Historia y problemática de Tecia solanivora en el cultivo de la papa

USO DE LOS COMPUESTOS
VOLÁTILES DE LA PAPA EN
EL CONTROL DE LA POLILLA
GUATEMALTECA
Proyecto
“Búsqueda y caracterización de compuestos volátiles de papa
para la atracción y captura de hembras y machos
de Tecia solanivora como nueva estrategia de control”
Junio de 2012
Colombia
Cotes, A.M.; López-Ávila, A.; Bosa Ochoa, C.A.; Zuluaga, M.V.; Rincón, D; Valencia, E.; Clavijo Mc Cormick, A.;
Aragón, S.M.; Borrero, F.; Camargo, C.; Cuadros, D.; Witzgall, P; Bengtsson, M; Karlsson, M; Birgersson, G. / Uso
de los compuestos volátiles de la papa en el control de la Polilla guatemalteca. Bogotá: CORPOICA, 2012. 48 p.
Palabras clave: TECIA SOLANIVORA, PAPA, SOLANUM TUBEROSUM, CONTROL DE PLAGAS, CONTROL DE
INSECTOS, HISTORIA, RELACIONES HUÉSPED PARÁSITO, CONTROL BIOLÓGICO, COMPUESTOS ORGÁNICOS
VOLÁTILES, COLOMBIA.
Editores
Felipe Borrero Echeverry, MSc
Hugo Fernando Rivera Trujillo, I. A.
Alba Marina Cotes, PhD
Investigadores Corpoica
Alba Marina Cotes, PhD
Aristóbulo López-Ávila, PhD
Carlos Felipe Bosa Ochoa, MSc
María Victoria Zuluaga, I. A.
Diego Rincón, BSc
Edison Valencia PhD
Andrea Clavijo Mc Cormick, MSc
Sandra Milena Aragón, MSc
Felipe Borrero, MSc
Carolina Camargo, BSc
Diego Cuadros, BSc
Investigadores Universidad Agrícola
de Suecia -SLU- (Swedish University
of Agricultural Sciences)
Peter Witzgall, PhD
Marie Bengtsson, PhD
Miriam Karlsson, PhD
Göran Birgersson PhD
Asistentes de investigación
Hugo Cárdenas
Julio Díaz
Línea de atención al cliente: 018000121515
atencionalcliente@corpoica.org.co
www.corpoica.org.co
ISBN: 978-958-740-096-0
CA: PN25100050
CUI: 1350
Primera edición: Junio de 2012
Tiraje: 500 ejemplares
Diseño: Javier Nieto
Producción editorial:
Diagramación, impresión y encuadernación
www.produmedios.org
Tel: 8937719 Bogotá, Colombia
La presente publicación ha sido elaborada con la cofinanciación
del Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural (MADR) y
Asohofrucol, con recursos del FNFH. El contenido de la misma
es responsabilidad exclusiva de los investigadores y en ningún
caso debe considerarse que refleja los puntos de vista del
MADR y Asohofrucol.
Contenido
PRESENTACIÓN
5
CAPÍTULO I
10
CAPÍTULO II
19
CAPÍTULO III
30
CAPÍTULO IV
39
Historia y problemática de Tecia solanivora en el cultivo de
la papa en Colombia
Búsqueda de la planta hospedera por parte de larvas y adultos de la polilla guatemalteca
Análisis de los olores de la planta de papa y su efecto en la
atracción de la polilla guatemalteca
Comportamiento de adultos de Tecia solanivora frente a dos
compuestos volátiles de la planta de papa
3
Presentación
Felipe Borrero Echeverry
Hugo Fernando Rivera Trujillo
La papa es uno de los principales productos de la canasta familiar
debido a su valor alimenticio y bajo valor adquisitivo. A nivel mundial, por
producción, Colombia ocupa el puesto número 24 y el tercer puesto en Suramérica después de Perú y Brasil respectivamente (Faostat, 2008).
En cuanto a importancia por área sembrada, en Colombia la papa ocupa
el puesto número cuatro con 128.701 ha y una producción total de 2.272.772
t, con un rendimiento de 18 t/ha (Agronet, 2010; MADR, 2009), lo que la
constituye en la principal fuente de trabajo de familias campesinas ubicadas sobre la zona Andina.
El cultivo de la papa es afectado por diferentes plagas; hoy en día se
considera que la principal plaga limitante es Tecia solanivora (Povolny,
1973), conocida comúnmente como la polilla guatemalteca (López-Ávila y
Espitia, 2000). Este insecto plaga es un lepidóptero de la familia Gelechiidae originario de Centroamérica, que ingresó al país a principio de los años
80 por el Norte de Santander y se estableció en todas las zonas paperas en
un periodo aproximado de 10 años.
El daño económico es causado por la larva de T. solanivora, la cual tan
pronto eclosiona penetra el tubérculo formando galerías por las que va
dejando excrementos que propician, junto con patógenos secundarios, la
pudrición del tubérculo (Arias et al., 1996). En Colombia se han llegado a
reportar pérdidas en campo hasta de un 25% y en almacenamiento de un
100% sin el manejo adecuado de la plaga (Niño, 2004).
Las intensivas aplicaciones de plaguicidas tipo calendario para el control de la polilla guatemalteca desencadenan una serie de problemas ambientales, sociales y económicos e incluso inconvenientes de salud pública.
Las intoxicaciones causadas por plaguicidas son un importante problema
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Búsqueda y caracterización de compuestos volátiles de papa para la atracción y captura de hembras y machos de Tecia solanivora como nueva estrategia de control
en la salud de los agricultores, por la diversidad de principios activos de
los plaguicidas y las múltiples aplicaciones en prácticamente todas las actividades de la vida diaria (Hurtado y Gutiérrez, 2005). Ante el ICA están
registrados los insecticidas Pirestar 38 EC, Orthene 75% SP, Lorsban 4 EC,
Trapper EC y Curacron 500 EC, como único método de control de T. solanivora cuyos ingredientes activos son clorpirifos, permetrina y profenofos
de categoría toxicológica I y II, los cuales corresponden a las categorías
extremada y altamente tóxicas para el hombre, respectivamente (Arévalo y
Castro, 2003; Liñán, 1997).
Además, es importante considerar que la continua exposición de T. solanivora a los mismos ingredientes activos puede llegar a generar resistencia por parte de los insectos a estas moléculas, como por ejemplo la mosca
blanca Bemisia tabaci, insecto capaz de afectar gran diversidad de especies
vegetales de interés económico, el cual desarrolló resistencia a insecticidas
a base de organofosforados y piretroides mediante la expresión de genes de
resistencia relacionados con el canal de sodio de las neuronas del insecto
(Boykin et al., 2007).
En Colombia el uso de plaguicidas ha sido y es el principal método para
controlar la polilla guatemalteca; sin embargo, se ha incursionado en otros
métodos de control con el propósito de disminuir la dependencia a los plaguicidas. López-Ávila y Espitia en el 2000 propusieron un manejo agronómico adecuado del cultivo, en donde se incluye la recolección manual de
pupas, el uso de trampas de feromona como atrayentes y la recolección de
residuos vegetales. Además se ha orientado la investigación en la búsqueda
de controladores biológicos como es el caso del parasitoide Trichograma lopezandinensis (Cifuentes et al., 2003) o el uso de baculovirus, un bioplaguicida (CIP, 2000) que actualmente es producido por el Laboratorio de Control
Biológico del Centro de Biotecnología y Bioindustria de la Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria Corpoica (Villamizar et al., 2008).
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A la fecha no se ha logrado establecer un método de control biológico
efectivo que supere o iguale el umbral de acción de los productos químicos.
Por lo anterior, surge la necesidad de buscar nuevas alternativas de control
biológico que permitan la eficacia en el control de la plaga y hagan parte de
un paquete tecnológico ambiental y económicamente sustentable para el
cultivo de la papa en Colombia.
Una nueva alternativa para el control de adultos de insectos plaga en
cultivos es el uso de los compuestos volátiles producidos por las plantas,
dispuestos en trampas, para la atracción o repelencia de machos y hembras
con el fin de reducir los niveles de población. Las plantas producen una
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Búsqueda y caracterización de compuestos volátiles de papa para la atracción y captura de hembras y machos de Tecia solanivora como nueva estrategia de control
gran cantidad de compuestos que son liberados al ambiente y arrastrados
por las corrientes de aire. Cada especie vegetal emite una combinación de
compuestos volátiles específica, que puede variar debido a diferencias genéticas, el estado fenológico de la planta o a factores externos como la herbivoría por parte de insectos o el ataque de patógenos. Algunos de estos
compuestos pueden ser altamente específicos, como por ejemplo los compuestos azufrados producidos en plantas de cebolla u otros como el linalool
que puede ser producido por muchas especies vegetales (Harborne, 2001).
La mayoría de los insectos no tienen buena visión, la cual, en el mejor
de los casos, les sirve para detectar colores y formas generales mas no detalles finos; es por esta razón que utilizan en gran medida el olfato, para
analizar el mundo que los rodea y guiarse a grandes distancias. La mayoría
de los insectos utilizan los compuestos volátiles para encontrar sus plantas
hospederas, ya sea para la oviposición o la alimentación, y en algunas oportunidades para ambas situaciones. En muchas ocasiones los compuestos son
indicadores honestos de la calidad de la planta y les proveen información a
los insectos sobre la calidad del hospedero, en particular a las hembras, que
deben seleccionar la planta que ofrezca las condiciones más favorables para
depositar allí sus huevos y garantizar la supervivencia de su progenie (Murlis et al., 1992). Algunas de estas sustancias pueden ser producidas de manera artificial en un laboratorio con el fin de atraer y capturar insectos para
monitoreo o para ser usadas como repelentes o como atrayentes en trampas.
Un aspecto importante que se debe tener en cuenta cuando se trabaja
con compuestos volátiles es que los resultados siempre se van a reflejar en
el comportamiento de los insectos. Por esto es necesario tener un buen conocimiento del comportamiento de la especie que se esté estudiando antes
de comenzar a desarrollar una estrategia de control a base de compuestos
volátiles. Los insectos no van a reaccionar de la misma forma a los mismos
compuestos en diferentes concentraciones y mezclas a lo largo del día y en
ciclo de vida. Para desarrollar una estrategia de control utilizando compuestos volátiles es necesario seguir una serie de etapas de investigación.
