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Sustainable food systems depend on healthy plants
Discolored leaves. Decaying roots. Dead wood. Mother Nature offers a fascinating and colorful backdrop of clues to track microscopic killers. Much like any medical mystery, experts are called in to diagnose or identify a disease from its symptoms and recommend management strategies to prevent further damage or loss of healthy plants.
In the world of crop science mysteries, plant pathology solves the crime. The usual suspects include bacteria, fungi and viruses.
Humans and animals depend on plants for their food supply and ultimately for their survival. When diseases threaten crops, a high-quality, affordable food supply is placed at risk. For growers, plant diseases can reduce crop yields. For consumers, reduced crop yields can drive higher food prices. Plant pathology research holds enormous implications for a sustainable food supply.
Florent Trouillas, who was named UC Cooperative Extension specialist in the Department of Plant Pathology at UC Davis and the Kearney Agricultural Research and Extension Center last year, explains the bottom line of most concern to growers.
"Once we identify a disease causal agent, a main question remains from growers. What growers really want to know is how to control the disease and prevent its spread to new healthy plants; they look to the University of California for solutions," Trouillas said.
A crisis in the food production system can impact other areas of society as well. In fact, history is filled with examples of how plant diseases influenced economies, environments and human societies.
Another historical illustration of plant pathology research occurred in the 1920s. The most common trees in the forests of the United States at the turn of the century were the majestic American chestnuts. The trees generated income for humans and the timber industry, served as a food source for people and animals, and provided habitat for wildlife. Then the trees started dying, until by the late 1920s, they had become the first tree in modern times on the brink of extinction. Plant pathologists were particularly adept at identifying plant diseases by this time and diagnosed the Cryphonectria parasitica fungus as the cause of the chestnut blight. By preventing the extinction of the pivotal species, plant pathology had a direct impact on the economy and the environment.
More recent major plant disease outbreaks in the United States involving plant pathology research have included Sudden Oak Death with devastating effects in California and Oregon forests, pitch canker killing California native pine species, and citrus canker in Florida, which has had a huge economic impact on the industry.
Veterinarians treat diseases in animals, physicians in humans. Trouillas describes the role of plant pathologists in similar terms. “We study the pathology of plant systems. Plant pathologists treat plants," he said.
Healthy plants ensure a sustainable food source and habitat for so many other organisms, including the human species.
¿Qué contiene su abono?
Para los jardineros del hogar, la primavera es una época del año muy ocupada y no existe un tomate con mejor sabor que el que crece y se madura en su propia planta. Pero existen muchas medidas de seguridad que deben seguirse para prevenir la contaminación de las frutas y verduras con patógenos que causan serias enfermedades.
Michele Jay-Russell, veterinaria y microbióloga del Instituto Western para la Seguridad y Protección Alimentaria (Western Institute for Food Safety and Security - WIFSS) y gerente del Centro Western para la Seguridad Alimentaria (Western Center for Food Safety - WCFS), recientemente colaboró en un estudio que resalta la necesidad de estar consientes de los peligros asociados con el uso de estiércol crudo de animal para fertilizar los jardines caseros.
La base del estudio se originó en julio de 2010 cuando una yegua percherona de una granja rural del Norte de California fue llevada al William R. Pritchard Veterinary Medical Teaching Hospital para ser tratada de cólico. Siguiendo el protocolo, los veterinarios del hospital le realizaron pruebas de laboratorio para detectar la bacteria Salmonella con el fin de evitar la posible contaminación de otros caballos durante la hospitalización. Las pruebas resultaron positivas y después de aplicársele un tratamiento para el cólico a la yegua, se le envió de regreso a casa. Los dueños notificaron entonces a los veterinarios que algunos de los otros caballos de tiro se encontraban también enfermos — se realizaron pruebas a los ocho, y seis resultaron positivos con la misma cepa de Salmonella Oranienburg, incluyendo a la yegua que todavía tenía la infección.
Jay-Russell oyó del caso por boca de su colega John Madigan, profesor de medicina y epidemiología de citada escuela. Los dueños de la granja invitaron a Jay-Russell y Madigan a visitar la granja para ver si podían descubrir la causa de la infección con Salmonella. Los veterinarios tomaron muestras del agua de los abrevaderos, de las pilas de estiércol almacenado, de las heces de pavos silvestres y de la tierra del huerto familiar donde se había utilizado estiércol crudo de caballo como abono. Cada uno de esos sitios presentó un porcentaje de muestras positivas durante el periodo comprendido entre agosto 2010 a marzo 2011.
“Les mostramos a los propietarios como seguir obteniendo muestras y les proveímos un número de FedEx para enviárnoslas a UC Davis”, dijo Jay-Russell. “Durante todo ese tiempo, las muestras de tierra del huerto continuaron saliendo positivas, lo cual demuestra que esta cepa de Salmonella puede persistir por meses.”
