Biocontroladores Entomopatógenos. EM para el control y la lucha contra plagas.

Los microorganismos entomopatógenos son aquellos que causan enfermedad en los insectos ya sea a través de infecciones, parasitismo y/o toxemia (por toxinas) (Lacey 1997). Incluyen bacterias, hongos, nematodos y virus.
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Biocontroladores Entomopatógenos son aquellos que causan enfermedad en los insectos ya sea a través de infecciones, parasitismo y/o toxemia (por toxinas) (Lacey 1997). Incluyen bacterias, hongos, nematodos y virus.

Biocontroladores a base de microorganismos entomopatógenos

Nota: ¿Desconoce que son los Biocontroladores? Lea este breve concepto.

Las bacterias entomopatógenas pertenecen principalmente al género Bacillus del cual se hablará más adelante. Este incluye especies antagonistas y entomopatógenas. Las entomopatógenas son B. thuringiensis (Bt), B. sphaericus y B. popilliae, mientras que B. subtilis se caracteriza por su actividad antagónica contra patógenos tanto del follaje como del suelo que atacan a las plantas.

Los hongos entomopatógenos son capaces de producir micosis o enfermedades comunes ampliamente distribuidas en poblaciones de insectos plaga. Producen epizootias que regulan o causan una alta mortalidad en las poblaciones de los insectos huéspedes. Su distribución es mundial y se encuentran en diversos hábitats como suelo, agua y superficie de plantas. Estos hongos penetran, invaden y se multiplican dentro del insecto. Infectan insectos chupadores como áfidos, mosquita blanca, escamas, chicharritas y chinches.

Los hongos poseen un conjunto de características que los califican como potenciales controladores biológicos ideales:

  • Muchas especies saprófitas son antagonistas de insectos, hongos fitopatógenos y hierbas indeseadas, malezas o arvenses.
  • Se desarrollan fácilmente en medios de cultivo económicos, con tecnologías fáciles, por lo que se puede obtener grandes cantidades del producto para liberarlo en el ambiente.
  • Una vez inoculados crecen y su micelio parasita o inhibe mediante otros mecanismos al patógeno plaga, pero no hace daño al organismo no plaga.
  • Pueden sobrevivir por períodos largos como formas en reposo por lo que no es necesaria la inoculación constante del agente biocontrolador, siempre que las condiciones lo permitan.

Existen más de 700 especies de hongos entomopatógenos en aproximadamente 100 géneros pero solo unos pocos han sido estudiados en forma intensiva.

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Existe una relación crítica y una respuesta entre el hongo entomopatógeno y el insecto que determinan la secuencia de eventos que permitirán una infección exitosa. La colonización inicia a través de la cutícula, partes bucales, membranas intersegmentales o sitios donde existe una alta humedad que promueve la germinación de las esporas y permite la penetración de las hifas, siendo el principal aspecto de la patogénesis. Las esporas se adhieren a la superficie del insecto a través de hidrofobinas, que son proteínas hidrofóbicas. Entonces la espora germina y busca un punto de ingreso de fácil penetración para lo cual forma un apresorio que presiona la superficie y además produce enzimas quitinasas, esterasas y proteinasas para degradar la cutícula. Cuando logra penetrar invade la hemolinfa y causa daños mecánicos, desnutrición y produce metabolitos secundarios o toxinas, causando la muerte del insecto (Rodríguez del Bosque & Arredondo 2007).

Poco después de la muerte del huésped, si las condiciones son favorables, las hifas emergen del cadáver y se produce la esporulación sobre la superficie del huésped. Las conidias, unidades de diseminación e infección, son diseminadas por el viento, la lluvia y por el insecto huésped (autodiseminación). Cada insecto infectado constituye un foco de infección para otros individuos de la población (Rodríguez del Bosque & Arredondo 2007).

Los virus entomopatógenos están constituidos por una estructura formada por un ácido nucleico (ADN o ARN), envueltos en proteína. Necesita un hospedante para multiplicarse junto a sus células.