El primer paso es asegurarse de que la atracción o repelencia de un insecto hacia la planta se deba al conjunto de compuestos volátiles producido
por esta y no a un estímulo visual, táctil o a compuestos volátiles producidos por otros organismos. Este paso es muy importante, ya que cuando se
trabaja con compuestos volátiles es muy difícil aislar el sistema completamente de otros compuestos que pueden estar en el aire.
El siguiente paso es colectar el total de los compuestos volátiles que
produce la planta mediante el uso de bolsas de poliacetato y comprobar
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que el extracto de volátiles obtenido tenga el mismo efecto sobre el comportamiento del insecto que la muestra original, para después determinar
cuáles son los compuestos químicos que componen este extracto y en qué
proporciones se encuentran de forma natural. Mediante cromatografía de
gases y espectrometría de masas se puede llevar a cabo la separación e identificación preliminar de estos compuestos, la cual puede ser refinada mediante técnicas más complejas de análisis químico.
Las plantas pueden producir una mezcla de docenas de compuestos volátiles de los que solo una fracción va a ser de importancia biológica. Determinar cuáles son estos compuestos no es de gran dificultad con técnicas de
laboratorio como el uso de indicadores de calcio y la electroantenografía,
la cual se basa en medir el impulso nervioso que se genera en la antena del
insecto cuando entra en contacto con un compuesto químico específico.
Al exponer una antena a los compuestos que produce la muestra de forma
individual se puede determinar cuáles causan respuestas nerviosas y cuáles
no. De esta forma se descartan todos los compuestos que el insecto no puede percibir y reducir el número de compuestos con los que se debe trabajar.
Es muy importante tener en cuenta que el hecho de que un compuesto
genere una respuesta nerviosa no significa que este vaya a producir una
respuesta comportamental, dado que esta puede depender de una mezcla
de compuestos o los compuestos pueden tener un efecto que no se refleja
en el comportamiento.
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El último paso, y el más dispendioso antes de poder hacer evaluaciones
en condiciones de campo, es determinar cuáles compuestos, en qué mezcla
y en qué proporciones son responsables del efecto de atracción o repelencia
que nos interesa. Para esto se debe desarrollar un bioensayo estandarizado
que nos permita evaluar de manera detallada el comportamiento de los
insectos frente a diferentes mezclas. Esta es la etapa más complicada, dado
que los insectos pueden tener una respuesta nerviosa a decenas de compuestos producidos por la misma planta de los cuales algunos pueden ser
atrayentes, otros repelentes y algunos cuyo efecto es difícil de determinar.
Entre más información se tenga sobre el comportamiento del insecto va a
ser más fácil inferir cuáles de estos compuestos pueden ser los de mayor
importancia.
Una vez se tenga una mezcla de volátiles adecuada, es necesario formularla y dosificarla en dispensadores. Estos dispensadores deben liberar la
cantidad y proporción de compuestos de forma constante, estar protegidos
contra condiciones ambientales como la luz ultravioleta y la precipitación,
y ser de fácil uso para los agricultores.
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Búsqueda y caracterización de compuestos volátiles de papa para la atracción y captura de hembras y machos de Tecia solanivora como nueva estrategia de control
En este trabajo se presentan los resultados obtenidos en el proyecto
“Búsqueda y caracterización de compuestos volátiles de papa para la atracción y captura de hembras y machos de Tecia solanivora como nueva estrategia de control”, financiado por el Ministerio de Agricultura y Desarrollo
Rural y Asohofrucol; en este proyecto se llevaron a cabo estudios sobre el
comportamiento de este insecto y se comenzó el proceso de desarrollo de
una trampa a base de volátiles de la papa para la captura de adultos de la
polilla guatemalteca.
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Capítulo 1
Historia y problemática de Tecia solanivora
en el cultivo de la papa en Colombia
Sandra Milena Aragón
Hugo Fernando Rivera Trujillo
Introducción
El cultivo de la papa presenta un gran número de problemas fitosanitarios que afectan la producción y calidad del tubérculo. Entre los insectos
de mayor importancia económica se encuentran el gusano blanco Premnotrypes vorax (Coleoptera: Curculionidae), el tiroteador de la papa Naupactus
spp. (Coleoptera: Curculionidae), la palomilla de la papa Phthorimaea operculella (Lepidoptera: Gelechiidae) y la polilla guatemalteca Tecia solanivora
(Lepidoptera: Gelechiidae). Esta última ataca los tubérculos y se constituye
en el principal factor de pérdida en calidad de la producción, que puede llegar hasta del 100% si las condiciones ambientales y el manejo del cultivo son
favorables para su desarrollo (López-Ávila y Espitia, 2000).
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Esta especie fue reportada por primera vez en Guatemala en 1956 y se diseminó rápidamente por Centroamérica (Costa Rica, Honduras y Panamá).
En 1983 ingresó a Colombia desde el estado de Táchira en Venezuela, por el
departamento de Norte de Santander, y se dispersó por las principales zonas paperas de Cundinamarca, Boyacá y Nariño. Posteriormente ingresó al
Ecuador en 1996 y en 1999 se reportó por primera vez su presencia en Europa
en las Islas Canarias (España). Se cree que la rápida expansión de esta especie es debido a la importación y comercialización de tubérculos infestados
(Niño, 2004).
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Búsqueda y caracterización de compuestos volátiles de papa para la atracción y captura de hembras y machos de Tecia solanivora como nueva estrategia de control
La polilla guatemalteca (Figura 1) ha causado grandes pérdidas económicas en los principales municipios productores del país. Para la zona centrooriental se han reportado pérdidas en la producción del orden de 43,3% en
condiciones de campo y de 37,5% en almacenamiento (Arias et al., 1996;
Benavides y Ramírez, 1996; Alarcón y Echavarría, 2002).
Figura 1. Adulto hembra de Tecia solanivora, la polilla guatemalteca.
Fotografía: Jorge Olarte.
Biología y ciclo de vida de Tecia solanivora
El adulto de Tecia solanivora es una polilla pequeña de color café oscuro
a gris (Figura 1). Las hembras son de mayor tamaño que los machos (12 mm
de largo y 3,5 mm de ancho aproximadamente), presentando las alas anteriores más anchas y claras, con líneas oscuras bien definidas a lo largo del
ala. Los machos son más pequeños (10 mm de largo y 3 mm de ancho aproximadamente), con alas de color más oscuro y un abdomen visiblemente más
delgado. La longevidad promedio de los machos es de 16 días, mientras que
la de las hembras es de 20 días (OEPP/EPPO, 2005).
Los adultos solo son activos al amanecer o al anochecer y permanecen
refugiados durante el día en lugares oscuros y sombreados, bien sea bajo
el follaje o los desechos vegetales. La proporción de machos y hembras es
de 1:1, es decir, hay tantos machos como hembras en la población (Rincón y
García, 2007).
Antes de la cópula las hembras producen una feromona que atrae a los
machos (Figura 3). Esta sustancia puede ser percibida y rastreada por los
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Figura 2. Ciclo de vida de la polilla guatemalteca: adulto (superior);
huevos sobre un tubérculo (derecha); larva (inferior); pupa (izquierda).
machos a larga distancia. Se ha reportado que el apareamiento generalmente ocurre durante el segundo o tercer día después de que los adultos emergen
(Okunaga y Ochoa, 1987; Torres et al., 1997).
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Figura 3. Hembra de T. solanivora liberando feromona (el bulbo al final del abdomen
es la glándula que produce la feromona). Fotografía: Jorge Olarte.
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La mayoría de las hembras copulan una vez durante su vida, en contraste con los machos que pueden copular en promedio cinco veces, dependiendo de la cantidad de hembras disponibles (Rincón y García, 2007).
La hembra presenta un periodo de preoviposición promedio de 2,81 ± 1,28
días y un periodo de oviposición de 11,25 ± 3,60 días; se observa que el 90%
de los huevos son puestos en los siete primeros días, con un pico máximo
de oviposición entre el quinto y sexto día (Okunaga y Ochoa, 1987). Cada
hembra fecundada puede colocar entre 150 y 360 huevos, bien sea individualmente o en grupos, y la viabilidad de estos puede variar entre el 78 y el
98% (Niño, 2004).
Los huevos de esta especie miden 0,5 mm de diámetro aproximadamente, son semiesféricos, cuando están recién ovipositados son de color blanco y
a medida que maduran se tornan de color amarillo (Herrera, 1998). En condiciones ambientales de laboratorio (15,5 °C y 65,6 HR%), los huevos tardan
en promedio 15 días en eclosionar. Una vez emergen las larvas, estas migran
y penetran en el tubérculo produciendo galerías profundas y sinuosas a medida que crecen y se desarrollan, dejando orificios casi imperceptibles en su
superficie.
La fase larval tiene una duración aproximada de 29 días, y está compuesta de cuatro instares. Los instares larvales se diferencian básicamente
por el tamaño, que varía entre 1 hasta 14 mm, y el color, que en larvas de
primer instar es blanco y va tornándose de color crema, para finalmente
en el cuarto instar tornar en un color púrpura en la cara dorsal y color
verde en la cara ventral (OEPP/EPPO, 2005). Hay que tener claro que la
característica que predomina en larvas de cuarto instar es la presencia de
la cápsula cefálica.
Cuando la larva llega al cuarto instar sale del tubérculo e inicia la fase de
pre-pupa y pupa, las cuales son fases inmóviles que duran 5 y 26 días respectivamente. En estado adulto los machos tienen una longevidad de aproximadamente 16 días y las hembras de 20 días; estas últimas tienen una tasa de
oviposición promedio de 200 huevos/hembra (Torres et al., 1997).
El daño resultante (Figura 4) se puede diferenciar de aquel causado
por el gusano blanco de la papa P. vorax ya que aquel de P. vorax es superficial, de mayor envergadura y no se encuentran heces; también se diferencia del producido por la palomilla de la papa P. operculella en que la
larva de Tecia solanivora sale del tubérculo a través de un orificio limpio
y no deja rastros de desechos de papa con apariencia de aserrín, como es
el caso de P. operculella (Herrera, 1998; Niño, 2004).