A pesar de que los investigadores no pudieron estar completamente seguros sobre la fuente original de la Salmonella en la granja, sospechan que un reciente brote entre la población de pavos silvestres de la propiedad introdujo la bacteria a los caballos al defecar en los corrales y abrevaderos. Especularon que los pavos silvestres introdujeron la Salmonella a la propiedad, sin embargo no pudieron descartar la posibilidad de que los pájaros pudieran haber sido expuestos en la misma granja, ni otras fuentes potenciales de Salmonella.
“Lo más claro de todo es que el estiércol crudo de caballo aplicado como fertilizante fue la fuente mas probable de la contaminación de la tierra del huerto”, explicó Jay-Russell. “Sospechamos que el clima húmedo del condado de Mendocino pudiera haber contribuido a la longevidad de esta bacteria en la tierra mucho tiempo después de que los dueños dejaron de aplicar el estiércol de caballo en el huerto. Por fortuna, los dueños no se enfermaron, pero nuestra investigación demostró el potencial que existe para una diseminación más amplia de Salmonella en el ambiente de una granja tras la infección de caballos”.
Con el fin de promover prácticas seguras de jardinería, Jay-Russell se ha unido a Trevor Suslow, un especialista en seguridad alimentaria de Extensión Cooperativa en el Departamento de Botánica, para hablar a pequeños grupos de granjeros en todo el estado sobre estas prácticas. Ellos también utilizan un folleto en inglés y español titulado Consejos sobre seguridad alimentaria en su jardín comestible (Food Safety Tips for Your Edible Home Garden) que incluye información sobre el uso seguros de estiércol de origen animal y la maneras de minimizar la contaminación fecal de origen animal.
“Es bueno informar a la gente sobre los riesgos y corregir la desinformación sobre las maneras de tratar la pila de abono antes de usarla en el jardín”, indicó Jay-Russell. “El principal mensaje que se pueden llevar a casa sobre esta experiencia es que hay que tener mucho cuidado de no usar estiércol de caballos enfermos — y ser precavidos cuando se le ofrece estiércol gratis — usted no sabe qué contiene. El abono comercial debe comprarse de una fuente respetable”.
La experta urge a los jardineros a tomar una clase y aprender a producir abono de manera correcta y segura. Cada condado de California cuenta con consejeros de Extensión Cooperativa de la Universidad de California y muchos cuentan con programas de jardineros maestros que ofrecen información sobre seguridad alimentaria.
What's in your compost?
Michele Jay-Russell, a veterinarian and research microbiologist at the Western Institute for Food Safety and Security (WIFSS) and program manager of the Western Center for Food Safety (WCFS), recently co-authored a study that highlights the need to be aware of the hazards associated with using raw animal manure to fertilize home gardens. (Read full article here.)
The basis for the study began in July of 2010 when a shire mare from a rural Northern California farm was brought to the William R. Pritchard Veterinary Medical Teaching Hospital for treatment of colic. Following protocol, the veterinarians on call screened the horse for Salmonella to avoid infecting other horses during hospitalization. She tested positive and after successful treatment for colic, went home. Her owners then notified the veterinarians that some of their other draft horses were sick as well — all 8 were tested and 6 came back positive for the same Salmonella Oranienburg strain, including the mare that still had the infection.
Jay-Russell heard about the case from her colleague John Madigan, professor of medicine and epidemiology at the school. The farm’s owners invited Jay-Russell and Madigan to the farm to see if they could uncover the source of the Salmonella infection. They sampled water from horse troughs, manure storage piles, wild turkey feces and soil from the family’s edible home garden where raw horse manure had been used as fertilizer. Each of those locations had a percentage of positive samples over the sampling period from August 2010 to March 2011.
“We showed the owners how to continue collecting samples and provided them with a FedEx number to ship them to UC Davis,” Jay-Russell said. “During that whole time, the garden soil kept coming back positive, which showed that this strain of Salmonella could persist for months.”
While the researchers couldn’t be completely certain about the original source of Salmonella on the farm, they suspect that a recent surge in the wild turkey population on the property introduced the bacteria to the horses by pooping in the horse corrals and in the water troughs. They speculated that the wild turkeys brought the Salmonella onto the property, although they couldn’t rule out the possibility that the birds were exposed on the farm or to other potential sources of Salmonella.
“What is clearer is that the raw horse manure applied as fertilizer was the most likely source of garden soil contamination,” Jay-Russell explained. “We suspect that the damp climate in Mendocino County may have contributed to the longevity of this bacterium in the soil long after the owners stopped applying the horse manure to the garden. Fortunately, the owners didn’t get sick, but our investigation showed the potential for widespread dissemination of Salmonella in a farm environment following equine infection.”
To promote safe gardening practices, Jay-Russell has teamed with Trevor Suslow, a Cooperative Extension food safety specialist in the Department of Plant Sciences, to speak to groups of small farmers around the state about best practices. They also use a brochure in English and Spanish, “Food Safety Tips for Your Edible Home Garden,” that includes information about safe uses of animal manure and ways to minimize animal fecal contamination.
