Informe final del proyecto: Evaluación de cepas de Metarhizium sp. Sobre
Scyphophorus Acupunctatus (Coleoptera: Curculionidae)
Resumen
El estudio se realizó para evaluar cepas nativas a base de los hongos
entomopatógenos Metarhizium anisopliae( Metsch) y Beauveria bassiana (Balls.)
obtenidas y aisladas en coordinacion con el Instituto de Biotecnología de la
Universidad Autónoma del Estado de Morelos, mediante bioensayos con insectos
adultos y larvas de Scyphophorus Acupunctatus mantenidos en laboratorio con
dieta meridica y dieta natural (bulbo de nardo). Los resultados obtenidos en
laboratorio mostraron que solamente dos de los tratamientos presentaron
mortalidad baja no significativa en las larvas y adultos de este insecto en todas las
cepas evaluadas, por lo que infiere que dichas cepas no son especificas para el
picudo y es necesaria la busqueda de cepas nativas de morelos que sean mas
agresivas contra este insecto.
Introducción
La evolución de plaguicidas en la agricultura basados en agentes microbianos
(virus, hongos, bacterias, etc..) se inicio lentamente pero ha cobrado importancia
desde que los problemas asociados con el uso de plaguicidas químicos se
tornaron serios, por ejemplo por el aumento de costos, desarrollo de resistencia a
los plaguicidas por parte de las plagas y especies vectores, así como el
incremento del interés y conciencia respecto a los problemas potenciales del
ambiente y de la salud humana (OMS 1984).
Los hongos entomopatógenos ofrecen una alternativa para controlar organismos
que afectan la sanidad vegetal, considerando que la presencia de insectos plaga
es uno de los factores en la agricultura que mas afectan la producción agrícola a
gran escala. Aproximadamente el 42% de la producción agrícola se pierde a
causa de plagas de insectos, enfermedades y malezas (Zechendorf, 1999). El
costo del control químico de plagas de insectos en el mundo oscila entre 3 a 5
billones de dólares americanos anuales (Shah, et al. 1997) este control además
de incrementar los costos de producción y ser ineficiente en muchos casos, tiene
un fuerte impacto negativo en el ambiente, provoca el desarrollo de resistencia en
los insectos plaga, surgimiento de plagas secundarias, contaminación a todos los
niveles, daños a la salud humana y a los ecosistemas. Considerando estos
problemas creemos que la agrobiotecnología ofrece perspectivas promisorias
para lograr una agricultura sustentable, recomendando que los productos
biotecnológicos sean utilizados dentro de un manejo integrado de plagas. Una de
las estrategias es la búsqueda de bioinsecticidas que no causen daños al
ambiente y mantengan la biodiversidad.
El nardo Polianthes tuberosa L. Es una planta originaria de México, se le
encuentra en Europa y América como planta ornamental, se cultiva para hacer
arreglos florales y para extraer volátiles para perfumes (Conzatti 1981, Watson &
Dallwitz 1992). En el estado de Morelos, la producción de nardo se obtiene en las
regiones centro y sur, dadas las características climáticas, ya que la flor es muy
susceptible a las bajas temperaturas. El picudo negro Scyphophorus acupunctatus
Gyllenhal (Coleoptera: Curculionidae) es una plaga severa del nardo Polianthes
tuberosa (Liliales:Agavaceae) Camino, et al 2002. Ataca también al maguey
pulquero y maguey henequenero (Mac Gregor y Gutierrez, 1983 y Morón y Terrón,
1988). Ramírez-Choza en Yucatán (1979) menciona que el “Max” del henequén,
S. Acupunctatus provoco perdidas de 4 millones de pesos anuales al cultivo del
henequén (Agave fourcroydes Lem.). Nava y Luna (1998) reportaron el daño del
picudo negro en maguey pulquero (Agave salmiana Crassipina (Trel.) Gentry and
var. Culta). En el estado de Jalisco causa daños del 10% al cultivo del “agave
tequilero” (Agave tequilana Weber var. Azul) (Valenzuela 1994). Solís y col.
(1999).