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Figura 4. Daño causado por T. solanivora en tubérculos de papa. Fotografía: Felipe Borrero.
Las larvas de último instar abandonan el tubérculo para pupar y utilizan
partículas de suelo o fibras vegetales para cubrirse antes y durante la fase de
pupa (Figura 5). La pupa tiene forma de huso y mide entre 5 y 9 milímetros,
es de color amarilla inicialmente y se oscurece a medida que madura, llegando a un color café oscuro.
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Figura 5. Pupas de T. solanivora sobre un tubérculo de papa y capullos de seda cubiertos de arena.
Fotografía: Laboratorio de Control Biológico, Corpoica.
Las condiciones ambientales como la precipitación y la temperatura son
factores determinantes en el desarrollo y la densidad de población de esta
especie. La duración del ciclo de vida está ligada a la temperatura, variando
entre 42 días a 25 °C hasta 95 días a 15 °C (Torres et al., 1997; Notz, 1996; Álvarez y Trillos, 1999). También se presenta una mayor densidad de población
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de la plaga durante los periodos secos, mientras que las bajas densidades
del insecto están asociadas con altas precipitaciones (Rodríguez et al., 1988;
Alvarado et al., 1992; Barreto et al., 2002; Niño, 2003).
Principales dificultades en el manejo del insecto
Existen numerosas limitantes para el manejo de T. solanivora en condiciones de campo y almacenamiento (Figura 6). Uno de los principales problemas radica en que las larvas cumplen su ciclo larval dentro del tubérculo y por esta razón la acción de insecticidas de contacto es muy limitada,
requiriendo el uso de insecticidas sistémicos con sus consecuentes riesgos
ambientales y para el consumidor (Niño, 2004).
Controladores
biológicos tienen
problemas en llegar
a las larvas
No se han
reportado
variedades
resistentes
de papa
Uso
indiscriminado
de insecticidas
Monocultivo,
almacenamiento y
uso de semilla de
baja calidad
Problemas
de manejo
en campo
Insectos
protegidos
contra
insecticidas
de contacto
Problemas en
salud humana
y en medio
ambiente
Figura 6. Principales problemas asociados al manejo de la polilla guatemalteca en condiciones de campo.
Además, las condiciones de monocultivo y el almacenamiento de semilla (Figura 7) por periodos prolongados favorecen la diseminación y el
incremento de la densidad de población del insecto en poco tiempo. Por
este motivo, en Colombia se han realizado estudios como la búsqueda, el
reconocimiento y la evaluación de potenciales controladores biológicos
(como hongos, virus o bacterias) para el manejo de T. solanivora (Osorio
et al., 2001; Gómez et al., 2005). Actualmente existen aislamientos de virus
entomopatógenos (patógenos de insectos) de la familia Baculoviridae que
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Figura 7. Tubérculos de papa almacenados en condiciones de bodega comúnmente utilizadas
en Colombia. Fotografía: Laboratorio de Control Biológico, Corpoica.
pueden ser utilizados en condiciones de almacenamiento (Castellanos et al.,
1997; Villamizar et al., 2008) para el control biológico de esta plaga, los cuales también han mostrado ser efectivos bajo condiciones de campo en ensayos preliminares (Gómez et al., 2011). Debido a las limitantes mencionadas
anteriormente y al difícil manejo de T. solanivora, en la actualidad el control
de esta plaga radica en el uso intensivo de insecticidas químicos.
El uso de compuestos volátiles en el control de plagas agrícolas
16
En muchos casos la búsqueda de plantas hospederas por parte de los insectos plaga para la oviposición y la alimentación está particularmente asociada con los volátiles liberados por las plantas. Por lo general los machos
solo necesitan utilizar los olores de las plantas para encontrar alimento, en
el caso de los herbívoros. La situación de las hembras es más crítica, ya que
estas deben seleccionar la planta que ofrezca mejores condiciones para depositar allí sus huevos y garantizar la supervivencia de su progenie (Murlis
et al., 1992).
Las plantas emiten al ambiente un gran número de sustancias químicas
que se volatilizan en el aire, por esta razón se pueden denominar compuestos
volátiles. Aquellos compuestos que sirven en la comunicación entre especies
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Búsqueda y caracterización de compuestos volátiles de papa para la atracción y captura de hembras y machos de Tecia solanivora como nueva estrategia de control
se conocen como aleloquímicos. Cada especie vegetal emite una mezcla de
compuestos volátiles específica que depende no solo de los compuestos sino
también de la proporción y la cantidad liberada de cada compuesto (Harborne, 2001).
Muchos aleloquímicos pueden ser producidos en común por varias especies de plantas, pero otros son altamente específicos. Aquellos que son
comunes pueden ser de gran interés para los insectos que se alimentan de
varias especies de plantas, mientras que aquellos muy específicos van a ser
de mayor importancia para los insectos que se alimentan de una o muy pocas especies vegetales. Además, el cambio en la composición y cantidad de
los compuestos liberados por una planta puede depender de diferencias genéticas entre individuos de una especie, el estado fenológico de la planta o
factores externos como la temperatura o el daño por insectos (Harborne,
2001).
La identificación y caracterización de algunos volátiles de plantas ha tenido resultados promisorios para el manejo de diferentes especies de polillas
plaga en frutales y hortalizas (Russ, 1976; Hughes et al., 2003). Estos hallazgos demuestran que los compuestos volátiles atrayentes son una alternativa
en el control de los insectos plaga. Se ha reportado que con el uso de trampas cebadas con volátiles de la planta hospedera se puede realizar la captura
eficiente de hembras potencialmente reproductivas, reduciendo su número
en la población y a la misma vez la población futura (Rembold et al., 1991).
Los compuestos volátiles de plantas pueden ser utilizados para afectar tanto el comportamiento de adultos como el de larvas, por lo tanto,
el estudio y uso de volátiles puede ofrecer nuevas y complementarias alternativas de control de insectos plaga de difícil manejo, como es el caso
de Tecia solanivora.
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Búsqueda y caracterización de compuestos volátiles de papa para la atracción y captura de hembras y machos de Tecia solanivora como nueva estrategia de control
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Capítulo 2
Búsqueda de la planta hospedera por parte
de larvas y adultos de la polilla guatemalteca
de la papa
Carolina Camargo Gil
Diego Fernando Rincón Rueda
Edison Valencia Pizo
Diego Cuadros
Aristóbulo López-Ávila
Introducción
Los aleloquímicos son sustancias
que se encuentran relacionadas con la
comunicación entre organismos. Estos se
pueden dividir de acuerdo con el efecto
ecológico que tienen. Las alomonas son
aquellas sustancias cuyo efecto beneficia
al emisor; las kairomonas son las sustancias cuya acción favorece al receptor;
y las sinomonas son las sustancias que favorecen mutuamente al emisor y al
receptor (Howse, 1998).
La búsqueda de plantas hospederas por parte de los insectos fitófagos
para la oviposición y la alimentación está particularmente asociada con la
emisión de kairomonas (Ramaswamy, 1988; Renwick y Chew, 1994; Heard,
1999). Por este motivo, la identificación y caracterización de las kairomonas
de plantas han sido estudiadas como estrategia para el control de plagas.
Se ha demostrado que tanto las larvas como los adultos de los insectos son
guiados hacia plantas hospederas o plantas de mejor calidad por kairomonas (Russ, 1976; Hughes et al., 2003).
19
USO DE LOS COMPUESTOS VOLÁTILES DE LA PAPA EN EL CONTROL DE LA POLILLA GUATEMALTECA
Búsqueda y caracterización de compuestos volátiles de papa para la atracción y captura de hembras y machos de Tecia solanivora como nueva estrategia de control
Los tubérculos de la planta de papa constituyen la única fuente de alimentación para las larvas T. solanivora. Las hembras depositan los huevos
sobre la superficie del suelo y alrededor del cuello de la planta de papa (López-Ávila y Barreto, 2004) y no directamente sobre los tubérculos, lo cual
significa que las larvas deben enterrarse para poder encontrar los tubérculos. Esto sugiere que es posible que las larvas de la polilla guatemalteca estén
utilizando kairomonas generadas por los tubérculos para encontrarlos de
forma rápida y exitosa. Otra opción que no es excluyente puede ser que las
kairomonas de los tubérculos le indiquen a la hembra que oviposite directamente encima de estos. Por este motivo, la detección y caracterización de
sustancias implicadas en la localización de los tubérculos por parte tanto de
larvas como de hembras adultas constituyen un aspecto fundamental para
el desarrollo de nuevas metodologías de manejo.
Aunque algunos de los aspectos básicos del comportamiento de los adultos de T. solanivora se conocen, el comportamiento de esta hacia únicamente kairomonas de la papa es desconocido. Además, el comportamiento de las
larvas en la tierra y las señales que estas utilizan para localizar los tubérculos
son ampliamente desconocidos. Los siguientes estudios trataron de vislumbrar cuáles son las señales químicas producidas por las plantas que podrían
estar influenciando el comportamiento de larvas (Camargo et al., 2010) y
adultos de la polilla guatemalteca de la papa (Rincón, 2005).
Materiales y métodos
Cría de insectos. Los insectos utilizados en los experimentos provinieron de una cría de T. solanivora establecida en la Unidad de Cría y Producción de Insectos del C. I. Tibaitatá. Las pupas y los adultos se mantuvieron
en el Laboratorio de Ecología y Comportamiento de Insectos en condiciones
controladas de temperatura (21 ± 2 °C), humedad relativa (44 ± 6%) y fotoperiodo (12 h: 12 h). Las pupas se mantuvieron en cubetas de 20 cm de ancho,
30 cm de alto y 20 cm de fondo y los adultos en frascos de vidrio de 300 ml
con un algodón impregnado con miel diluida en agua al 10% como alimento
para los insectos (Figura 8).
20
Plantas y tubérculos. Todas las plantas y tubérculos utilizados en los
experimentos de laboratorio se mantuvieron en una casa de malla. Plantas
de papa pastusa (Solanum tuberosum) fueron sembradas en materas plásticas de 30 cm de diámetro y 40 cm de profundidad. Se utilizaron plantas de
6 a 8 semanas para todos los experimentos realizados; estas plantas fueron
cubiertas con mallas para protegerlas de otros insectos herbívoros, ya que la
herbivoría puede afectar los volátiles emitidos por las plantas (Holopainen,
2004) (Figura 9).