“It’s good to let people know about the risks and to correct misinformation about ways to treat the compost pile before using it in the garden,” Jay-Russell said. “The biggest take home message from this experience is to be very careful about using manure from sick horses — and to be cautious about offers of free manure — you don’t know what’s in there. Commercial compost should be bought from a reputable source.”
She urges gardeners to take a class and learn how to compost correctly and safely. Each county in California has UC Cooperative Extension advisors and many have Master Gardener programs offering information on food safety.
Additional resources:
La enfermedades causadas por alimentos contaminados y el Proyecto 100 K Genome
Bart Weimer, profesor de la Facultad de Veterinaria de UC Davis, funge como director del Proyecto 100,000 Genomas (100K Genome Project) y como co director de las recientemente establecidas instalaciones de BGI@UC Davis , donde se llevará a cabo la secuenciación. Otros colaboradores incluyen al los Centros para el Control y Prevención de Enfermedades de EUA (CDC )y el Departamento de Agricultura de EUA.
El nuevo proyecto de patógenos microbianos de cinco años se enfoca en hacer más seguro el suministro alimentario para los consumidores. El grupo elaborará una base de datos público y gratuito, incluyendo la información de secuencia para el genoma de cada patógeno — la colección completa de su información hereditaria. La base de datos contendrá los genomas de importantes patógenos de los alimentos incluyendo Salmonella, Listeria, y E. coli, así como los virus más comunes que contaminan alimentos y agua y causan enfermedades a las personas y animales.
El proyecto aportará el camino para el desarrollo de pruebas para identificar a los patógenos y ayudar a rastrear sus orígenes de manera más rápida. La nueva base de datos de genomas también permitirá a los científicos hacer descubrimientos que puedan ser usados para desarrollar nuevos métodos para el control de bacterias que causan enfermedades a través de la cadena alimentaria.
"Este histórico proyecto revolucionará nuestro entendimiento básico de estos microorganismos que causan enfermedades", dijo Harris Lewin, vice canciller de investigación en UC Davis.
El proyecto de secuencia es urgentemente importante para atacar los continuos brotes de enfermedades por alimentos contaminados que con frecuencia tienen resultados fatales alrededor del mundo. En los Estados Unidos solamente, enferman 48 millones de personas por intoxicación alimentaria anualmente y de las cuales mueren 3,000, según información de CDC.
"La falta de información sobre los genomas bacterianos relacionados con los alimentos está dificultando la habilidad de la comunidad investigativa para mejorar la seguridad del suministro alimentario mundial", señaló Weimer. "La información provista por el Proyecto 100,000 Genomas, permitirá que las pruebas de diagnostico sean más rápidas, más confiables, exactas y rentables".
"Vemos este proyecto como una forma de mejorar la calidad de vida para una gran parte de personas, a la vez que minimizamos un gran riesgo empresarial para productores y distribuidores de alimentos", manifestó Mike McMullen, presidente de Agilent’s Chemical Analysis Group.
Un artículo dirigido a los consumidores sobre el proyecto está disponible en sitio Web de la FDA .
(Este artículo es un condensado de un comunicado de prensa emitido por UC Davis. Lea el comunicado de prensa completo haciendo clic en press release y vea el video de Bart Weimer dando una visión general del proyecto).
Foodborne illnesses and the 100K Genome Project
Bart Weimer, professor in the UC Davis School of Veterinary Medicine, serves as director of the 100K Genome Project and co-director of the recently established BGI@UC Davis facility, where the sequencing will be done. Other collaborators include the U.S. Centers for Disease Control and Prevention and the U.S. Department of Agriculture.
The new five-year microbial pathogen project focuses on making the food supply safer for consumers. The group will build a free, public database including sequence information for each pathogen's genome — the complete collection of its hereditary information. The database will contain the genomes of important foodborne pathogens including Salmonella, Listeria, and E. coli, as well as the most common foodborne and waterborne viruses that sicken people and animals.
The project will provide a roadmap for developing tests to identify pathogens and help trace their origins more quickly. The new genome database also will enable scientists to make discoveries that can be used to develop new methods for controlling disease-causing bacteria in the food chain.
"This landmark project will revolutionize our basic understanding of these disease-causing microorganisms," said Harris Lewin, vice chancellor for research at UC Davis.
The sequencing project is critically important for tackling the continuing outbreaks of often-deadly foodborne diseases around the world. In the United States alone, foodborne diseases annually sicken 48 million people and kill 3,000, according to the CDC.
"The lack of information about food-related bacterial genomes is hindering the research community's ability to improve the safety and security of the world food supply," Weimer said. "The data provided by the 100K Genome Project will make diagnostic tests quicker, more reliable, more accurate and more cost-effective."
"We see this project as a way to improve quality of life for a great many people, while minimizing a major business risk for food producers and distributors," said Mike McMullen, president of Agilent’s Chemical Analysis Group.
A consumer-focused article about the project is available on the FDA website.
(This article was condensed from a UC Davis news release. Read the full press release and watch a video of Bart Weimer giving an overview of the project.)
