Uso de bacterias para el control de Insectos Plaga

USO DE BACTERIAS PARA EL CONTROL DE INSECTOS PLAGA
Jorge E. Ibarra
Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (CINVESTAV), Unidad Irapuato
Apartado Postal 629, 36500 Irapuato, Gto., jibarra@ira.cinvestav.mx
El control biológico de insectos plaga se basa en el uso de sus los
enemigos naturales. Dentro de los factores bióticos reguladores de las densidades
poblacionales de una especie de insectos, se encuentran los depredadores, los
parasitoides y los patógenos. Éstos últimos se denominan entomopatógenos y son
aquellos microbios que causan enfermedades infecciosas a los insectos. Dentro
de este grupo se incluyen a las bacterias, los virus, los hongos, los nemátodos, los
protozoarios y los microsporidios. Si bien existe una amplia diversidad de estos
entomopatógenos, como por ejemplo los microsporidios, son sólo algunos los que
se han desarrollado como bioinsecticidas comerciales.
El grupo de las bacterias no es el grupo más diverso de entomopatógenos
pero sin duda es el más exitoso en términos comerciales y de eficiencia
insecticida. Esto se debe a que en este grupo se encuentra la bacteria Bacillus
thuringiensis. Las bacterias entomopatógenas generalmente deben ser ingeridas
por el insecto susceptible para causar una septicemia y la muerte del insecto.
Pocas bacterias causan enfermedades en grandes proporciones de las
poblaciones insectiles, o epizootias. Sin embargo, las más exitosas poseen toxinas
de naturaleza proteica que presentan altos niveles toxicidad, además de poseer
una gran especificidad hacia los insectos blanco.
Si bien existen algunas bacterias Gram negativas con alta virulencia a los
insectos, como Serratia marcescens, S. entomophila o Photorhabdus luminescens,
las más estudiadas son las Gram positivas, y más específicamente, las de la
familia bacillaceae. Dentro de ésta se encuentran tres de las especies más
conocidas y utilizadas como agentes de control biológico de plagas: Paenibacillus
popilliae, Lysinibacillus sphaeriucs y Bacillus thuringiensis, entre otras. A
continuación se presentan algunas características de las principales bacterias
entomopatógenas, que se han usado como agentes de control biológico.
Paenibacillus popilliae. Al igual que todas las especies de este nuevo
género, P. popilliae es un patógeno obligado que tiene una co-evolución estrecha
con su hospedero, de tal forma que sólo crece en éste. P. popilliae es un patógeno
específicos de larvas de escarabajos o gallinas ciegas rizófagas. Cuando una
larva ingiere las esporas de la bacteria, éstas germinan y crecen, primero en el
intestino y luego en el hemocele, cambiando su coloración cristalina normal a
blanquecina lechosa, por lo que su enfermedad se le llama la enfermedad lechosa
(“milky disease”). Desafortunadamente este patógeno es tan específico, que no
todas las especies rizófagas de escarabajos son susceptibles a infectarse, como
las especies de los géneros Phyllophaga, Anomala y Cyclocephala, que son
importantes plagas en México. Debido a su patogenicidad obligada, los
bioinsecticidas a base de esta bacteria se producen infectando larvas colectadas
en el campo, por lo que son costosos, pero su eficiencia es tan alta que una sola
aplicación puede seguir siendo efectiva hasta por siete años.
Lysinobacillus sphaericus: Esta es otra bacteria bacilacea pero que, a
diferencia de la anterior, no es un patógeno obligado y crece abundantemente en
medios de cultivo artificiales. Su especificidad también es alta, pero hacia larvas
de mosquitos, y más específicamente, a especies del género Culex. De hecho, no
tiene efecto contra Aedes spp y muy limitado hacia Anopheles spp. Su
patogenicidad se basa en la presencia de una diversidad de toxinas que produce
la bacteria, siendo la más importante la llamada Toxina Binaria, por estar
constituida por dos péptidos complementarios que forma una inclusión cristalina
unida a la espora. El efecto tóxico es muy similar al de B. thuringiensis (ver más
adelante), destruyendo el intestino de la larva y provocando una septicemia letal.
Si bien existe una gran diversidad de cepas de L. sphaericus, sólo aquellas que
forman la inclusión cristalina son mosquitocidas, las cuales son muy poco
frecuentes en la naturaleza. Debido a su capacidad para crecer en medios de
cultivo artificiales, la bacteria se produce en grandes fermentadores para luego
formularse como bioinsecticida. Desafortunadamente, el use excesivo de esta
bacteria en determinadas regiones, ha provocado el desarrollo de poblaciones
resistentes a la toxina. Sin embargo, su susceptibilidad se recupera rápidamente
en unas pocas generaciones, al eliminar las aplicaciones del bioinsecticida.
Bacillus thuringiensis. De todas las bacterias entomopatógenas, B.
thuringiensis es la más estudiada y la más desarrollada a nivel comercial. Más del
90% de los bioinsecticidas están hechos a base de esta bacteria. Al igual que la
anterior, no es un patógeno obligado y puede crecer abundantemente en medios
de cultivo artificiales. También, al igual que la anterior, su patogenicidad se basa
en la formación de toxinas de naturaleza proteica que forma inclusiones
cristalinas, pero en este caso, éstas están separadas de la espora y son mucho
más grandes. Las toxinas se les conoce como Cry y Cyt, siendo las primeras
extensamente diversas, al extremo de que se conocen más de 800 secuencias
peptídicas diferentes. Sin embargo, es importante hacer notar que sólo unas
pocas presentan altos niveles de toxicidad.
Los principales grupos de insectos susceptibles a estas toxinas son las
larvas de lepidópteros (orugas), de mosquitos y jejenes, y de unos pocos
coleópteros crisomélidos, con toxinas diferentes y específicas para cada grupo. La
toxicidad se basa en la relación que tiene la toxina activada en el intestino medio
del insecto (delta-endotoxina) que se une específicamente a proteínas de la
membrana citoplasmática de las células del intestino, lo que provoca poros,
hinchando la célula, que finalmente explota y abre huecos en el intestino por
donde salen las bacterias del bolo alimenticio hacia el hemocele y provocan una
septicemia. Esta bacteria se produce en grandes fermentadores y una vez
formulado el producto, se aplica en el campo. En la actualidad hay cerca de 200
productos a base de esta bacteria en el mercado.
REFERENCIA
IBARRA, J. E. 2007. Uso de Bacterias en el Control Biológico. Capítulo 10. En:
Teoría y Aplicación del Control Biológico, L. A. Rodríguez-del-Bosque y H. C.
Arredondo-Bernal (Eds.). Prometeo Editores, S.A de C.V. Guadalajara, México. pp
144-159. ISBN 978-968-5384-10-0.