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Búsqueda y caracterización de compuestos volátiles de papa para la atracción y captura de hembras y machos de Tecia solanivora como nueva estrategia de control
a
b
Figura 8. a. Cría mantenida en el Laboratorio de Ecología y Comportamiento de Insectos;
b. Detalle del mantenimiento de los adultos utilizados en los experimentos.
Fotografía: Laboratorio Entomología, Corpoica.
Figura 9. Material vegetal destinado para los ensayos de olfatometría con Tecia solanivora.
Fotografía: Laboratorio de Entomología, Corpoica.
Ensayos de atracción de larvas a olores de los tubérculos. Este experimento se llevó a cabo en condiciones semicontroladas de casa de malla en
las instalaciones de Corpoica, C. I. Tibaitatá. En terrarios de 75 cm de alto,
50 cm de ancho y 75 cm de profundidad se enterraron 7 tubérculos de papa
(Solanum phureja) a 15 cm de profundidad (Figura 10). Se colocaron 50 larvas de no más de ocho horas de edad y sin previa alimentación a diferentes
distancias y ángulos de los tubérculos enterrados, conformándose a su vez
cuatro tratamientos: el primer tratamiento consistió en colocar larvas sobre
la superficie del suelo, justo en el sitio donde fueron enterrados los tubér-
21
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Búsqueda y caracterización de compuestos volátiles de papa para la atracción y captura de hembras y machos de Tecia solanivora como nueva estrategia de control
culos; en el segundo las larvas se colocaron sobre la superficie del suelo a 26
cm de la fuente de alimentación; en el tercer tratamiento se colocaron las
larvas sobre la superficie del suelo a 44 cm de la fuente de alimentación; y en
el cuarto tratamiento se ubicaron las 50 larvas sobre la superficie del suelo a
75 cm de la fuente de alimentación (Figura 11) (Camargo et al., 2010).
a
b
Figura 10. Fotografías de los terrarios utilizados. a. Unidades experimentales conformadas
en condiciones de casa de malla; b. Disposición de los tubérculos de papa criolla dentro de los terrarios.
Fotografía: Laboratorio de Entomología, Corpoica.
Después de 15 días se contaron cuántas larvas había en los tubérculos.
Este montaje permitió determinar la capacidad de las larvas para detectar
los tubérculos cuando están a diferentes distancias de estos o si el geotropismo positivo es el comportamiento prioritario que obliga a las larvas a enterrarse y buscar el alimento.
22
Figura 11. Ilustración de los tratamientos del experimento realizado. Los puntos de liberación
de las larvas se encuentran marcados con “X”. Adaptado de Camargo et al., 2010.
Posteriormente se llevó a cabo un segundo experimento con el fin de determinar el efecto que tienen las sustancias volátiles de tubérculos de papa en
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Búsqueda y caracterización de compuestos volátiles de papa para la atracción y captura de hembras y machos de Tecia solanivora como nueva estrategia de control
la capacidad de las larvas T. solanivora de encontrar tubérculos de papa con y
sin los volátiles liberados por estos. Para tal fin se montaron dos tratamientos
que consistieron en grupos de cuatro tubérculos de papa criolla (S. phureja)
dentro de recipientes plásticos de 12 cm de alto y 12 cm de diámetro. En el primer tratamiento los tubérculos fueron cubiertos por una capa de suelo de 10
cm, mientras que en el segundo tratamiento los tubérculos se cubrieron con
una capa de carbón activado granulado de 4 cm de espesor y 6 cm de suelo.
En la superficie se pusieron 100 huevos de T. solanivora y después de diez días
se contó el número de larvas encontrado dentro de los tubérculos mediante
un muestreo destructivo. El carbón activado se utilizó para atrapar los compuestos volátiles emitidos por los tubérculos, ya que este material es muy
conocido por su capacidad de retener compuestos solubles en el aire, como lo
son los volátiles producidos por las plantas (Dresselhaus, 1997).
Identificación de las estructuras de la planta
de papa que atraen hembras de Tecia solanivora
Fuentes de olor. Se utilizaron plantas de papa criolla en estado de floración sembradas en materas como fuentes de volátiles. Para obtener los
olores de las estructuras de interés de la planta, estas se dejaron descubiertas
y las demás estructuras de la planta fueron cubiertas con bolsas de polietileno, ya que el corte de estas desencadena la emisión de sustancias volátiles,
diferentes a aquellas de plantas sanas que pueden afectar la respuestas de
las hembras de T. solanivora (Rincón, 2005). Se evaluó la respuesta de las
hembras hacia el olor producido por el follaje, las flores, 1 kg de tubérculos
de papa enterrados a 10 cm de profundidad, y el tratamiento control que fue
una corriente de aire filtrado libre de olores vegetales (Figura 12).
Ensayo en olfatómetro de cuatro vías. Para determinar cuáles órganos de la planta de papa son los más atrayentes se utilizaron hembras vírgenes de tres días de emergidas. Las pruebas se realizaron entre las 5 y las
8 am, ya que a esta hora las polillas son más activas. Se colocó una hembra
de T. solanivora en la parte central de la cámara principal del olfatómetro,
donde fue expuesta a los volátiles emitidos por las diferentes fuentes de olor
para determinar cuál era su preferencia. Se realizaron 50 pruebas una a la
vez con las fuentes de olor distribuidas al azar en las cámaras colectoras del
olfatómetro. Todas las sesiones fueron realizadas bajo las mismas condiciones de iluminación, pues la intensidad de la luz afecta el comportamiento
de este insecto. Se registró el tiempo empleado por el insecto en cada uno
de los brazos del olfatómetro, el número de entradas hacia cada uno de los
tratamientos y la primera elección (porcentaje de respuestas positivas) de
cada hembra (Figura 12).
23
USO DE LOS COMPUESTOS VOLÁTILES DE LA PAPA EN EL CONTROL DE LA POLILLA GUATEMALTECA
Búsqueda y caracterización de compuestos volátiles de papa para la atracción y captura de hembras y machos de Tecia solanivora como nueva estrategia de control
a
b
c
d
Figura 12. Montaje del olfatómetro de cuatro vías. a. Conformación general en el olfatómetro; b. Planta de
papa con las flores cubiertas con bolsas de poliacetato; c. Tratamiento control sin fuente de olor; d. Planta
de papa con el follaje cubierto con bolsas de poliacetato. Adaptado de Rincón, 2005.
Resultados
24
Atracción de larvas hacia los olores de los tubérculos. En el primer
ensayo se detectaron diferencias significativas (P < 0,0001) en la supervivencia de las larvas en los diferentes tratamientos. En el tratamiento 1, aquel en
el que las larvas se ubicaron directamente sobre los tubérculos, se registró
una sobrevivencia mayor que en los demás tratamientos (Tabla 1). En todos
los demás tratamientos la supervivencia fue aproximadamente 75% menor
con respecto al tratamiento 1.
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Búsqueda y caracterización de compuestos volátiles de papa para la atracción y captura de hembras y machos de Tecia solanivora como nueva estrategia de control
Tabla 1. Promedio de la supervivencia de las larvas de T. solanivora en cada uno de los tratamientos.
*Promedios seguidos de la misma letra no presentan diferencias significativas
según una prueba de Tukey (α= 0,05).
Tratamiento
Sobrevivencia promedio (%)*
15 cm
21,83 a
26 cm
5,66 b
44 cm
4,16 b
75 cm
6,00 b
En el segundo ensayo no se observaron diferencias significativas en la supervivencia de las larvas en los montajes con y sin carbón activado (Tabla 2).
Tabla 2. Promedio de la supervivencia de las larvas de T. solanivora en cada tratamiento con y sin carbón
activado. La prueba de t de Student no encontró diferencias significativas (P=0,33).
Tratamiento
Sobrevivencia promedio (%)*
Sin carbón activado
31 ± 15,73
Con carbón activado
25,8 ± 14,72
Identificación de las estructuras de la planta de papa que atraen
hembras de Tecia solanivora. En los ensayos de olfatometría se observó
una atracción estadísticamente significativa por parte de las hembras vírgenes hacia las flores de la planta de papa (Figura 13). Aunque no se registraron diferencias significativas para el tiempo de permanencia en los diferentes brazos, sí se pudo observar una leve preferencia hacia los tubérculos
(Figura 14).
Discusión
Atracción de larvas hacia los olores de los tubérculos. Los resultados
evidencian la presencia de un fuerte geotropismo positivo (un movimiento
hacia el centro de la tierra) en el comportamiento de las larvas neonatas de
T. solanivora. Esto sugiere que este es una parte fundamental del comportamiento de búsqueda de hospederos de las larvas de T. solanivora. La ausencia
de diferencias entre los tratamientos 2, 3 y 4 muestra que las larvas tienen
una capacidad pobre para encontrar los tubérculos y resalta la importancia
de la elección de sitio de oviposición por parte de las hembras. Johnson y
Gregory (2005) sugieren que las larvas de los insectos del suelo no utilizan
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USO DE LOS COMPUESTOS VOLÁTILES DE LA PAPA EN EL CONTROL DE LA POLILLA GUATEMALTECA
Búsqueda y caracterización de compuestos volátiles de papa para la atracción y captura de hembras y machos de Tecia solanivora como nueva estrategia de control
Figura 13. Primera elección de hembras vírgenes de T. solanivora frente a diferentes estructuras de la
planta de papa S. tuberosum. Barras con diferentes letras presentan diferencias significativas según prueba de Tukey (P = 0,029). Adaptado de Rincón, 2005.
26
Figura 14. Tiempo de permanencia de hembras vírgenes de T. solanivora en brazos del olfatómetro
cebados con diferentes estructuras de la planta de papa S. tuberosum. El análisis de Anova no encontró
diferencias significativas entre los tratamientos. Adaptado de Rincón, 2005.
señales visuales para encontrar su fuente de alimentación sino señales físicas
o químicas. Los resultados del segundo ensayo sugieren que probablemente no existe un efecto de los volátiles de los tubérculos en la orientación de
las larvas hacia estos, lo cual ha sido reportado en otras especies de insectos
de suelo (Johnson & Gregory, 2005) Es posible que otras señales, tales como
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Búsqueda y caracterización de compuestos volátiles de papa para la atracción y captura de hembras y machos de Tecia solanivora como nueva estrategia de control
señales físicas y químicas de contacto, estén jugando un papel importante
en la localización de los tubérculos por parte de las larvas de T. solanivora. La disminución en la supervivencia de las larvas sí sugiere una limitada
capacidad para orientarse hacia los tubérculos; sin embargo, otros factores
como entomopatógenos, inanición, depredadores y humedad, pudieron ser
los responsables de la baja supervivencia de las larvas y no necesariamente la
incapacidad de estas para localizar los tubérculos de papa.