Son organismos que generalmente se han utilizado para el control de plagas muy dañinas, sobre todo gusanos. Suelen ser muy virulentos y no presentan amenazas para las plantas ni los humanos. Se conocen alrededor de 450 especies de virus capaces de causar enfermedades a insectos y ácaros.

Existen los Virus de la Poliedrosis Nuclear (VPN) y los virus de la Poliedrosis Citoplasmática. El primero se multiplica dentro del núcleo de la célula y el segundo lo hace fuera de él. Los virus de la Poliedrosis Nuclear son los de mayor trascendencia en el manejo de plagas.

Para que los virus entomopatógenos actúen el insecto debe comer el virus, el cual invade su cuerpo a través del intestino y se multiplica en los tejidos ocasionando trastornos fisiológicos. El insecto deja de comer, no puede ovopositar, se reducen sus movimientos y muere dentro de tres a ocho días.

Descripción de los biocontroladores a base de bacterias entomopatógenas

Bacillus thuringiensis

Sin duda el bioinsecticida más conocido es B. thuringiensis (Bt). Se trata de una bacteria del suelo Gram positiva que forma colonias blancas y rugosas que pueden cubrir la caja rápidamente y que durante su ciclo de vida presenta dos fases principales: el crecimiento vegetativo, en el que las bacterias se duplican por bipartición, y la esporulación o diferenciación de bacteria a espora. Puede crecer saprofíticamente o en insectos vivos parasitándolos.

Se caracteriza por su habilidad para producir inclusiones parasporales cristalinas durante la esporulación, las mismas que tienen actividad entomopatogénica. Es patógeno para lepidópteros y también hay cepas eficaces contra dípteros y coleópteros y puede ser utilizado para el biocontrol de insectos vectores de enfermedades.

Durante la esporulación produce un cuerpo parasporal conocido como cristal, constituido por proteínas denominadas δ–endotoxinas también llamadas proteínas Cry o Cyt. Se han encontrado δ–endotoxinas activas contra insectos lepidópteros (mariposas), coleópteros (escarabajos), dípteros (mosquitos), himenópteros (hormigas), ácaros y también contra otros invertebrados como nematodos, gusanos planos y protozoarios (Soberón & Bravo 2007).

Diferentes cepas de Bt son específicas para distintos receptores de la pared intestinal de determinados insectos. La toxicidad de Bt depende del reconocimiento de los receptores y el daño del intestino por la toxina sucede cuando se une al receptor. Cada especie de insecto posee diferente tipo de receptor que solo funciona con ciertas proteínas de la toxina. Esto es una ventaja para los insectos benéficos que no se ven afectados por las cepas seleccionadas de Bt (Paul 2007).

Cuando las larvas de un insecto susceptible ingieren las toxinas dejan de alimentarse, sufren parálisis del intestino, diarrea, parálisis total y finalmente la muerte.

Se han conseguido buenos resultados en la lucha contra orugas, mariposa blanca de la col, mariposa de la alfalfa, taladro del maíz y oruga del nogal. El uso de Bt en la agricultura y en el control de mosquitos transmisores de enfermedades ha tenido éxito debido a su especificidad frente al insecto blanco permaneciendo inocuo para mamíferos, otros invertebrados e insectos benéficos, así como al escaso desarrollo de resistencias.

El uso racional de Bt permite contar con una alternativa amigable con el ambiente evitando la exposición de los agricultores a agentes químicos que dañan su salud.

Bacillus sphaericus

Es una bacteria aerobia estricta, común en todo el mundo en ambientes terrestres y acuáticos, más activa que Bt contra las larvas de ciertas especies importantes de mosquitos (Culex y Anopheles). La actividad insecticida de sus cepas bacteria parece estar casi exclusivamente limitada a las larvas de mosquitos y no afecta a muchos otros insectos.