En los últimos años, el cultivo de agave azul, Agave tequilana weber var. Azul ha
cobrado suma importancia en la agricultura del estado de Jalisco, debido a la
creciente demanda de la bebida denominada “tequila”. Al mismo tiempo, este es
un cultivo que genera un alto numero de empleos, ya que las actividades agrícolas
necesarias para su producción requieren alrededor de 37,000 personas y la fuerza
empleada para la industria proporciona ocupación para 3,230 mas; además de
que 72 empresas producen tequila en Jalisco, de las cuales 35 lo explotan
(Pimienta y Ramírez 2001; Vicente, 2002).
En los primeros años de la década de l990 la superficie cultivada incremento de
50,000 ha a 62,000 ha; sin embargo en la actualidad se tienen plantadas
aproximadamente 35,000ha, con 137 millones de plantas. Tal disminución ha
tenido diferentes causas, entre ellas los daños ocasionados por plagas y
enfermedades (Pimienta y Ramírez 2001, Vicente 2002).
De las principales plagas del agave tequilero, esta el picudo del agave
Scyphophorus acupuntactus Gyllenhal. Este curculionido daña la parte inferior de
la planta, el cogollo, pencas, tallo y raíz. En infestaciones fuertes, las hojas o
pencas pierden su posición normal y muere por secamiento y pudriciones (pineda,
1983; Solís et al., 2002 en prensa). Al mismo tiempo, se cree que el picudo actúa
como vector de microorganismos a la planta, los cuales posiblemente causen la
pudrición en el cogollo y eventualmente la muerte del agave (Ramirez1999).
El consejo regulador del tequila (CRT, 2002) considera que para satisfacer la
demanda actual del tequila, es necesario incrementar la superficie cultivada de
agave a 10, 000 ha. En donde se requiere desarrollar estrategias para un manejo
agro ecológico del cultivo, esto es, el uso mínimo de agroquímicos, especialmente
de plaguicidas. Por lo anterior, se cree conveniente que el uso y conservación de
enemigos naturales como entomopatógenos pueden ser una buena opción para
reducir el problema causado por el picudo (Pimienta y Ramírez 2001; Solís et al.,
2002, en prensa).
El agave tequilero Agave tequilana weber var. Azul.
El origen del agave tequilero no es del todo indígena ni español, es una mezcla de
las muchas que se dieron después de la conquista. En los códices mexicanos
quedaron grabadas las representaciones de Metl (agave ) y Mayahuel, que en la
cultura náhuatl represento a la diosa del agave, la cual tenia 400 pechos para
alimentar a sus 400 hijos. No sucedió lo mismo con el tequila y el mezcal, ya que
como productos posteriores, quedaron plasmados en el arte popular, la literatura,
el cine, la identidad regional y nacional, con los charros y mariachis
(Valenzuela1997; Vicente2002).
Los agaves siempre han tenido numerosos usos en México. En la cultura
prehispánica, sus productos fueron muy apreciados. Su explotación no cambio
durante la colonia, ni en los primeros años del México independiente, aumentando
de importancia a partir de la segunda mitad del siglo XIX (Halffter1957).
Panorama nacional. El agave tequilero es un cultivo regional usado como materia
prima básica para la producción de tequila y a través de los siglos, han estado
como un símbolo de identificación del estado de Jalisco y como una de las
imágenes de México hacia el mundo. El agave es un cultivo que durante mucho
tiempo ha sostenido de manera muy importante a la agroindustria tequilera y a la
economía agrícola de regiones como los altos de Jalisco. En lo que respecta al
consumo nacional, esta bebida se encuentra en tercer lugar en el gusto de los
consumidores, apenas superado por la cerveza y el ron. Al mismo tiempo, existe
una crisis productiva por la excesiva explotación del agave azul, dada la demanda
del tequila tanto el interior como el exterior del país (Bravo 2001). Actualmente en
las licorerías se encuentran nuevas marcas y variadas formas de envase, los
precios también son diversos y de un rango muy amplio. Asimismo, la
globalización ha tocado a este sector regional, que goza de una ventaja
competitiva casi absoluta; la denominación del origen del tequila (Valenzuela
1997).
Panorama internacional. México exporta tequila a más de 80 países, tanto a
granel, como envasado, lo que representa una producción de cerca de 100
millones de litros, siendo el tequila reposado el preferido (Bravo2001).