Es posible que las larvas neonatas de T. solanivora inicialmente sean
guiadas hacia los tubérculos por un fuerte geotropismo positivo que puede ser complementado por la influencia de sustancias químicas no volátiles
provenientes de los tubérculos de papa. De acuerdo con diferentes trabajos (Bernklau y Bjostad, 1998; Horton y Landolt, 2002), es posible que las
larvas neonatas de T. solanivora tengan la capacidad de detectar metabolitos secundarios producidos por la planta. Los metabolitos secundarios con
frecuencia están implicados en la identificación de hospederos específicos
a distancias cortas por parte de los insectos del suelo (Johnson y Gregory,
2005). Es necesario llevar a cabo estudios que definan el papel de otros compuestos químicos del suelo en el comportamiento de las larvas neonatas de
T. solanivora para poder desarrollar una buena estrategia de control de larvas con base a compuestos químicos naturales de la planta de la papa.
Identificación de las estructuras de la planta de papa que atraen
hembras adultas de Tecia solanivora. Es bien sabido que una de las estructuras de la planta que emite mayor número de volátiles son las flores. Estos volátiles juegan un papel crucial en la atracción de insectos polinizadores, pero a lo largo de la evolución se han convertido también en señales que
atraen a los insectos plaga de la planta, indicándoles que esta se encuentra
en un estado fenológico óptimo ya que no posee niveles tan elevados de defensas naturales como las plántulas, ni ha perdido gran parte de sus nutrientes como en las plantas maduras; de allí se deriva que el estado de floración
sea uno de los preferidos por los insectos plaga. La detección de estímulos
químicos es uno de los sentidos más importantes para los insectos, debido
a que está implicada en la localización de los recursos indispensables como
el alimento, la búsqueda de pareja y los sitios de oviposición. En el caso de
T. solanivora, las hembras localizan la planta hospedera para la ubicación
de los recursos alimenticios y para llevar a cabo la oviposición gracias a las
señales químicas que esta emite (Karlsson et al., 2009).
Dado que en la planta de papa la floración coincide con la tuberización y
que los tubérculos son la principal fuente de alimento de las larvas, es posible que los volátiles emitidos por la flor sean una señal clave para la selección
de la planta huésped y oviposición por parte de las hembras de T. solanivora.
27
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Búsqueda y caracterización de compuestos volátiles de papa para la atracción y captura de hembras y machos de Tecia solanivora como nueva estrategia de control
De hecho, se ha registrado que las hembras prefieren ovipositar sobre tubérculos que coinciden con el estado de floración (Karlsson et al., 2009).
De los resultados obtenidos, se observó que un alto porcentaje de las
hembras evaluadas permanecieron quietas o inmóviles en la cámara principal del olfatómetro, sin elegir algún brazo, lo cual llevó a que no se registraran diferencias significativas. Esto posiblemente se debió a la utilización
de insectos provenientes de la cría confinada en el laboratorio, ya que se
ha reportado que hembras de diferentes especies de lepidópteros criadas
en laboratorio pueden presentar una menor respuesta frente a un estímulo proveniente de su planta hospedera. También es posible que debido a la
complejidad de compuestos volátiles emitidos por la planta de papa (Karlsson et al., 2009) la hembra requiera de una mayor cantidad de señales para
generar respuestas comportamentales de atracción o repulsión. Igualmente,
es posible que exista un efecto de estímulos táctiles o visuales asociados a la
respuesta de atracción.
Otro factor que pudo influir en los resultados de olfatometría es que las
plumas naturales de olor son intermitentes en el tiempo y el espacio, debido
a la dirección y velocidad variable del viento que hace que estas se conviertan en filamentos discretos intercalados con corrientes de aire limpio. Esta
naturaleza intermitente es importante para que los insectos se orienten a lo
largo de la pluma, porque impide la fatiga sensorial e insensibilización de los
receptores antenales. 28
La utilización de hembras vírgenes en experimentos de olfatometría se
debe a que con frecuencia estas utilizan a las plantas hospederas para diversos propósitos, además de la oviposición (Rojas, 1999). Por ejemplo, las
hembras pueden utilizar a las plantas hospederas como lugares de encuentro para la cópula. Landolt et al. (1994) encontraron que hembras de Trichoplusia ni fueron atraídas significativamente por el sexo opuesto en presencia
de su planta hospedera (plantas de algodón); lo anterior indica que, teniendo en cuenta la baja movilidad de las hembras de T. solanivora y en especial
aquellas copuladas, se puede interpretar que la respuesta de la hembra hacia
los estímulos producidos por la planta va a ser diferente dependiendo si está
o no copulada.
Conclusiones
El papel de los volátiles en la atracción de T. solanivora todavía no es
claro. Los compuestos volátiles no parecen ayudar a la larva a orientarse hacia la planta, pero aquellos producidos por la flor sí atraen a las hembras.
Esto sugiere que para plantear una estrategia de control para la polilla gua-
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Búsqueda y caracterización de compuestos volátiles de papa para la atracción y captura de hembras y machos de Tecia solanivora como nueva estrategia de control
temalteca utilizando volátiles de la planta el trabajo se debe enfocar hacia el
control de adultos hembra y no a modificar el comportamiento de las larvas.
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29
Capítulo 3
Análisis de los olores de la planta
de papa y su efecto en la atracción
de la polilla guatemalteca
Miram Frida Karlson
Göran Birgersson
Alba Marina Cotes
Felipe Bosa
Marie Bengston
Peter Witzgall
Introducción
30
Los compuestos volátiles
de las plantas son aquellos
compuestos químicos que
son arrastrados por el aire y juegan papeles múltiples en la comunicación con otras plantas, con microorganismos y con animales (Gershenzon y Dudareva, 2007; Schwab et al., 2008).
Aunque estas funciones se entienden a grandes rasgos, cada especie de planta produce docenas de compuestos químicos que en conjunto crean su olor
característico. Todavía no es claro si todos estos son esenciales para la planta
y biológicamente activos o si solo son desechos biosintéticos (Berenbaum y
Zangerl, 2008).
Los compuestos volátiles ayudan a los insectos herbívoros a encontrar
sus hospederos; no obstante, dentro de los compuestos que produce la planta algunos pueden ser atractivos, otros repelentes y muchos pueden ser importantes para el insecto. El balance final entre aquellos atractivos y aquellos
repelentes va a determinar si la planta es o no atractiva para el insecto. Los
estudios recientes, principalmente en polillas, apoyan la idea de que la mez-
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Búsqueda y caracterización de compuestos volátiles de papa para la atracción y captura de hembras y machos de Tecia solanivora como nueva estrategia de control
cla de pocos compuestos son responsables de la atracción hacia el hospedero
(Piñero y Dorn, 2007; Tasin et al., 2007; Knudsen et al., 2008; Cha et al.,
2008). El conocimiento de los aleloquímicos que guían a la hembra a sitios
adecuados para la oviposición o alimentación es esencial para entender las
interacciones entre la planta y el insecto, y para el desarrollo de nuevas estrategias para el control de plagas agrícolas (Cook et al., 2007; Witzgall et
al., 2008).
Figura 15. Dispensador de feromonas sintéticos para el control de T. solanivora en la interrupción de cópula instalado en un cultivo de papa. Fotografía: Laboratorio de Control Biológico, Corpoica.
El uso de la feromona producida por la hembra (la cual solo atrae machos) en el control de polillas, ha sido eficiente cuando se usa para la captura
masiva de machos y para la interrupción de la cópula. Esta última técnica se
basa en confundir a los machos y no permitir el encuentro con las hembras
para copular (Figura 15) (Witzgall et al., 2010). Sin embargo, gran parte del
daño en los cultivos puede deberse a las hembras previamente copuladas
que migran a los cultivos, haciendo que el control exclusivo de machos no
sea suficiente como estrategia de manejo. Utilizar los compuestos volátiles
atractivos o repelentes de la plantas para alterar el comportamiento de las
hembras vírgenes y apareadas puede convertirse en una herramienta eficaz
para el control de la polilla guatemalteca.
La polilla guatemalteca T. solanivora es una plaga monófaga que se alimenta únicamente de tubérculos de papa. Las polillas ponen huevos en la
base de los tallos de las plantas cerca a los sitios de formación de tubérculos
(Figura 16) y sobre los tubérculos en condiciones de almacenamiento (Bosa
et al., 2006).
31
USO DE LOS COMPUESTOS VOLÁTILES DE LA PAPA EN EL CONTROL DE LA POLILLA GUATEMALTECA
Búsqueda y caracterización de compuestos volátiles de papa para la atracción y captura de hembras y machos de Tecia solanivora como nueva estrategia de control
Figura 16. Huevo de Tecia solanivora en el suelo. Fotografía: Laboratorio de Control Biológico, Corpoica.
Teniendo en cuenta lo anterior, y dado que la polilla tiene hábitos nocturnos, se puede pensar que esta utiliza los compuestos volátiles producidos
por la planta para encontrarla. Los volátiles producidos por la planta de la
papa han sido estudiados de forma preliminar (Visser et al., 1979). De igual
forma, el análisis detallado de los compuestos producidos por las plantas en
los diferentes estados fenológicos aun no han sido explorados, lo cual sería
interesante si se tiene en cuenta que T. solanivora prefiere ciertos estados
fenológicos de la planta de papa. El estudio resumido en este capítulo (Karlsson et al., 2009) es el primer estudio que aborda este tema y que fundamentalmente es la base para el desarrollo de una estrategia de control mediada
por compuestos volátiles.