Algunas cepas de B. sphaericus crecen bien en materia orgánica en descomposición en aguas contaminadas, lo que no es raro pues es el hábitat favorable para su insecto hospedero.

Presenta colonias blancas, pequeñas, redondas, brillantes y lisas que no se dispersan en la caja. Algunas cepas también producen esporas y cuerpos parasporales dentro del exosporium y son patógenas para larvas de mosquitos. Se las utiliza eficazmente en el control de crisálidas del escarabajo del Japón y en larvas de mosquito.

  1. sphaericus produce cristales que son toxinas proteicas que actúan de manera similar a Bt. Se trata de 2 proteínas que por sí solas no son tóxicas para las larvas: se requieren las dos para la toxicidad por lo que se las llama toxinas binarias. B. sphaericus, es utilizada para eliminar mosquitos en letrinas. La OMS está interesada en desarrollar formulaciones de esta bacteria como larvicida.

Bacillus popilliae

Es un patógeno de varios escarabajos y a diferencia de Bt y B. sphaericus no produce toxinas. Cuando la bacteria es ingerida por el insecto invade el homocele, se multiplica rápidamente durante dos días y mata a la larva en el proceso. Al morir la larva, la bacteria pasa de la fase vegetativa a la fase de esporulación y de esta forma es muy persistente en el suelo.

Este organismo es un patógeno obligado, de manera que la única forma de obtener esporas para uso comercial es cultivar la bacteria en larvas del escarabajo japonés. Esta forma de producción sirve para el control del escarabajo en plantas ornamentales y canchas de césped.

Descripción de los biocontroladores a base de hongos entomopatógenos

Beauveria bassiana

Se trata de un hongo imperfecto, entomopatógeno, perteneciente a la clase Deuteromycetes y al orden Moniliales, aprófito facultativo y se encuentra en el suelo en muchas partes del mundo. Es el agente causal de la muscardina blanca de los gusanos de seda. Su crecimiento es relativamente lento. Se lo puede aislar del suelo, restos vegetales e incluso de insectos infectados. También ha sido reportado como endófito del maíz, tomate, papa, algodón, entre otros.

Inicialmente crece con aspecto algodonoso blanco y luego se torna amarillento o rosa pálido volviéndose pulverulento y de color crema. El reverso es blanco o amarillo pálido.

El mecanismo de infección de B. bassiana (Bb) es similar al de los entomopatógenos descritos anteriormente e incluye una fase de adherencia, germinación, penetración y esporulación. Durante el proceso de penetración del hongo se producen una variedad de toxinas, siendo la más conocida la beauverina, un dipéptido de N-metilfenilalanina y ácido 2-hidroxivalérico que actúa sobre la membrana modificando su permeabilidad y causando finalmente la muerte. Bb produce además metabolitos secundarios como beauveriloides, bassianolide, isarolide y enniatinas, que acentúan y aceleran el proceso de infección, así como el antibiótico oosporeína de color rojo intenso para combatir las bacterias del tracto intestinal del insecto (Lacey 1997).

La muerte ocurre aproximadamente 72 horas después de haber sido tratado con una dilución conidial, dependiendo de la cantidad de esporas, de la especie, del tamaño y de la edad del insecto. Durante la fase infectiva este presentará pérdida del apetito, decoloración del integumento, hinchazón, flacidez, falta de movilidad hasta parálisis y finalmente morirá y se momificará.

Bb solo afecta a insectos plaga, es altamente específico y rara vez hace daño a animales o humanos, por lo que se lo considera un biocontrolador seguro (se ha reportado un caso de infección humana en un paciente con sistema inmune deprimido). Ataca a grillos, moscas blancas, pulgones, áfidos, trips, saltadores, piojos harinosos, escamas algodonosas, chicharritas, barrenadores, defoliadores de gramíneas, escarabajos defoliadores y chinches.

Metarhizium anisopliae

Es un hongo que tiene la capacidad de adaptarse a diferentes condiciones ambientales y por lo tanto habita en todo. De forma natural causa enfermedad a más de 200 especies de insectos de diferente orden. Produce la muscardina verde, llamada así por el color verde olivo de sus esporas.

