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martes, 30 de noviembre de 2010

HONGOS ENTOMOPATÓGENOS, ALTERNATIVA EN EL MANEJO DE INSECTOS PLAGA



INTRODUCCIÓN
Los hongos constituyen un grupo taxonómico diverso que se asocia a insectos y ácaros, y ocupan los diferentes nichos donde habitan los artrópodos (Carruthers y Hural 1991). Los hongos entomopatògenos se han desarrollado como una importante estrategia dentro del contexto de manejo integrado de insectos plaga (Roy et al., 2006; Feria y Wraight, 2007; Khachatourians, 2008). Durante las últimas décadas ha habido importantes avances en el desarrollo de bioinsecticidas formulados con hongos (micoinsecticidas) para el control de insectos y ácaros en ambientes agrícolas, urbanos, forestales y acuáticos (Faria y Wraight, 2007). El enfoque de la investigación en las últimas décadas ha seguido dos variantes: a) Biología molecular, genómica y proteomica de los hongos entomopatògenos y b) el uso práctico de los hongos en sistemas de manejo de plagas.
Las enfermedades causadas por los hongos entomopatògenos (micosis) son muy comunes, con amplia distribución, y en muchas ocasiones pueden llegar a regular o causar una lata mortalidad en la población de insectos susceptibles, observándose epizootias espectaculares (Roberts y Humber, 1981; Roberts, 1989; Roberts et al., 1991). Esto ha ilustrado el potencial que tienen los hongos, y estimulando el desarrollo de diversos proyectos de investigación a nivel academia e industria con fines de exportarlos como micoinsecticidas.

TAXONOMÍA
El término entomopatògenos es generalmente utilizando para referirse a los hongos causantes de enfermedad. Dentro de estos pueden encontrarse algunos hongos considerados como altamente patógenos y oportunistas (Tanada and Kaya, 1993). Los hongos entomopatògenos se encuentran virtualmente en todos los grupos taxonómicos.
La mayoría de los hongos entomopatògenos con potencial para el control de insectos se encuentra en el reino Eumycota representados por los principales divisiones Zygomycota, Ascomycota y Basidiomycota se encuentra el orden Entomophthorales.
Las especies más importantes de los hongos entomopatògenos se encuentran en el orden de los Hypocreales, filum Ascomycota.

PROCESO DE INFECCIÓN
Infección: La relación y respuesta del patógeno a su hospedero tiene a ser crítica dictando la secuencia de eventos que culminan en una exitosa infección. La invasión del hospedero, directamente a través de la cutícula, partes bucales, membranas intersegmentales, o a través de los espiráculos, sitios donde existe alta humedad que promueve la germinación de las esporas y permite la penetración de las hifas, constituye el principal aspecto de la patogénesis. Se considera que estos microorganismos patógenos actúan por contacto ya que las unidades infectivas, esporas adhieren a la superficie de la cutícula a través de fuerzas hidrófobas debido a la presencia de proteínas ricas en cisteínas llamadas hidrofobinas (Charnely, 1997; Kershaw y Nicholas, 1998; Jeffs et al., 1999). Una vez en contacto con la cutícula el hongo germina, produce un tubo que empieza a deslizarse sobre la cutícula buscando puntos que faciliten su penetración (Richelme et al., 1998). La penetración es ayudada por la formación de células apresiorales que ejercen presión física sobre el exoesqueleto, además de la producción de enzimas, como proteinazas, quitinazas, lipasas, esterazas que degradan la cutícula (St. Leger, 1993; Ferron et al., 1991). La formación de apresorios dependerá del tipo de substrato o del tipo de hongo, este funciona para asegurar la adhesión a la cutícula y al mismo tiempo, la penetración que es favorecida por efecto de la presión hidrostática y la formación de clavijas que favorecen la penetración de la cutícula del hospedero (St Leger et al., 1989).
Durante el proceso de invasión los tubos germinativos obedecen a cambios bioquímicos o procesos adaptativos y diferenciación celular. El hongo atraviesa la espicutícula, forma placas que van invadiendo y destruyendo los diferentes estratos. Una vez adentro del hemocele la colonización del hospedero se realiza por medio de blastosporas y del micelio (Leger et al., 1991). El hongo invade la hemolinfa, en cuyo caso la muerte es el resultado de una combinación de daños mecánicos producidos por el crecimiento del hongo, desnutrición y por la acción de metabolitos secundarios o toxinas (Gillespie y Claydon, 1989; Roberts, 1989; Kershaw et al., 1999; Chul Kang et al., 1999).
En la degradación de la cutícula intervienen enzimas, las que responden de manera diferenciada debido a la mezcla compleja de componentes de la cutícula de los insectos.
Toxinas: Los hongos sintetizan metabolitos con acción toxica, identificados a partir de los filtrados del cultivo de hongos o mediante la inyección en lepidópteras y dípteros (Samuels, 1998; Vey et al., 1991). Algunas toxinas son clasificadas dentro de los depsipeptidos cíclicos como la Beauvericina, además del basianolide, producto que altera el transporte de cationes a través de la membrana celular. Las toxinas provocan alteraciones en varios órganos, paralizan las células o causan un mal funcionamiento del intestino medio, tubo de malpagio, tejidos musculares y hemocitos. El efecto inhibitorio sobre los elementos celulares de la hemolinfa, impiden la actividad fagocítica de los plamatocitos y permite la rápida multiplicación del hongo reduciendo la habilidad del insecto para defenderse. Poco después de la muerte del hospedero, y bajo condiciones favorables, las hifas emergen del cadáver, producen células conidiogenas y ocurre la esporulación sobre la superficie del hospedero. Las conidias, unidades de dispersión e infección, son diseminadas por el viento, la lluvia y por el insecto hospedero. Cada insecto infectado constituye un foco de infección para otros individuos de la población.