Materiales y métodos
32
Plantas e insectos. Para todos los ensayos se utilizaron plantas y tubérculos de papa S. tuberosum para la recolección de volátiles emitidos por estos materiales. Las plantas se sembraron en materas plásticas y fueron mantenidas en invernadero en condiciones de temperatura de 15 ± 2 oC bajo un
fotoperiodo de 14 horas de luz y 10 horas de oscuridad. Las plantas en etapa
de germinación tenían entre 2 y 3 semanas después de la siembra, en etapa
de inicio de tuberización tenían 5 semanas y 8 semanas en inicio de floración. Los tubérculos fueron recolectados de plantas de 11 semanas, luego del
comienzo de la etapa de senescencia.
La polilla guatemalteca fue criada en tubérculos de papa en laboratorio.
La población del laboratorio se originó de insectos colectados cerca de Bogotá, Colombia. Los insectos se mantuvieron en cilindros plásticos de 15 cm
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Búsqueda y caracterización de compuestos volátiles de papa para la atracción y captura de hembras y machos de Tecia solanivora como nueva estrategia de control
de diámetro x 20 cm con papel filtro en la base, lo anterior con el objeto de
que las hembras ovipositaran sobre este y de esta forma colectar las posturas.
Las posturas colectadas fueron puestas sobre tubérculos de papa en cajas
plásticas de 20 x 30 x 15 cm y se mantuvieron a 22 ± 3 oC con una humedad
relativa de 55 ± 5%, condiciones favorables para que las larvas cumplieran su
ciclo en el interior de los tubérculos. Las larvas de último instar salieron de
los tubérculos, formaron la pupa sobre cartón corrugado, y fueron separadas
por género (Rincón y López; 2004). Las hembras y machos utilizados en
experimentos electrofisiológicos y comportamentales se mantuvieron separados en jaulas de acrílico (33 x 33 x 33 cm) y fueron alimentados con una
solución de agua-miel al 10%.
Recolección de los compuestos volátiles. El follaje de papa en las tres
etapas fenológicas de desarrollo y los tubérculos (n=8) se guardaron en un
frasco de vidrio de 2 L cerrado con una tapa esmerilada en condiciones de laboratorio y en bolsas de plástico inodoro en campo (Figura 17). Una corriente de aire (150 mL/min) filtrada por carbón activado fluyó sobre el material
vegetal desde la base del frasco hacia arriba y luego a través de una trampa
especial para capturar volátiles, llamada Super Q, durante 14 horas. Después
de la recolección de las muestras, las trampas fueron enjuagadas con hexano
y se les añadió 500 ng de acetato de heptilo, compuesto que se usó como
testigo para el proceso de cromatografía de gases.
a
b
33
c
d
Figura 17. Colecta de volátiles emitidos por la planta de papa y tubérculos. a. Equipo de colecta de volátiles de campo; b. Colecta de volátiles de flores de la planta de papa; c. Instalación de equipos para colecta
de volátiles en campo; d. Colecta de volátiles producidos por tubérculos frescos. Fotografía: Laboratorio de
Control Biológico, Corpoica.
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Búsqueda y caracterización de compuestos volátiles de papa para la atracción y captura de hembras y machos de Tecia solanivora como nueva estrategia de control
Análisis químico. Los volátiles colectados fueron analizados en un cromatógrafo de gases (CG) con un detector de ionización de llama y en un
cromatógrafo de gases acoplado a un espectrómetro de masas. Este método
separa las moléculas de los diferentes compuestos que hay en la muestra,
basándose en la temperatura a la cual se despegan de un sustrato, y entran
en el gas que los rodea, en este caso nitrógeno. Luego de ser separados estos
se analizan uno a uno en el detector de ionización de llama y espectrómetro
de masas, los cuales generan huellas específicas para cada compuesto, permitiendo que puedan ser comparadas con bases de datos existentes.
La cantidad de cada compuesto fue estimada comparando el resultado con aquel obtenido en el control utilizado que consistió en acetato de
heptilo en concentración conocida, y después se corrigieron comparándolos con concentraciones conocidas de compuestos similares. La cantidad de
compuestos liberados por diferentes estados fenológicos de la papa fueron
comparados mediante análisis de varianza de una vía, seguido por pruebas
de Tukey.
Electroantenografía. La técnica de la electroantenografía se basa en
determinar la actividad de los nervios dentro de las antenas de los insectos
cuando estas se exponen a diferentes compuestos químicos volátiles. Esto
se logra midiendo las descargas eléctricas que se generan cuando hay un
impulso nervioso. Si el insecto tiene la capacidad de detectar un compuesto,
se produce una respuesta nerviosa. Así, se acopló un cromatógrafo de gases
(CG) a un aparato de electroantenografía (EAD) para hacer lecturas simultáneas y poder saber con precisión a qué compuesto reaccionaron las antenas.
Las antenas se cortaron en la base y cada punta se fijó en una pipeta de vidrio
con gel conductor. El gas efluente del CG fue dividido en dos: una fracción
fue enviada al espectrómetro de masas y la otra se envió a la preparación de
la antena, con el fin de tomar datos sobre la caracterización de los compuestos y la respuesta neuronal de forma simultánea. Las polillas que se usaron
tenían 2-3 días de edad; se llevaron a cabo grabaciones de follaje (n=40) y
olores de tubérculos (n=7) durante el comienzo de la noche.
34
Resultados
Análisis químico. Las plantas de papa verdes liberaron 32 sesquiterpenos, los cuales conforman el 86, 93 y 55% de los volátiles liberados durante
los estados de germinación, tuberización y floración respectivamente. Los
sesquiterpenos más abundantes fueron β-cariofileno, germacreno-D-4-ol,
germacreno-D, kunzeaol y (E,E)-R-farneceno. La mayoría de los compuestos se encontraron en los tres estados fenológicos, pero la tasa de liberación incrementó significativamente entre la germinación y la tuberización.
USO DE LOS COMPUESTOS VOLÁTILES DE LA PAPA EN EL CONTROL DE LA POLILLA GUATEMALTECA
Búsqueda y caracterización de compuestos volátiles de papa para la atracción y captura de hembras y machos de Tecia solanivora como nueva estrategia de control
Las plantas en floración liberaron, adicionalmente, grandes cantidades de
metil-fenilacetato el cual tiene una fuerte fragancia floral, similar a la de la
miel. Este compuesto fue liberado a una tasa de 157 ± 52 ng/g/h. Además, los
tubérculos también liberaron este compuesto, aunque a una tasa menor (3
± 1 ng/g/h) (Figura 18).
Asimismo, los compuestos liberados por los tubérculos difirieron de los
del follaje porque los sesquiterpenos están prácticamente ausentes y solo
tres de ellos se encontraron en muy bajas cantidades. Los tubérculos liberaron principalmente alcoholes alifáticos, aldehídos y cetonas, junto con
compuestos bencenoides y monoterpenos. La mayoría de estos compuestos
también se encontraron en las hojas, sin embargo, varios de ellos como el
tetradecanal, octen-3-ol, (Z)-β-ocimeno y el heneicosano fueron característicos de los tubérculos.
Figura 18. Compuestos volátiles del follaje con flores de papa (perfil superior) y tubérculos (perfil inferior)
que muestra respuestas antenales en hembras de Tecia solanivora según el análisis de GC y EAD. Los compuestos activos en las antenas son: 1. sabineno; 2. mirceno; 3. 6-metil-5 hepten-2-ona; 4. R-cubeneno;
5. δ-elemeno; 6. R-copaeno; 7. β-burboneno; 8. β-cariofileno; 9. (E)-β-farneseno; 10. germacreno-D; 11.
(E,E)-R-farneseno; 12. metil-fenilacetato; 13. δ-cadineno; 14. ledol; 15. gernacreno-D-4-ol; 16.tetradecanal; 17. τ-cadinol. Adaptado de Karlsson et al., 2009.
Electroantenogramas. Las antenas de hembras de la polilla guatemalteca respondieron de forma consistente a dos compuestos producidos por
los tubérculos, el metil-fenilacetato, también liberado por las plantas en
35
USO DE LOS COMPUESTOS VOLÁTILES DE LA PAPA EN EL CONTROL DE LA POLILLA GUATEMALTECA
Búsqueda y caracterización de compuestos volátiles de papa para la atracción y captura de hembras y machos de Tecia solanivora como nueva estrategia de control
etapa de floración, y el tetradecanal. Es interesante resaltar el hecho que el
metil-fenilacetato, componente principal del olor de las plantas con flores,
también está presente en el olor de los tubérculos (Figura 18). Este compuesto activo del olor floral, que tiene un fuerte olor a miel, fue identificado
por primera vez en la papa, produce una fuerte respuesta en la antena de la
polilla guatemalteca T. solanivora, y un primer ensayo de trampas sugiere
que probablemente contribuye a la atracción de las hembras copuladas hacia plantas en estado de floración y tubérculos.
El sulcatón generó una respuesta en la mitad de las grabaciones que se
hicieron con olores de los tubérculos, lo cual sugiere que puede ser importante. De los compuestos liberados por plantas con flor, 2 monoterpenos y
12 sesquiterpenos incitaron una respuesta antenal (Figura 18). Se necesitan
estudios de comportamiento con mezclas de volátiles más complejas para
poder identificar la señal química que incita la atracción de la polilla guatemalteca a la papa.
Discusión
Los sesquiterpenos son característicos del follaje de la papa, pero solo
se encontraron en cantidades mínimas en los tubérculos. Los compuestos
volátiles producidos por los tubérculos frescos contienen principalmente
compuestos alifáticos y algunos benzenoides y monoterpenos.
El metil-fenilacetato, componente principal del olor de las plantas con
flores, también estuvo presente en los volátiles de los tubérculos (Figura 18).
Este compuesto activo del olor, que incitó una fuerte respuesta en la antena
de la polilla guatemalteca, también es un componente importante del olor
floral de la Alheña Japonesa, Ligustrum japonicum la cual es atractiva para
las mariposas del repollo Pieris rapae (Honda et al., 1998), lo cual sugiere
que puede ser de importancia para otros insectos.
36
Los sesquiterpenos son componentes esenciales de varios atrayentes de
insectos basados en volátiles de plantas (Webster et al., 2008; Cha et al.,
2008). El grupo de los sesquiterpenos es el principal componente del total
de los volátiles de la papa, y 12 de ellos generaron una respuesta antenal en
hembras de T. solanivora. Las diferencias en la producción de estos a lo largo
de la vida de la planta de papa podrían permitir que la polilla guatemalteca
discrimine entre diferentes estados fenológicos de esta y sus partes.