  1. anisopliae es un hongo deuteromicete perteneciente a la familia Moniliaceae, que se puede desarrollar en coleópteros de la familias Elateridae y Curculionidae. Produce micelio blanco o amarillo y columnas de conidias verdes que se unen formando típicos bloques muy compactos. Al reverso es ligeramente amarillo mostaza.

Es posible realizar su aislamiento a partir de suelo, insectos colonizados o sedimentos de río. Puede estar asociado a nematodos, organismos saprófitos y detritos orgánicos. Al llegar al insecto, las esporas se unen y germinan, buscan un lugar para penetrar y crecen rápidamente dentro del individuo para finalmente producirle la muerte.

Durante la infección el hongo produce blastosoras y micelio que reducen las defensas celulares del insecto. De M. anisopliae se han aislado dos grupos de toxinas: las destruxinas (depsipéptidos cíclicos) de las que se conocen 28 diferentes y las citocalacinas de las que se conocen 3, las mismas que determinan la toxicidad y virulencia diferencial entre aislamientos contra algunos insectos (Rodríguez del Bosque & Arredondo 2007). Las primeras actúan en las membranas de las mitocondrias y el retículo endoplásmico del músculo del insecto y lo paralizan. Se cree que las citocalacinas inhiben su respuesta inmune (Wainwright 1992).

Las toxinas provocan alteraciones en varios organelos, paralizan las células o causan un mal funcionamiento del intestino medio, del tejido muscular y los hemocitos. En el caso de los insectos la destruxina inhibe la acción de la fenoloxidasa, produce cambios patológicos en el hemocele, tiene acción histolítica y produce bloqueo mecánico digestivo.

  1. anisopliae produce destruxinas A, B y E en cantidades significativas. Esta última es activa contra especies de áfidos, mariposas y larvas de mosquitos.

Lecanicillium lecanii (antes Verticillium lecanii)

Lecanicillium lecanii es patógeno de áfidos, moscas blancas, cóccidos y aleuródidos, pero se ha visto que también tiene actividad contra hongos fitopatógenos, por lo que podría tener el papel dual de entomopatógeno y micopesticida (Gasani y otros 2010). Es un hongo de distribución mundial, saprofítico y sus esporas pueden sobrevivir un período largo en el suelo.

Pertenece a la división Deuteromycota, clase Hyphomycetes. Esta especie está formada por un complejo biotipo y distintas cepas que difieren ligeramente en su apariencia externa y por tener diversos hospedantes. Sus colonias son compactas, blanquecino-amarillentas con reverso amarillo.

  1. lecanii es muy útil para combatir áfidos resistentes a pesticidas. Para utilizarlo, en ocasiones se induce el movimiento de los áfidos con la feromona de alarma de áfidos (E)-β-farnaescena que los estimula a moverse alrededor como si estuvieran recibiendo un ataque. De esta manera los áfidos recogen un gran número de esporas aumentando las posibilidades de infección y su control (Wainwright 1992).

El hongo puede penetrar directamente a través de la cutícula. Su micelio produce una toxina llamada ciclo depsipéptido bassianolide, al igual que otras toxinas insecticidas como el ácido dipicolínico, el ácido oxálico, el ácido hidroxicarboxílico y ciclosporina. La actividad de L. lecanii depende de la cepa del hongo. Las cepas con esporas pequeñas infectan a los áfidos, mientras que aquellas con esporas grandes infectan a la mosca blanca. Ciertas cepas también han sido reportadas como controladoras de la roya.

