Evaluación de bioinsecticidas para el control de larvas de Spodoptera frugiperda, en condiciones de laboratorio
Evaluation of bioinsecticides for the control of Spodoptera frugiperda larvae under laboratory conditions
Andrés Ramírez 1 Priscila Bautista2 Richard Molina3 John Pinargote4*
1Universidad Técnica de Cotopaxi, Dirección de Posgrado, Maestría en Sanidad Vegetal, Latacunga, Cotopaxi, Ecuador; 2Universidad Técnica Estatal de Quevedo-(UTEQ), Quevedo, Los Ríos, Ecuador;
3Universidad Técnica de Cotopaxi, Latacunga, Cotopaxi, Ecuador;
4Egresado de la Universidad de Córdoba, Córdoba, España
ARTÍCULO CIENTÍFICO
RECIBIDO: 10 de mayo de 2022 VERSIÓN ACEPTADA: 1 de agosto de 2022
*Autor para correspondencia: john.pinargote2013@gmail.com
UTCiencia Volumen 9(2): 77-88. Mayo - agosto 2022
Resumen
S. frugiperda es la plaga más importante en el maíz, responsable de generar grandes pérdidas. El método de control al que comúnmente incurren los agricultores se basa en portafolios insecticidas que afectan significativamente al ambiente, por lo cual es necesario acudir a opciones más amigables. En virtud de lo anterior, esta investigación tuvo objetivo evaluar la efectividad bio insecticidas con distintas dosis en condiciones de laboratorio. Para el tratamiento de datos se empleó un arreglo factorial 3 x 3 +1 con tres observaciones implementado en un Diseño Completamente al azar, el factor 1 estuvo conformado por bioinsecticidas a base de Azadirachtin, Bacillus thuringiensis y Metarhizium anisopliae, y el factor 2 por las dosis (Alta 3.0 cc/L, Media 2.5 cc/L y Baja 2.0 cc/L). Las variables estudiadas fueron: el número de larvas muertas y la eficacia de los bioinsecticidas en el tercer y quinto estadio. Los resultados alcanzados demostraron que la mayor tasa de mortalidad se presentó con la aplicación de T7 (Bacillus thuringiensis en dosis 3.0) en larvas de S. frugiperda del tercer y quinto estadio con una efectividad 86.7 y 73.3% respectivamente. Por último, se concluyó que todos los bioinsecticidas demostraron una mayor eficacia para combatir larvas de gusano cogollero al emplearse en dosis altas (3.0) que al emplearse dosis medias o bajas.
Palabras claves: bioinsectidas, larvas, maíz, mortalidad, Spodoptera frugiperda
Abstract
S. frugiperda is the most important pest in corn, responsible for generating large losses. The control method commonly used by farmers is based on insecticide portfolios that significantly affect the environment, making it necessary to resort to more environmentally friendly options. In view of the above, the objective of this research was to evaluate the effectiveness of bioinsecticides with different doses under laboratory conditions. For data treatment, a 3 x 3 +1 factorial arrangement was used with three observations implemented in a completely randomized design, factor 1 consisted of bioinsecticides based on Azadirachtin, Bacillus thuringiensis and Metarhizium anisopliae, and factor 2 consisted of the doses (High 3.0 cc/L, Medium 2.5 cc/L and Low 2.0 cc/L). The variables studied were: the number of dead larvae and the efficacy of the bioinsecticides in the third and fifth instar. The results showed that the highest mortality rate occurred with the application of T7 (Bacillus thuringiensis at dose 3.0) on S. frugiperda larvae of the third and fifth instar with an effectiveness of 86.7 and 73.3%, respectively. Finally, it was concluded that all bioinsecticides showed greater efficacy against codling moth larvae when used at high doses (3.0) than when used at medium or low doses.
Key words: bioinsecticides, larvae, corn, mortality, Spodoptera frugiperda
Introducción
S. frugiperda es catalogado como una plaga que afecta principalmente a los cereales como el maíz (Castro et al., 2019; Polanía et al., 2007). Conocida por muchos como gusano cogollero, esta plaga recibe también la denominación de oruga militar tardía, debido a que en situaciones de escasez de alimentos, pueden incurrir en traslados masivos a otros cultivos en su estado larvario (Casmuz et al., 2010).
Uno de sus características más predominantes, es su capacidad de adaptación a distintas condiciones climatológicas, permitiéndole así distribuirse geográficamente con facilidad, principalmente en regiones cálidas (Virla et al., 1999). Su accionar sobre el cultivo maíz puede llegar a ocasionar pérdidas devastadoras para el agricultor (Chango, 2012), siendo capaz de reducir del 8 hasta el 50% de los componentes de rendimiento dependiendo de la edad de las plantas atacadas (Cave & Acosta, 1999).