Origen y Distribución de Scyphophorus acupunctatus.
Este insecto fue primeramente reportado atacando el cultivo de henequén en
América central (Lock 1969). El primer reporte de su presencia del fuera de
Centromérica fue en Tanganika en 1914. En 1916 se reporto en Java y para 1927
ya había hecho su aparición en Hawai (EUA). Actualmente tiene una
amplia
distribución en África oriental, Australia; en EUA en Arkansas, Arizona, California y
Colorado; en México, América central y algunos países de Sudamérica. (Hill 1983;
Ramírez 1993). En México se encuentra en todas las regiones donde se cultiva
plantas del género agave (Luna 1996).
Descripción morfológica.
Huevo. Es de color claro, pero cuando esta próximo a eclosionar se toma
amarillento. Tiene una longitud de 1.3 a 1.7 mm. El periodo de incubación varía de
3 a 7 días, siendo mas frecuente de 5 días. El corion es suave, delgado y
membranoso.
Larva. Cuando alcanza su máximo desarrollo, es de color blanco cremoso de 2 cm
de largo y 4 mm de ancho; es apoda y con el cuerpo curvado; tiene en la punta del
abdomen 2 prolongaciones esclerotizadas pequeñas; la cabeza es pigmentada
(Ramírez 1993).
Pupa. Es de tipo exarata de aproximadamente 16 mm de largo, con una duración
de 12 a 14 días. Esta se encuentra dentro de un cocon que forma de la fibra del
mismo maguey (Pineda 1983; Ramírez 1993).
Adulto. Es un picudo de color negro con una longitud, incluyendo el pico, de 15.3
mm en promedio. El pico o rostro es curvado con una longitud mide de 4.10 mm,
siendo en la hembra mas plano y termina de forma cilíndrica. Las anteriores son
capitadas, es decir, que terminan en mazo, con un funículo antenal de seis
segmentos. Las altas posteriores son grandes y funcionales las delanteras cubren
gran parte del abdomen con hileras de hoyos grandes que forman surcos mas o
menos longitudinales el sexo de los adultos se diferencian morfológicamente en el
ultimo segmento abdominal en vista ventral, en la hembra este es mas angosto y
casi puntiagudo a diferencia del macho en la cual es mas ancho y truncado
(Ramírez 1993).
Ciclo biológico
El ciclo de vida de huevecillo a adulto puede durar de 50 a 90 días dependiendo
de las condiciones ambientales aunque los resultados de estudios realizados en
Yucatán en condiciones de laboratorio indican que la duración es de 133 a 137
días a una temperatura de 27°C y humedad relativa de 62 a 93% (Lock 1969).
La duración de la etapa larval es variable, ya que Ashbi et al. 1953 reporta cinco
estadios larvales con una duración de 21 a 58 días; mientras que Siller 1985
menciona tres estadios que requieren un promedio de 58 días para su desarrollo.
En el henequén, se reportan 11 estadios larvales que requieren de 108 días. Los
estadios de prepupa y pupa se completan entre 3-10 y 12-16 días,
respectivamente (Lock 1969; Hill 1983). El ultimo instar larval pasa por dos
periodos; el primero se le conoce como prepupa, el segundo periodo comienza
cuando el cocon esta formado y entra al estado de pupa este último tiene una
duración de 8-10 días (Ramírez 1977; Ramírez 1993). Posteriormente el adulto se
desprende de la exhubia pupal y permanece dentro del capullo por 11 días.
a
b
c
d
e
Figura 1. Etapas de desarrollo de S. acupunctatus a) huevecillos en bulbo de nardo, b) huevecillos,
c) larvas de diferentes estadios, d) pupa y pupario, e) adulto.
Hábitos y daño
Los Curculionidos tienen preferencia por atacar plantas monocotiledóneas y sus
larvas se asocian con necrosis de tejido. Esta necrosis puede ser el resultado de
la simbiosis de los picudos con cierto microorganismo como bacterias y hongos
(Vaurie 1971; Waring y Smith 1986).