SELECCIÓN DE HONGOS ENTOMOPATÓGENOS
Dentro de los hongos entomopatògenos se encuentran especies que presentan un amplio rango de hospederos dentro de los diferentes órdenes de los artrópodos. Se ha observado que las especies tienen características diferenciales, se encuentran patotipos o razas que aunque presentan una morfología similar, tienen diferente rango de hospedero (Mavridou y Typas, 1998; Cantone y Vandenberg, 1998; Glare y Inwood, 1998). La selección de una raza o aislamiento debe tomar en cuenta la especie susceptible así como el estado de desarrollo del hospedero. La patogenicidad una habilidad cualitativa del patógeno para causar enfermedad es determinada por factores relacionados con el hospedero, la fisiología del hongo y el medio ambiente (Shapiro et al., 2005).

INTERACCIÓN HOSPEDERO-PATÓGENO-AMBIENTE
El porcentaje de infección o mortalidad resultante está ampliamente gobernado por el estado susceptible del hospedero, la dosis y virulencia del patógeno, el método de aplicación y factores ambientales como la temperatura, humedad, velocidad del viento y estructura de la vegetación. En la mayoría de los insectos la principal ruta de infección ocurre por contacto directo del inoculo, sin embargo puede ocurrir una segunda ruta de infección, en el caso de los adultos esto ocurre al estar en contacto con los residuos o deriva de la aspersión que permanece sobre la vegetación. Existe además la posibilidad de una transmisión horizontal del patógeno producido en individuos infestados, por cualquiera de las vías antes mencionadas, con otros individuos de la población. La dinámica de esta fase es gobernada por los factores bióticos que relacionan la edad específica del insecto hospedero y características de comportamiento hospedero y patógeno, así como factores abióticos que tienen en particular influencia sobre procesos fisiológicos y bioquímicos en la interacción.

