negros, rojizos y azules—, en la forma de las mazorcas —largas, pequeñas, angostas, cónicas, cilíndricas—, en el número de hileras de granos en las mazorcas —ocho, doce o más— de granos blandos, duros y vítreos, etc.; características que constituyen un acervo genético importante para los programas de mejoramiento; en particular, con miras a la obtención de híbridos tolerantes a la fusariosis.

     Con esto en mente, en nuestro laboratorio hemos implementado un programa de mejoramiento genético de maíz, para lo cual analizamos la respuesta de las plantas al ataque del patógeno, en las diferentes fases del ciclo de vida de la planta (figura 5), desde la germinación, establecimiento de plántula y planta joven, en la cual se analiza tallo y planta, hasta la fase productiva de mazorcas. Siguiendo esta estrategia, hemos identificado genotipos de maíz contrastantes, algunos con alta tolerancia al ataque de Fusarium y otros con una gran sensibilidad al hongo. Estos fenotipos contrastantes están siendo caracterizados a nivel molecular y celular, para develar los mecanismos que determinan la tolerancia/susceptibilidad al ataque de patógenos fúngicos en la planta, lo cual nos permitirá implementar nuevas herramientas para lograr una eficiente detección y selección de líneas tolerantes a estos patógenos. 
     El hecho de tener un modelo de estudio con fenotipos contrastantes, en una misma especie, nos permite un acercamiento más confiable para la elucidación de los factores involucrados en la tolerancia/susceptibilidad a la infección por Fusarium; estudio en el que áreas como la fisiología y la biología molecular permitirán acelerar la obtención de variedades tolerantes al patógeno Fusarium, contribuyendo a obtener un cultivo más amigable con el medio ambiente y con la salud del ser humano.