En el caso del picudo del agave los adultos son de hábitos crepusculares y
pueden usar el interior de las cabezas (piñas) del agave para copular. Las
oviposiciones pueden ser en las bases de las hojas o dentro de la cabeza donde
siguen viviendo los adultos, ya que la pupación ocurre dentro de las cabezas. Así
los adultos pueden quedarse por un tiempo o salir después dependiendo de la
disponibilidad de tejido apropiado para la ovipocisión o alimentación (Lock 1969;
Hill 1983).
Los picudos se encuentran todos los años infestando las plantas del agave
silvestre y cultivado, por lo que e le considera una especie multivoltina, siendo mas
abundantes en la época de lluvias; aunque esto varia de acuerdo a la distribución.
Por ejemplo en tequila la población máxima ocurre en abril y de noviembre a
diciembre en Zapotlanejo Jalisco (Solís-Aguilar, et al. 2001).
Las hembras depositan sus huevecillos en la planta de forma aislada o en
pequeños grupos de tejido suave y en descomposición. De acuerdo con Ramírez
(1977) durante su vida cada hembra oviposita de 30-50 huevecillos. Los ataques
están dirigidos a la parte inferior de la planta al cogollo pencas tallo y raíz pero
prefieren las axilas de las pencas adyacentes al cogollo observándose mayores
daños en plantaciones viejas y abandonadas (Lock 1962; Ramirez1977).
Lock (1969) señala dos tipos de daño, estos son: por adulto y por larva. El adulto
hace perforaciones elípticas de 3-10 cm de diámetro sobre las hojas; en el
segundo caso, el daño por larva es mas severo ya que por su voracidad y
poderoso aparato bucal, perfora el tallo haciendo galerías provocando que la
planta se seque y muera.
Los picudos al entrar a los tejidos de la piña del agave pueden transmitir bacterias
que llevan en su cuerpo. Como consecuencia del daño y cuando la piña tiene
cierto tiempo de ataque esta se pudre y da lugar a que entren otros insectos y
patógenos que actúan como saprofitos los cuales se alimentan de los tejidos en
descomposición de la piña y raíz al mismo tiempo los picudos pueden causar
hasta 24.5% de daño en las piñas del agave tequilero que llega a las
procesadoras del tequila
Métodos de control
Control químico: en tanzania se hacían aplicaciones de insecticidas clorados como
el Aldrin y Dieldrin los cuales tenian mejores resultados en aspersión aérea que
dirigida al suelo (Lock 1969).
Anteriormente también se uso Aldrin al 2% y Paration metilico al 1% en dosis de
20 a 30 kg/ha, así como el DDT, BHC, Toxafeno y Paration metilico sin mencionar
dosis. En México se obtuvieron buenos resultados con BHC 12% PH y Lindano
15%. Es importante señalar que de los productos anteriores, los clorados, ya están
fuera del mercado, por su alta residualidad y sus problemas de biomagnificación
en las cadenas alimentarías de los ecosistemas naturales.
Según Solís et al. 2000 el forato 15G resulto ser el mejor tratamiento contra larvas
con un 100% de eficiencia en Jalisco, en tanto que el asinfos metílico y paration
metilico mostraron ser los mejores tratamientos contra picudos adultos con un 97 y
95% de eficacia, respectivamente. No obstante que el control químico resulto ser
una estrategia de control impactante contra el picudo de agave se considera que
esta medida de control debe usarse como un último recurso y después de obtener
el registro oficial correspondiente a los insecticidas en este cultivo.
Control cultural. En Yucatán el max del henequén se combate mediante la
recolección del insecto adulto y quedando las plantas derribadas; otra medida es
destruir troncos viejos que son focos de infestación y tallos podridos; la limpieza y
cuidado de una plantación influye en la cantidad y gravedad de los daños por el
picudo.
Control biológico. Considerado que el cultivo del agave tequilero es un agro
ecosistema mas o menos estable (6-8 años para obtener cosecha es conveniente
el uso y conservación de enemigos naturales como una buena opción para reducir
el problema del picudo. Para lograr mejores resultados en la implementación del
control biológico por conservación, se requiere conocer cuales especies están
presentes que plagas atacan y cuales lo hacen mejor y bajo que condiciones
(Rodríguez 1995; Barrera 1999).