El hecho de que las hembras de la polilla guatemalteca sean atraídas por
plantas con flores y ovipositen en la tierra cerca de estas y no sobre sus tallos
y hojas, es comparable con el comportamiento de oviposición de la palomilla
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Búsqueda y caracterización de compuestos volátiles de papa para la atracción y captura de hembras y machos de Tecia solanivora como nueva estrategia de control
de la papa Phthorimaea operculella. Bajo condiciones de campo, las hembras
ponen una gran proporción de los huevos en la tierra adyacente a las plantas
hospederas y no directamente sobre las hojas, a pesar de ser minadores (Fenemore, 1988); esto sugiere que puede haber alguna repelencia por parte de
los volátiles producidos por las estructuras verdes y de esta forma jugar una
doble función de atracción a larga distancia y facilitar la elección del sitio de
oviposición a corta distancia al repeler a las hembras de las hojas.
Conclusiones
Este estudio mostró que de los más de 60 compuestos producidos por
la planta de papa solo 16 pueden ser percibidos por la polilla guatemalteca. Un extracto de volátiles atractivos para las polillas hembra debería tener
tanto olores florales como el metil-fenilacetato. ya que estos indican sitios
propicios para la alimentación, como olores que indiquen buenos sitios de
oviposición, los cuales, en este caso, pueden ser sesquiterpenos que repelen
a las hembras de las hojas y tallos de la planta. Teniendo esto en cuenta,
compuestos que se encuentran en plantas con flores y los tubérculos como
el metil-fenilacetato, el tetadecanal, y el sulcatón pueden ser útiles en el desarrollo de trampas que permitan el monitoreo de poblaciones y el posible
control de la polilla guatemalteca en condiciones de almacenamiento y campo. Adicionalmente, los volátiles repelentes del follaje de la planta podrían
ser utilizados para impedir la oviposición (Guerra et al., 2007).
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Capítulo 4
Comportamiento de adultos de
Tecia solanivora frente a dos compuestos
volátiles de la planta de papa
Carlos Felipe Bosa
Andrea Clavijo
María Victoria Zuluaga
Miriam Karlsson
Alba Marina Cotes
Introducción
Los estudios anteriores demostraron que los adultos de Tecia solanivora se ven atraídos hacia los compuestos
volátiles de las plantas de papa en estados
de floración y a los tubérculos. El análisis
químico de estos olores detectó dos compuestos, el metil-fenilacetato y el sulcatón, que se encuentran en altas cantidades tanto en flores como en tubérculos (Karlsson et al., 2009), por lo cual
se seleccionaron estos dos compuestos como potenciales compuestos atrayentes de adultos de T. solanivora. En concordancia con esto, los siguientes
experimentos tuvieron como objetivo evaluar el efecto de los compuestos de
flores y tubérculos sobre el comportamiento de machos y hembras en olfatómetro y en condiciones de casa de malla.
Materiales y métodos
Los siguientes estudios se llevaron a cabo durante los años 2008 y 2009
en el Laboratorio de Control Biológico en una casa de malla del Centro de
Biotecnología y Bioindustria de Corpoica (Mosquera, Cundinamarca).
39
USO DE LOS COMPUESTOS VOLÁTILES DE LA PAPA EN EL CONTROL DE LA POLILLA GUATEMALTECA
Búsqueda y caracterización de compuestos volátiles de papa para la atracción y captura de hembras y machos de Tecia solanivora como nueva estrategia de control
Evaluación de los compuestos volátiles sintéticos de la planta de
papa en olfatómetro. Los compuestos volátiles previamente seleccionados
por Karlsson et al. (2009) por producir respuestas en antenas del insecto se
evaluaron mediante ensayos en un olfatómetro de cuatro brazos con el fin de
determinar su efecto sobre el comportamiento de hembras recién emergidas
de T. solanivora.
El metil-fenilacetato y sulcatón se evaluaron en forma individual y combinada en el olfatómetro, para un total de tres tratamientos. Uno de los brazos del olfatómetro fue tratado con el compuesto volátil respectivo, y los
brazos restantes constituyeron el control por los cuales circulaba aire limpio.
Se evaluaron dos parámetros de medición: a) el brazo de elección inicial, y
b) el tiempo de permanencia de las hembras en cada brazo. En cada sesión
experimental se colocó una hembra virgen recién emergida de T. solanivora
en la parte central de la cámara principal del olfatómetro y se evaluó durante
30 minutos su respuesta comportamental frente al compuesto respectivo o
a la combinación de estos a la concentración de 10 nanogramos contenidos
en un caucho de polietileno tipo farmacéutico, el cual se ubicó en el interior
de la columna seleccionada al azar para cada repetición. Se estableció un diseño completamente al azar con cinco repeticiones por tratamiento, y cada
repetición constó de seis hembras. Este experimento se hizo tres veces con el
propósito de obtener datos robustos que permitieran hacer un buen análisis
de los resultados.
Ensayos en casa de malla. En una casa de malla de dimensiones 4 m x
8 m se evaluaron diferentes dosis del compuesto metil-fenilacetato, ya que
este obtuvo las mayores respuestas en antenas del insecto (Karlsson et al.,
2009). Se evaluaron concentraciones de 100 μg, 1 mg y 10 mg de dicho compuesto; para ello 100 μL de muestra de cada concentración se dispensó en
un septo de caucho tipo farmacéutico como material portador. Como tratamiento control se utilizó un septo de caucho con el solvente de dilución
(hexano analítico de 99% de pureza).
40
Se colocaron cuatro trampas plásticas dentro de la casa de malla, consistentes en un recipiente plástico con aberturas en ambos lados y en su fondo
agua con detergente, las que fueron cebadas con cada uno de los septos de
caucho impregnados con las concentraciones de volátil previamente determinadas. Como control se utilizaron cuatro trampas con agua jabonosa y
cebadas con cauchos con el solvente de dilución, el hexano (Figura 19). Los
diferentes tratamientos se dispusieron en un diseño de bloques completos al
azar. Semanalmente dentro de la casa de malla se realizó una liberación controlada de 150 adultos del insecto (75 hembras y 75 machos) y las trampas
fueron revisadas con una frecuencia de dos veces por semana durante cuatro
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Búsqueda y caracterización de compuestos volátiles de papa para la atracción y captura de hembras y machos de Tecia solanivora como nueva estrategia de control
semanas para el registro de machos y hembras capturados en cada trampa
por tratamiento.
a
b
Figura 19. Esquema del montaje de casa de malla. a. Disposición de trampas en la casa de malla; b. detalle de una trampa de caída. Fotografía: Laboratorio de Control Biológico, Corpoica.
Adicionalmente, se evaluó el efecto de la combinación de los dos compuestos volátiles sobre adultos del insecto; para ello se registró el número de
adultos capturados en trampas plásticas cebadas con septos de caucho que
contenían la concentración seleccionada en el ensayo anterior del compuesto metil-fenilacetato y su respectiva combinación con tres concentraciones
de sulcatón (100 μg, 1mg y 10 mg) y solo el sulcatón a 100μg. Se utilizaron
tres trampas por cada combinación, y el control estuvo constituido por tres
trampas con septos de caucho cebados con hexano.
Resultados
Evaluación de compuestos sintéticos en olfatómetro. En los ensayos de olfatómetro, utilizando compuestos sintéticos, se observó que 12
hembras seleccionaron el brazo del olfatómetro que contenía metil-fenilacetato, en comparación con 10 hembras que eligieron el brazo control y 8
hembras que permanecieron en la cámara central del olfatómetro (Figura
20). Para el volátil denominado sulcatón se observó que 13 hembras seleccionaron el brazo con este volátil, contra 14 hembras que prefirieron el brazo control y 3 hembras que optaron por la cámara central del olfatómetro
(Figura 21).
Al evaluarse la combinación de los dos volátiles metil-fenilacetato y
sulcatón, se obtuvo una preferencia de 11 hembras que escogieron el brazo
con esta mezcla, en comparación con 14 hembras que escogieron el brazo
control y 5 hembras que se ubicaron en la cámara central. En este caso se
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Búsqueda y caracterización de compuestos volátiles de papa para la atracción y captura de hembras y machos de Tecia solanivora como nueva estrategia de control
Figura 20. Primera elección de hembras vírgenes de T. solanivora en los brazos
del olfatómetro cebados con metil-fenilacetato. Barras con la misma letra no presentan
diferencias estadísticas según Tukey (α=0,05).
Figura 21. Primera elección de hembras vírgenes de T. solanivora en los brazos del olfatómetro cebados
con sulcatón. Barras con la misma letra no presentan diferencias estadísticas según Tukey (α=0,05).
encontraron diferencias significativas para la cámara central con respecto
al brazo con el volátil y brazo control, pero no entre estos dos últimos tratamientos.
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Para el parámetro de tiempo de permanencia no se encontraron diferencias significativas para los compuestos volátiles metil-fenilacetato, sulcatón
o para la mezcla de estos dos. Sin embargo se observó un mayor tiempo de
permanencia por parte de las hembras hacia el brazo con el volátil metilfenilacetato y sulcatón evaluados en forma individual con respecto a los brazos tratados con aire limpio (control) (Figura 22).
Evaluación de compuestos sintéticos en casa de malla. Al evaluar de
forma individual el compuesto metil-fenilacetato en condiciones de casa de
malla, se observó una mayor atracción de machos y hembras en las trampas
cebadas con la dosis de 100 μg en comparación a los demás tratamientos
(Figura 23). Estos resultados permitieron seleccionar la dosis de 100 μg del
metil-fenilacetato para los ensayos posteriores.
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Búsqueda y caracterización de compuestos volátiles de papa para la atracción y captura de hembras y machos de Tecia solanivora como nueva estrategia de control
Figura 22. Tiempo de permanencia de hembras vírgenes en el brazo
del olfatómetro tratado con el volátil respectivo y el brazo control.
Figura 23. Capturas de adultos en trampas cebadas con diferentes concentraciones
del compuesto metil-fenilacetato en casa de malla. Las barras con la misma letra
no difieren estadísticamente según Tukey (α=0,05).