PATÓGENO
Los microorganismos considerados como agentes de control microbiano, cumplen una serie de atributos que sirven como fundamentos para su selección. Dentro de estos atributos se cuenta: 1. Rango de hospedero, desde el punto de vista comercial; 2. Virulencia, capacidad de producir enfermedad en términos de grado o velocidad de daños en el insecto; 3. Eficiencia en la transmisión, esta es una característica importante cuando de que el entomopatògeno se establezca, persista y colonice el hábitat del insecto plaga; 4. Dispersión, característica que permite al entomopatógeno distribuirse en el hábitat del hospedero; 5. Persistencia de las conidias es baja ya que estos son susceptibles a la radiación, particularmente a los rayos ultravioleta (UV). Sin embargo pueden persistir en el ambiente ya sea en el cuerpo de los insectos infestados o bien gracias a la presencia de estructuras de resistencia; 6. Los hongos son ambientalmente seguros, en general los entomopatògenos son seguros para otros organismos y para el ecosistema donde son liberados; 7. Los entomopatògenos son competitivos con otras prácticas de control, considerando su efectividad, costo de producción y seguridad al ambiente.

HOSPEDERO.
Existen diferencias en susceptibilidad entre insectos hospederos y sus estados de desarrollo. Los insecticidas microbianos son mas efectivos cuando son aplicados sobre poblaciones de larvas pequeñas, en generaciones discretas, con baja densidad. Cuando los insectos se reproducen rápidamente y en altos números es difícil obtener un nivel aceptable de control. Cuando los insectos son sésiles, como las escamas, las ninfas de la mosquita blanca, que permanecen expuestos durante su desarrollo, son más susceptibles de ser manejados con los insecticidas microbianos que los insectos motiles o aquellos que parte de su vida permanecen ocultos, por lo que es necesario conocer la biología y distribución de los insectos hospederos. Si se trata de una plaga directa el control microbiano tiene más éxito.
Ambiente: Los factores ambientales que influyen en la actividad de los hongos entomopatògenos pueden dividirse en abióticos y bióticos. Entre los factores abióticos se encuentra la temperatura la cual afecta directamente el proceso de desarrollo de la enfermedad, así como el desarrollo del huésped (De Cross y Bidochka, 1999); la humedad, factor esencial para la germinación y dispersión de las esporas de la mayoría de los hongos, el viento, la lluvia que actúan como agentes importantes de dispersión; la iluminación, principalmente la luz solar constituye el factor mas detrimental. El efecto directo de la radiación solar, específicamente los rayos UV, causan alteraciones que pueden reducir la persistencia de los hongos (Ignoffo, 1992; Inglish et al., 1993).
Factores Bióticos: Los parásitos, son organismos que favorecen la dispersión y completan la actividad de los microorganismos entomopatògenos; la planta hospedera juega un importante papel en las relaciones tritróficas (planta-hospedero-entomopatógeno), ya que muchas situaciones producen sustancias con características fungistáticas, antibióticas que afectan a los hongos entomopatògenos. La susceptibilidad de los insectos varía entre instares, por ejemplo los huevecillos de la mosca blanca son menos susceptibles a la infección por hongos Anamorfos Hypocreales, comparados con el estado de ninfa.

MICOINSECTICIDAS
Actualmente los biopesticidas son productos que pueden integrarse a las estrategias de manejo de plagas, esto debido a que son seguros desde el punto de vista se protección ambiental. Para que estos biopesticidas puedan ser utilizados ampliamente en la agricultura como una estrategia viable, deben cubrir diferentes expectativas: ser productos formulados, estandarizados, tener alta persistencia en almacén, alta eficacia, costos comparables a los insecticidas y fáciles de usar. Sin embargo , los micopesticidas, formulados con hongos entomopatògenos difieren de los agroquímicos en diversos aspectos, en primer lugar estos están formulados con organismos vivos, por lo que existen problemas de producción, formulación, estabilidad y almacenaje, además de usos como agentes de control puede ser totalmente diferente de los agroquímicos que pretenden reemplazar (Chapple et al., 1996). La aplicación de conidias produce una respuesta diferente a los insecticidas, ya que todas las dosis parecen matar, es más conveniente medir el tiempo que tarda en matar que los niveles de dosis letal (Bateman, 1994).
La necesidad por la alta humedad relativa para que se inicie la enfermedad siempre ha sido considerada como la principal limitante en el uso de los hongos para el control de insectos. La inclusión de substancias que retengan humedad en formulaciones acuosas y el uso de formulaciones aceitosas pueden ayudar a vencer los requerimientos durante la germinación de alta humedad ambiental.
La temperatura, principal factor limitante para los hongos entomopatògenos, sin embargo las limitaciones térmicas no solo son resultado de las condiciones ambientales, sino de la termorregulación del hospedero. Es por ello importante comparar los requerimientos térmicos del agente de control microbiano con las condiciones  esperadas en el ambiente donde se realizara la aplicación.