Por otra parte, se ha mencionado algunos enemigos naturales básicamente
depredadores del picudo del plátano: cosmopolites sordidus (Gen) como
Abenimus lerris (Familia: Histeridae), en Tanzania Hololepta cuadridentata y el
Hidrofilido dactylosternum subdepressum (Lap.) (Ramírez 1993). Respecto a los
entomopatógenos de los picudos se ha determinado que C. Sordidus, que
presenta hábitos similares a S. Acupuntatus, es atacado por los hongos:
Beauveria bassiana (Balls.) y Metarhizium anisopliae( Metsch).
Hongos entomopatógenos Los hongos entomopatógenos han demostrado tener
potencia para infectar y matar a cualquier insecto en alguna de sus fases del ciclo
biológico y aunque no producen un efecto inmediato como los productos químicos,
una vez establecido en un ambiente dado puede sobrevivir, incrementarse,
infectar y matar a los insectos. Estos agentes de control biológico son importantes
reguladores de insectos; sin embargo estos dependen una gran medida de una
amplia gama de factores que influyeron en su establecimiento y éxito como
estrategia de manejo ya que el desarrollo de enfermedades se lleva a cabo entre
el hospedaje el patógeno y el ambiente (McCoy et al., 1988).
La mayoría de los hongos entomopatógenos son considerados muy virulentos,
comparados con otros organismos debido a que estos tienen un periodo corto de
vida.
Modo de acción Los hongos entomopatógenos pueden causar infección en
cualquier etapa de desarrollo del insecto, siendo la cutícula el principal punto de
contacto, la cual es la primera barrera física con la que se encuentran los hongos
al momento de llevarse a cabo la adhesión de la espora (Roberts, 1981)
En la mayoría de los casos, la infección del insecto ocurre por la penetración
directa del tubo germinativo al integumento. En condiciones microclimáticas
adecuadas, esto puede suceder 2 días después del contacto con el cuerpo del
insecto y a medida que el micelio penetra, la quitina es disuelta o digerida
parcialmente (Cole y Kendrick, 1981).
Los conidios o unidades infectivas entran en contacto con el hospedante, se
adhieren a la cutícula e inician la germinación. Este proceso es favorecido por la
presencia de agua, ácidos grasos, nutrimentos en general y el estado fisiológico
del hospedante, además de la tolerancia a cualquier toxico, como son los
compuestos fungistáticos (fenoles y quinonas), para después culminar con la
penetración a la cutícula (Roberts, 1981; Tanada y Kaya, 1993).
La penetración en un proceso tanto como enzimático, la cual da inicio en puntos
de penetración producidos a partir del apresorio o por la entrada directa de los
tubos germinativos (Hajeck y Legar, 1994). Una vez que el hongo invade el
hemocele, el hospedero puede morir por algunas combinaciones de daños
mecánicos producidos por el crecimiento del hongo, la disminución de los
nutrientes y por la acción de sustancias tóxicas (Hajeck y Legar, 1994). Los
plasmatocitos, hormonalmente dispersados en la hemolinfa, se acumulan
alrededor del hongo invasor (cuerpos hifales) y dan lugar a una melanización; en
este caso, la infección puede ser bloqueada y el insecto continua su desarrollo
normal, o bien, el micelio puede también atravesar esta barrera hemocítica e
invadir el resto del organismo (Ferron, 1978).
Metarhizium anisopliae (Metsch.) Sor.
Las infecciones con M. anisopliae, llamada “muscardina verde”, son similares en
muchos aspectos a las causadas por B. bassiana. La muscardina verde fungosa
fue descubierta por Metschnikoff en 1879, en larvas infectadas del escarabajo
gallo del trigo, Anisoplia austriaca. Este científico ruso estudio la enfermedad y
vislumbro su uso práctico en el control de insectos. También encontró una
evidencia de la importancia de las epizootias naturales en la reducción de las
poblaciones de insectos. Desde su descubrimiento en Rusia, se ha encontrado un
gran número de insectos con M. anisopliae, hasta 75 especies solo en
Norteamérica (Steinhaus, 1949; Debach, 1964).