Durante la evaluación de diferentes dosis y combinaciones de los compuestos volátiles en trampas, se observaron diferencias significativas para las
capturas del insecto obtenidas con los diferentes tratamientos; no obstante,
al discriminar las capturas entre machos y hembras, se encontró una mayor
preferencia de las hembras por la dosis de 100 μg del volátil metil-fenilacetato (Figura 24), resultados similares a los obtenidos anteriormente (Figura
23).
Se observaron las mayores capturas de adultos del insecto con el compuesto metil-fenilacetato a la dosis de 100 μg que cuando este se combinó en
diferentes dosis con el compuesto secundario sulcatón e inclusive cuando
este último se evaluó en forma individual a la misma dosis (Figura 24).
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Figura 24. Capturas totales de hembras en trampas cebadas con diferentes mezclas
de los compuestos metil-fenilacetato (Met) y sulcatón (Sul) en casa de malla.
Las barras con la misma letra no difieren estadísticamente (Tukey, α=0,05).
Discusión
Evaluación de compuestos sintéticos en olfatómetro. A diferencia
de los resultados obtenidos para solo el compuesto metil-fenilacetato, cabe
resaltar que cuando se evaluó la combinación de los dos compuestos volátiles es posible que se haya presentado un efecto de repelencia, ya que hubo
un mayor tiempo de permanencia de las hembras en el brazo tratado con
aire (control) que en el tratado con la mezcla de los volátiles (Figura 22). Estos resultados no fueron observados cuando se evaluaron en el olfatómetro
los compuestos volátiles por separado, donde en cada caso las respuestas
de atracción de hembras fueron mayores hacia los brazos tratados con cada
volátil en comparación con el brazo control (Figura 21).
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Se observó que un alto porcentaje de las hembras evaluadas permanecieron quietas o inmóviles en la cámara principal del olfatómetro, sin dirigirse
a ningún brazo, lo cual pudo llevar a que no se registraran diferencias significativas. También es posible que debido a la complejidad de compuestos
volátiles emitidos por la planta de papa (Karlsson et al., 2009), la hembra
requiera de una mayor cantidad de señales para generar respuestas del comportamiento, bien sea de atracción o de repulsión. Además, otros estímulos
táctiles o visuales podrían estar asociados a la respuesta de atracción de una
especie.
Keiichi et al. (1998) también identificaron el compuesto metil-fenilacetato, además del 2-feniletanol y un benzil alcohol, como los principales
constituyentes volátiles emitidos de flores de Ligustrum japonicum de la
familia Oleaceae. En este estudio el metil-fenilacetato produjo respuestas
intermedias del comportamiento en Pieris rapae, medidas como respuestas positivas en antenas de adultos por la técnica de la electroantenografía
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y como extensión de la probóscide, concluyendo que probablemente este
compuesto floral en adición con otros cuatro son los que contribuyen en
un radio de acción corto a la atracción del insecto hacia la planta hospedera
para la búsqueda de fuentes de alimento. En nuestro estudio otro factor que
pudo influir en los resultados de olfatometría es que las plumas naturales
de olor de un volátil son intermitentes en el tiempo y el espacio, debido a la
dirección y velocidad variable del viento que hace que estas se conviertan en
filamentos discretos intercalados con corrientes de aire limpio. Esta naturaleza intermitente de una pluma de olor es importante para que los insectos
se orienten a lo largo de la pluma, porque impide la fatiga sensorial y la insensibilización de los receptores nerviosos de la antena. La estructura temporal y espacial de la pluma proporciona información importante respecto
a la distancia y orientación hacia la fuente emisora (Murlis et al., 1992). En
condiciones de olfatómetro, es posible que una hembra sometida a una pluma de olor continua sin paquetes de aire no exhiba ninguna reacción, debido
a que no puede identificar dichos cambios en la pluma y, en consecuencia,
no se evidencia una respuesta de atracción.
La utilización de hembras vírgenes en experimentos de olfatometría se
debe a que con frecuencia estas utilizan a las plantas hospederas para diversos propósitos aparte de la oviposición. Por ejemplo, las hembras pueden
utilizar a las plantas hospederas como lugares de encuentro para la cópula.
Landolt et al. (1999) encontraron que hembras de Trichoplusia ni fueron
atraídas por el sexo opuesto en presencia de su planta hospedera (plantas de
algodón). Esto cobra mayor relevancia, dada la poca movilidad que poseen
las hembras de T. solanivora y en especial si estas se encuentran copuladas
(López-Ávila y Rincón, 2006).
Evaluación de compuestos sintéticos en casa de malla. Estudios de
electroantenografía utilizando antenas de hembras y machos de T. solanivora indicaron que las antenas responden a varios sesquiterpenos y monoterpenos. Unos de los compuestos que originó las mayores respuestas en
antenas fue el metil-fenilacetato, el cual fue evaluado en la presente investigación y que corresponde a un compuesto floral que es liberado en altas
cantidades en las plantas en floración y también liberado por los tubérculos
de papa (Karlsson et al., 2009). Estos autores sugieren que posiblemente
este compuesto facilita una mayor atracción de las hembras hacia las plantas
en tuberización y maduración en campo, y también posiblemente favorece
la atracción hacia los tubérculos en condiciones de almacenamiento.
Estudios adicionales de oviposición demostraron que las hembras de T.
solanivora colocan sus huevos en el suelo con presencia de plantas en floración completa y en el suelo en plantas que se encuentran en proceso de
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maduración de tubérculos. Estos autores reportaron que las hembras ovipositan en el suelo y no en los tallos de las plantas o en el follaje, posiblemente
debido a un efecto repelente de compuestos terpenoides liberados por el
follaje de las plantas, lo cual favorece que las hembras ovipositen en el suelo
o en cercanía de los tubérculos, mas no en el follaje o en los tallos (Karlsson
et al., 2009).
Los resultados indican que la mayor atracción de adultos hacia el volátil
metil-fenilacetato puede obedecer a que este fue aislado de plantas en estado de floración, en plantas en tuberización e inclusive en tubérculos solos,
en tanto que el compuesto sulcatón fue aislado únicamente del follaje de la
planta de papa (Karlsson et al., 2009). Esto coincide con reportes de literatura que soportan que las hembras de T. solanivora ovipositan la mayoría de
sus huevos sobre la superficie del suelo, muy cerca de la base de los tallos de
las plantas de papa; así mismo, se ha observado que las poblaciones de este
insecto se incrementan con la floración del cultivo (Soriano, 2000; Barreto
et al., 2003). Esta etapa fenológica del cultivo posiblemente representa un
momento crítico para la búsqueda de lugares de oviposición por parte de las
hembras, ya que coincide con la tuberización de las plantas. El metifenilacetato también ha sido reportado como atrayente de hembras en otros insectos
como el escarabajo de cuernos largos Anaglyptus subfasciatus y Fagus crenata (Kiyoshi et al., 1997; Sakakibara et al., 1998), lo cual sugiere que puede
jugar un papel importante en la atracción de hembras de muchos insectos
hacia plantas hospederas.
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El hecho de que la concentración más baja de 100 μg para el compuesto
metil-fenilacetato hubiera sido la preferida por los machos y hembras puede
estar asociada con el hecho de que los receptores nerviosos de las antenas
requieren muy bajas concentraciones de un compuesto para que estos sean
detectados, como es el caso de las feromonas que generalmente se emiten en
cantidades del orden de los nanogramos (Witzgall et al., 2008). Para el caso
de las feromona sexuales de muchas especies de lepidópteros, se sabe que
altas concentraciones de los compuestos que las integran pueden generar
inhibición de su comportamiento por mecanismos de saturación (Miller et
al., 2006), y es posible que lo mismo ocurra con compuestos volátiles emitidos por las plantas hospederas.
Respecto a la mayor respuesta de atracción y receptividad de los machos
al compuesto metil-fenilacetato, se sabe que la mayoría de las especies de
lepidópteros (incluida T. solanivora) presenta diferencias entre los sexos a
nivel del sistema nervioso para la percepción de estímulos olfativos. Estas
diferencias pueden estar manifestadas en diferente número de receptores
antenales, neuronas de extensión o arborización de núcleos cerebrales, lo
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Búsqueda y caracterización de compuestos volátiles de papa para la atracción y captura de hembras y machos de Tecia solanivora como nueva estrategia de control
cual hace que los machos sean mucho más sensibles a un gran número de
estímulos de su entorno de orden ambiental o sexual o que reaccionen a diferentes estímulos que las hembras (Kingan y Hildebrand, 1989).
La polilla guatemalteca de la papa es una especie monófaga de este cultivo, por lo que se puede sugerir que presenta una relación estrecha con su
planta hospedera. Esto posiblemente se debe a que el insecto desde sus estados inmaduros se alimenta de los tubérculos de la planta. El comportamiento de las hembras en la localización de su planta hospedera ha sido objeto de
estudio, con el fin desarrollar metodologías para interrumpir los procesos de
oviposición, que son vitales para la permanencia del insecto en el cultivo de
papa. En este sentido, la identificación química y la caracterización biológica de las sustancias implicadas en la localización de las fuentes de alimentación permitirán entender el comportamiento de las hembras con miras al
desarrollo de nuevas alternativas de manejo de la plaga tanto en condiciones
de campo como en almacenamiento de semilla de papa.
Conclusiones
Aunque el metil-fenilacetato y el sulcatón fueron unos de los compuestos liberados tanto en tubérculos como plantas en floración en grandes
cantidades, estos no mostraron ser muy efectivos por sí solos, ni mezclados
para la captura de hembras de la polilla guatemalteca. El hecho de que los
compuestos sean liberados en grandes cantidades y que muestren una respuesta en las antenas de la polilla no significa que estos sean atractivos. En
este caso es posible que estos dos compuestos no sean los responsables de
la atracción, o que sean estos en combinación con otros compuestos. Falta
investigación adicional sobre el uso de compuestos volátiles para el control
de la polilla guatemalteca. Todavía hay muchas combinaciones de compuestos que deben ser evaluadas antes de poder proponer una estrategia para el
manejo de esta plaga.
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Búsqueda y caracterización de compuestos volátiles de papa para la atracción y captura de hembras y machos de Tecia solanivora como nueva estrategia de control
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