ESTRATEGIAS DE MANEJO
Las epizotias causadas por los hongos entomopatògenos en forma natural sobre plagas agrícolas, a menudo ocurren en la forma tardía para tener valor económico. La aplicación de inoculo puede acelerar el proceso de enfermedad. Cuando este resulta en una dispersión secundaria de la enfermedad, el proceso es denominado aumento inoculativo, de otra manera la estrategia es denominada aumento inundativo. Si el aumento consiste en la liberación del hongo en una situación donde la micosis no ocurre en forma natural entonces este es referido como insecticida microbiano o micoinsecticida (Tanada y Kaya, 1993).
Los enemigos naturales, pueden ser empleados bajo tres amplias estrategias de control biológico clásico, aumento y conservación. Existen diverso ejemplos que muestran el desarrollo de estas estrategias de manejo de los hongos entomopatògenos, sin embargo la mayor énfasis se ha puesto en la estrategia de aumento inundativo (Wraight y Carruthers, 1998).
Control biológico clásico. En general, el control biológico clásico ha sido exitoso en programas de control de insectos permitiendo un control a largo plazo, sostenible y económico. Con hongos entomopatògenos, existen dos ejemplos de control biológico y clásico, en el se involucra los hongos entomoftorales.
Aumento (Inundación), estrategia a corto plazo, en este caso un gran número de conidias son liberados esperando controlar de manera relativamente rápidamente la población plaga. El hongo es aplicado de manera similar que un insecticida químico. Algunos agentes microbianos no se establecen ni se incrementan (reciclan) en el ambiente para reducir subsecuentes infestaciones plagas, es por ellos que requieren ser aplicados cada vez que la población sobrepasa el umbral de daño económico. Los hongos Hyphomycetes tiene un alto potencial como agentes de control biológico en forma de inundativa, ya que ellos son fáciles de producir masivamente y formular para ser aplicados con equipo convencional.
Autodiseminación. El método comúnmente usados para la introducción de los hongos entomopatògenos, particularmente los hifomicetos, es a través de inundaciones. Sin embargo la mayoría de los hongos entomoflorales son relativamente difíciles de producir y las conidias tienen vida corta, haciendo las inundaciones difíciles o imprácticas. El desarrollo de otras estrategias de introducción como la autodiseminación , se ha vislumbrado como alternativa viable para la diseminación de hongos entomoflorales como Zoophthora radicans y Pandora  blunkii en poblaciones de la palomilla dorso de diamante en el cultivo de crucíferas. La auto diseminación se basa en el uso de atrayentes sexuales hacia los que los hospedero es atraído a una trampa, la cual es contaminada con el hongo, los adultos al estar en la trampa se contaminan con las esporas del hongo. Las esporas son diseminadas por el insecto una vez que este ha dejado la trampa. La idea es incrementar la cantidad de inoculo, establecer epizootias tempranas, reduciendo la cantidad del hongo (Pell et al., 1982; Hajek et al., 1995). Estudios sobre ecología, virulencia, persitencia y transmisión entre hospedero, han sido la pauta para el desarrollo de trampas y evaluaciones en pequeña escala (Pell et al., 1993ª, 1993b; Furlong et al., 1995).
Conservación. Esta estrategia considera la manipulación del medio ambiente (manejo cultural) para favorecer la persistencia, e incremento de microorganismos que ocurre en forma natural o introducidos. La conservación se logra a través de diseños de cultivos en los que la diversificación vegetal es frecuentemente la clave de la regulación.
MIP. Los micoinsecticidas pueden ser compatibles con otras prácticas de control. Diversos estudios de laboratorio han demostrado que los fungicidas, herbicidas e insecticidas pueden prevenir la germinación y el desarrollo del hongo in vitro. Sin embargo, el control de plagas con micoinsecticidas no se ve afectado por la aplicación de pesticidas, si no se aplican en forma simultánea (Anderson y Roberts, 1993). Sin embargo estudios de campo permitirán determinar la compatibilidad o incompatibilidad de los micoinsecticidas con otros plaguicidas. A pesar de que los hongos en muchos de los casos pueden constituir una estrategia de manejo por ellos mismos, estos son considerados como una herramienta en armonía con las diferentes técnicas empleadas en esquemas de manejo integrado (Lacey y Gottel, 1995).