Metschnikoff propuso primeramente para este hongo el nombre de Entomophtora
anisopliae; mas tarde, por sugerencia del botánico Cienkowsky, se le denomino
Isaria destructor. Delacroxi se refirió al hongo con el nombre de Oospora
destructor. Como es un hongo imperfecto, el nombre especifico original
permanece valido como Metarhizium anisopliae (Metsch.) Sor., ya que identificado
y descrito así por Sorokin en 1879 (Steinhaus, 1949).
Desde su descubrimiento, M. anisopliae ha sido encontrado naturalmente en
Francia, Estados Unidos (incluyendo Hawai), México, Trinidad, Samoa, Islas
Filipinas, Java, Puerto Rico, Cuba Argentina, Brasil y muchas partes del mundo
(Stevenson, 1918).
El primer reporte de este hongo en México se debe a Urich quien lo encontró en la
región de Santa Lucrecia, Veracruz, controlando poblaciones de mosca de los
pastos Aeneolamia postica (Contreras, 1964).
Se han realizado pruebas semicomerciales para el control de los salivazos del
pasto Zulia entrerriana y Aeneolamia sp., en caña de azúcar contra Mahanarva
posticata. Durante estos ensayos se observo que el hongo también afectaba a
otros insectos como Metamasius hemipterus, Diatraea sp. y Spodoptera sp.
(Huerta, 1997). En relacion a los entomopatógenos de los picudos (Curculionidos)
se ha determinado que Cosmopolites sordidus, el picudo del plátano, presenta
hábitos similares a S. Acupuntatus, es atacado por los hongos: Beauveria
bassiana (Balls.) y Metarhizium anisopliae (Metsch). En México se han realizado
algunos estudios tanto en laboratorio como en el campo, en varios cultivos,
tendientes a evaluar la efectividad de M. anisopliae encontrando diversos
resultados, desde los que no tienen efecto hasta los que son altamente patógenos.
El año 2006 se realizo el trabajo para evaluar tres productos comerciales de
Metarhizium hechos en México en los cuales se encontró que ninguno de los tres
productos contenía las unidades infectivas o esporas viables que se indicaba en el
exterior del paquete, por lo que ninguna de estas cepas fue efectiva contra el
insecto.
El presente estudio se hizó para evaluar cepas nativas a base de los hongos
entomopatógenos Metarhizium anisopliae( Metsch) y Beauveria bassiana (Balls.)
obtenidas y aisladas en coordinacion con el con el Dr. Víctor M. Hernández del
Instituto de Biotecnología de la Universidad Autónoma del Estado de Morelos,
mediante bioensayos en laboratorio con insectos adultos y larvas de Scyphophorus
Acupunctatus colectados en campo y mantenidos en laboratorio con dieta meridica
y dieta natural (bulbo de nardo). Se evaluaron 14 cepas en total de Metarhizium y
Beauveria
Cada bioensayo tuvo una n = 25 adultos y testigo de 25 y los bioensayos con
larvas fueron con una n= 15
CEPAS
Metarhizium
HPI 010
HPI 014
HPI 015
HPI 020
HPI 028
HPI 029
HPI 030
Beauveria
HPI 113
HPI 131
HPI 129
HPI 137
HPI 138
0
0
0
0
Mortalidad de 35% sin esporulación
Mortalidad de 20% sin esporulación
Mortalidad de 25% sin esporulación
0
0
0
0
0
En los bioensayos con larvas solamente la cepa HPI 030 presento baja mortalidad
con esporulación lo que indica que las larvas si murieron por el ataque del hongo,
sin embargo la mortalidad de 26 % fue baja por lo que se considera una cepa poco
agresiva, también se aislaron dos cepas de insectos que colectamos en el campo
en parcelas de nardo, se probaron en los bioensayos pero no resultaron efectivas
ya que causaron baja mortalidad en larvas y adultos de picudo.
Los resultados obtenidos en laboratorio mostraron que solamente dos de los
tratamientos presentaron mortalidad baja no significativa en las larvas y adultos de
este insecto en todas las cepas evaluadas, por lo que infiere que dichas cepas no
son especificas para el picudo y es necesaria la busqueda de cepas nativas de la
region que sean mas agresivas contra este insecto.