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Avances hacia un control de plagas más sostenible

Investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) en colaboración con la Universidad de Gante han combinado técnicas biológicas y moleculares para estudiar en profundidad los efectos de los insecticidas sobre los insectos con el objetivo de que no afecten negativamente a organismos beneficiosos para los cultivos.


FUENTE | UPM - mi+d
04/02/2013
 
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Este estudio ayudará a mejorar el diseño de técnicas de protección integrada de cultivos ya que la combinación de los ensayos biológicos con técnicas moleculares permite, entre otras cosas, diseñar tratamientos químicos que minimicen los efectos ecotoxicológicos no deseados siendo así más respetuosos con el medio ambiente.

En concreto, los investigadores de la ETSI de Agrónomos de la UPM en colaboración con la Universidad de Gante (Bélgica) han determinado la secuencia del receptor de la hormona de la muda de varios insectos (tanto nocivos como beneficiosos) para intentar comprender los efectos de insecticidas que actúan imitando dicha hormona. Para ello han combinado ensayos biológicos y técnicas moleculares. Estudios similares a este contribuyen a un diseño de moléculas insecticidas más eficiente y eficaz, que controlen las plagas contra las que van dirigidas respetando a la fauna auxiliar presente en los cultivos; de esta forma este tipo de tratamientos pueden enmarcarse en las prácticas permitidas dentro de la protección integrada de cultivos.

Adulto de Bactrocera oleae Rossi recién emergido
Imagen 1. Adulto de Bactrocera oleae Rossi recién emergido
(Autora: Paloma Bengochea)

Las técnicas de protección integrada de los cultivos tratan de dar solución a los problemas provocados por las diferentes plagas, enfermedades y malas hierbas de la manera más respetuosa posible con el medio ambiente. En el caso de los tratamientos químicos debe garantizarse que los productos que se utilizan no afecten negativamente a los organismos beneficiosos que se encuentran en los cultivos (tanto insectos que se alimentan o se desarrollan sobre otros insectos como polinizadores). Por ello es imprescindible estudiar no sólo la eficacia de los fitosanitarios en el control de los organismos contra los que van dirigidos, sino también los efectos ecotoxicológicos de los mismos sobre otros organismos que pueden encontrarse en los cultivos.

Hembra adulta del parasitoide Psyttalia concolor Szèpligetti
Imagen 2. Hembra adulta del parasitoide Psyttalia concolor Szèpligetti
(Autora: Paloma Bengochea)

Los insecticidas existentes en el mercado son de muy diversa índole. Aunque sus formas de actuar sobre los insectos son variables y se han ido diversificando con el tiempo, destacan dos grandes grupos: los que actúan sobre el sistema nervioso de los insectos y los que inciden sobre el desarrollo o la regulación hormonal y el comportamiento. A este último grupo pertenecen algunos insecticidas que mimetizan la hormona que desencadena el proceso de la muda de los insectos, denominados ecdisteroides. Estos compuestos se caracterizan por ser altamente específicos contra grupos taxonómicos muy concretos pero inocuos para el resto. Los investigadores de la UPM en colaboración con los de la Faculty of Bioscience Engineering de la Universidad de Gante han estudiado los efectos que varios ecdisteroides tienen sobre diferentes insectos: la mosca del olivo, Bactrocera oleae (Rossi), plaga principal del olivar mediterráneo y dos enemigos naturales: el himenóptero Psyttalia concolor (Szépliguetti), uno de los parasitoides de la mosca del olivo, y el chinche depredador Orius laevigatus (Fieber), muy utilizado en el control biológico en invernaderos.

 Configuración tridimensional del dominio LBD receptor de ecdisona de Orius laevigatus (de colores) y simulación del acoplamiento de una molécula de insecticida en el mismo
Imagen 3. Configuración tridimensional del dominio LBD receptor de ecdisona de Orius laevigatus

El estudio 1,2,3 se abordó desde dos perspectivas: la biológica y la molecular. Los ensayos biológicos se realizaron en el laboratorio, exponiendo a los insectos a superficies tratadas con los productos o haciéndoselos ingerir. De esta forma se pudo determinar si los compuestos analizados resultaban tóxicos o no, cuál es la ruta más efectiva de entrada dentro del cuerpo del insecto, así como cuantificar su toxicidad. La parte molecular consistió en la secuenciación del receptor de la ecdisona (hormona de la muda) de estos tres insectos. Una vez que se dispone de la secuencia de aminoácidos de la proteína, mediante distintos programas informáticos, se construye un modelo teórico tridimensional de la misma. Como la secuencia tridimensional del insecticida es conocida, se comprueba si éstas moléculas "encajan" en la configuración tridimensional del receptor de la ecdisona. En insectos susceptibles, las moléculas del insecticida se unirán a la proteína receptora sustituyendo a la ecdisona, y en consecuencia, afectando al normal desarrollo de los mismos.

Gracias a estas técnicas moleculares, una vez que se ha secuenciado la proteína de un insecto, puede hacerse un screening de aquellas moléculas que van a ejercer alguna acción sobre él. De esta forma, pueden evitarse algunos ensayos con insectos vivos, que resultan más laboriosos y costosos. En el caso de las plagas, cuando se comprueba que algún insecticida ejerce cierto efecto (menor que el deseado), disponer de la secuencia de la proteína receptora puede servir de base para el desarrollo de nuevas moléculas insecticidas similares a la que ha causado el efecto. No obstante, en algunos casos, a pesar de que la unión molécula de insecticida-receptor sea efectiva, pueden existir también diversos mecanismos desconocidos de eliminación del compuesto químico antes de alcanzar su objetivo, que hacen necesario realizar los ensayos de laboratorio mencionados en primer lugar. En los insectos estudiados se comprobó que, en el caso de los enemigos naturales, Psyttalia concolor y Orius laevigatus, los ecdisteroides resultaron inocuos en los ensayos de laboratorio, verificándose que estas moléculas no se acoplaban al receptor de la ecdisona. Para la mosca del olivo, el único compuesto que causó cierta mortalidad, mostró un mejor acoplamiento.


1BENGOCHEA, P.; CHRISTIAENS, O.; AMOR, F; VIÑUELA, E.; ROUGE, P.; MEDINA, P; SMAGGHE, G. 2012. "Insect growth regulators as potencial insecticides to control olive fruit fly (Bactrocera oleae Rossi): insect toxicity bioassays and molecular docking approach". Pest Management Science DOI 10.1002/ps.3350

2AMOR, F. CHRISTIAENS, O., BENGOCHEA, P., MEDINA, P., ROUGÉ, P., VIÑUELA, E., SMAGGHE, G. 2012. "Selectivity of diacylhydrazine insecticides to the predatory bug Orius laevigatus: In vivo and modeling/docking experiments". Pest Management Science DOI 10.1002/ps.3353

3BENGOCHEA, P.; CHRISTIAENS, O.; AMOR, F; VIÑUELA, E.; ROUGE, P.; MEDINA, P; SMAGGHE, G. 2012. "Ecdysteroid receptor docking suggests that dibenzoylhydrazine-based insecticides are devoid to any deleterious effect on the parasitic wasp Psyttalia concolor (Hym. Braconidae)". Pest Management Science 68(7): 976-985


Pie de foto Imagen 3: Configuración tridimensional del dominio LBD receptor de ecdisona de Orius laevigatus (de colores) y simulación del acoplamiento de una molécula de insecticida en el mismo
Fuente: Amor et al., 2012




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