Isaria fumosorosea (antes Paecilomyces fumosoroseus)

Este hongo entomopatógeno ha sido observado en diferentes tipos de suelo a muy bajas densidades (Bolckmans y otros 2005). Se lo ha citado como posible agente de control biológico para insectos de 25 familias distintas, incluyendo 41 especies (Smith 1995). Su ciclo de vida consiste en las siguientes etapas: adhesión de las conidias o blastosporas al huésped, germinación, penetración, crecimiento vegetativo y conidiogénesis. En la mosca blanca el hongo crece y se desarrolla rápidamente en todos los estadios, completando su ciclo de vida a las 120 horas bajo condiciones de campo (Osborne & Landa 1992). En medio de cultivo sintético las colonias de I. fumosorosea crecen de manera moderada cuando son incubadas a 24 °C (25–30 mm de diámetro a los 7 días y 50–65 mm a las 2 semanas) (Galán 2012).

fumosorosea produce beauvericín, beauverolide y ácido piridino-2-6- dicarboxílico, productos que alteran el transporte de cationes a través de la membrana celular (Rodríguez del Bosque & Arredondo 2007).

Paecilomyces lilacinus

Es un hongo utilizado para el control biológico de nematodos. Parasita y digiere huevos del nematodo Meloidogyne spp., así como quistes de nematodos Globodera spp. y Heterodera spp.

Su distribución es mundial y se encuentra especialmente en climas cálidos. Su hábitat comprende el suelo, las masas gelatinosas de huevos de nematodos agalladores y los quistes de nematodos.

Se caracteriza por ser un hongo algodonoso de colores vistosos como rosa, rojo o púrpura cuando ha esporulado.

La infección se produce al penetrar la hifa ya sea en la matriz gelatinosa de los nematodos formadores de agallas o en la vulva o el cuello abierto de los quistes. Al entrar en contacto con los nematodos parasita las hembras y sus huevos, a los cuales les causa deformaciones con la colaboración de enzimas líticas. Además produce destrucción de ovarios y reducción de la eclosión. Una vez que el hongo penetra en el huésped a través de la cutícula y llega al hemocele, produce toxinas que afectan los sistemas nerviosos y causa deformación en el estilete de los nematodos que sobreviven, lo que permite reducir el daño que estos causan y sus poblaciones. Al parasitar las larvas y los huevos provocan contracción y/o destrucción del embrión, pérdida de movimiento en las larvas y vacuolización interna en larvas del primer estadio.

Hay que extremar los cuidados al usar este hongo pues se han reportado infecciones humanas en ojos, pulmones, piel, corazón y vagina. El peligro se presenta para el personal que trabaja en laboratorios y plantas de producción y para quien lo aplica en el campo.

Descripción de los biocontroladores entomopatógenos a base de virus

Baculovirus phthorimaea

Dentro de los métodos de control que se han desarrollado para las polillas de la papa (Phthorimaea operculella y Symmetrischema tangolias) se encuentra el control cultural: el buen uso y manejo de prácticas culturales, el uso de feromonas sexuales con fines de monitorear la población y el empleo de baculovirus para el almacenamiento de semilla.

El virus granulosis de Phthorimaea operculella (PoVG) es un patógeno que afecta el desarrollo larval de la polilla de la papa. Las larvas enfermas, de color blanco lechoso, son más lentas, se alimentan menos, no logran empupar y mueren entre 12 y 21 días después de haber ingerido el virus. Este patógeno es multiplicado en forma masiva en una crianza de polilla de la papa para obtener el mayor número de larvas enfermas.

Se lo puede formular de manera artesanal utilizando larvas enfermas de la polilla de la papa, talco (silicato de magnesio), fijador y agua. La dosis recomendada es de 5 kg por cada tonelada de papa a tratar, con lo cual se protege el tubérculo de la infestación por 4 meses en condiciones de almacenamiento.

Virus de la Poliedrosis Nuclear

Las larvas afectadas por VPN suelen volverse blanquecinas y granulares u oscuras. A menudo cuelgan del ápice de las ramas de las plantas o de las hojas. El esqueleto queda licuificado y es quebrado fácilmente exponiendo los poliedros infecciosos al medioambiente, afectando así a otros insectos.


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