APLICACIÓN
Las condiciones ambientales favorables pueden ocurrir temprano por la mañana o durante la tarde, por lo que se recomienda aplicar durante periodos del día. El método de aplicación depende de la naturaleza del inoculo y del nicho del insecto plaga. Conidias o blastosporas de Beauveria, Paecilomycetes, Lecanicillium, Metarhizium, etc. Pueden ser suspendidos en líquidos mezclados con polvos y asperjados con equipos convencionales. Las esporas hidráulicas de alto volumen, principalmente con boquillas de abanico o de cono hueco montado en tractores con aguilones, o aspersoras de mochila son usadas para aplicar esporas en áreas extensivas. Sin embargo se ha determinado importantes deficiencias en estos métodos de aplicación, relacionadas principalmente a pérdidas debidas a: deriva, intersección del follaje de otras plantas; pobre retención de aspersión tendiendo a caer al suelo; pobre o mala distribución de la aspersión.
La mayoría de los materiales de contacto con los micoinsecticida, requiere ser asperjado  directamente sobre el área a tratar. Por ejemplo, Beauveria aplicado contra la mosquita blanca, debe ser colocado en el envés de las hojas donde se encuentran las ninfas. Recientes desarrollos han ayudados en la modificación del equipo existente para incrementar la eficiencia en deposición, obtención de gotas más pequeñas mientras se reduce la capacidad de deriva. Para la mayoría de las aplicaciones , el procedimiento mas indicado es ajustar la pulverización de tal forma  que proporcione la mayor parte de las gotas en el rango de 200 a 300 micrones. Las gotas inferiores a 150 micrones no proporcionarán una cobertura de pulverización adecuada a los volúmenes prácticos del portador.

FORMULACIÓN
Diseñar formulaciones agroquímicas para lograr una óptima actividad biológica es relativamente nuevo. Es sorprendente como se puede lograr mayor actividad de un producto tan solo mezclado en el tanque el pesticida con adherentes. La naturaleza de la formulación varía entre compañías, sin embargo cuando hablamos de agentes microbiales producidos a nivel “cottage” estos presentan mayores variaciones ya que no tienen una formulación adecuada, y requieren de una protección contra el efecto de la desecación y la radiación (UV) durante y después de la aplicación. La protección de las conidias se logra mediante la mezcla de adherentes-dispersantes de tipo aceitoso o aquellos que facilitan que el ingrediente activo quede encapsulado, esto permite que las gotas finas impacten y persistan sobre los insectos que se desean controlar.
Los micoinsecticidas se ha desarrollado porque no son contaminantes y además tienen un bajo impacto sobre otros insectos no blancos y sobre el ambiente. Estos pueden favorecer la biodiversidad en áreas naturales o semi-naturales, pueden evitar la presión del público en ciertos cultivos que deben cumplir con altos estándares ecológicos y toxicológicos, pueden ser utilizados en sustitución de aplicaciones de insecticidas no satisfactorios, en situaciones donde baja toxicidad a mamíferos es crucial, y como componentes de estrategias de manejo integrado (MIP), donde la preservación de otros enemigos naturales es importante. Investigación realizada con diferentes plagas agrícolas ha permitido el desarrollo de los micoinsecticidas como productos sustentables. Los avances sobre aspectos epizootiológicos, producción masiva, métodos de aplicación, formulación y mecanismos de patogénesis sugieren un futuro prometedor para los hongos entomopatògenos en el control de plagas y de ácaros e insectos.
Raquel  Alatorre Rosas
Colegio de postgraduados de Fitosanidad
Estado de México.