En relación a lo anterior, el uso de plaguicidas convencionales se muestra como una de las opciones más usadas por los agricultores, quienes al hacer uso irracional y desproporcionado de los mismos ocasionan la eliminación de insectos benéficos, polinizadores y sobre todo enemigos naturales del gusano cogollero, a lo que se suman otras negativas como el incremento de los costos de producción, peligros a la salud humana, desequilibrio al ecosistema y sobre todo el desarrollo de poblaciones resistentes (Cave & Acosta, 1999; Guerrero, 2020).
Frente ello, el uso de opciones orgánicas para el control de plagas mediante el uso de bioproductos a base de plantas (Zamora et al., 2008), constituye una estrategia de manejo integrado que además de segura para el medio ambiente, ha demostrado excelentes resultados (Nava et al., 2012). Entre estos destacan bioinsecticidas a base de Azadirachtin, el cual posee gran potencia para disrumpir el crecimiento de insectos, baja toxicidad y bajo poder residual (Kilani et al., 2021). Asimismo, destaca el hongo entomopatógeno Metarhizium anisopliae, del cual existen estudios que indican una eficiencia del 100% para combatir al cogollero en estados de huevo y larva (Lezama et al., 2005). Finalmente, la bacteria Bacillus thuringiensis el cual genera toxinas insecticidas que afectan el aparato intestinal del insecto, además de provocar una serie de factores de virulencia que incurren en su muerte (Bravo et al., 2011).
Con base en estos antecedentes surgió esta investigación, la cual pretendió evaluar tres bioinsecticidas elaborados a partir de dichos ingregientes activos (Azadirachtin, Metarhizium anisopliae y Bacillus thuringiensis) para el control de larvas de gusano cogollero en condiciones de laboratorio.
Metodología
El experimento se ejecutó en la finca “Poza”, ubicada en el cantón La Maná de la provincia de Cotopaxi. El predio está situado en las coordenadas 697767.9902133 a una altura de 128 msnm, posee una topografía plana, la textura de su suelo es franca-arcillo-limosa con drenaje regular y un pH de 5.9.
Manejo del experimento
Recolección de larvas de S. frugiperda
Esta actividad consistió en recolectar manualmente ejemplares de gusano cogollero en etapa de larva, en plantaciones de maíz en crecimiento vegetativo con signos de defoliación y restos de excremento. Una vez compiladas, fueron transferidas individualmente a recipientes de plástico rectangular, en los que se les había suministrado de forma previa alimento (hojas de maíz tierno) (Chacón et al., 2009).
Establecimiento del pie de cría
Las larvas de cogollero fueron abastecidas de alimento cada dos días con choclos en rodajas y hojas frescas de maíz hasta que alcanzó el estadío de pupa. Dichas pupas se depositaron sobre papel toalla humedecido dentro de una jaula entomológica artesanal diseñada a base de tubo de PVC de 20 cm de largo y 4 pulgadas de diámetro, el interior del tubo se forró con papel despacho para una mayor practicidad al momento de retirar las excretas, mientras que en el extremo superior se ubicó tela tul y una liga para evitar que se escapen hasta que alcancen la etapa adulta (Placencio, 2015).
Una vez alcanzada la adultez, se les procedió a suministrar una solución de miel de maíz al 10% para su alimentación, la cual para prevenir la fermentación fue recambiada continuamente. A medida que se evidenciaban excretas se iban retirando el papel que las contenía. Además, con la finalidad de evitar la deshidratación de los ejemplares se les añadía una porción de algodón húmedo dentro de las jaulas (Moreira, 2020).
Una vez que se estableció el pie de cría de larvas homogéneas comenzó la segunda etapa de la investigación, la cual consistió en la aplicación de los tratamientos en dos estadios larvales (tercer y quinto estadio), en dos espacios distintos para evitar la interferencia (Boquin, 2002).
Aplicación de bioinsecticidas
Las larvas de cogollero fueron expuestas a pedazos de hojas de maíz inmersas en los bioinsecticidas estudiados a distintas dosis. Respecto al testigo, se depositaron hojas de maíz en pedazos previamente remojadas en agua destilada (Delgado & Gaona, 2012).
El tiempo de exposición a las hojas contaminadas fue de 96 horas, puesto que diversos estudios manifiestan que un mayor número de lavar muertas no solo se asocial al incremento en la concentración de los productos, sino también al incrementar el tiempo (Díaz, 2016). Se llevaron a cabo observaciones diarias con la finalidad de registrar la mortalidad o los cambios suscitados en las larvas (Budia et al., 1994).
Diseño de la investigación y análisis estadístico.
Se empleó un arreglo factorial 3 x 3 + 1 con tres repeticiones. Todas las variables fueron sometidas al análisis de varianza (ANOVA) (tabla 1), para comparar promedios se empleo el test de Tukey (5%), para lo cual se aplicó el software “R” con el paquete ExpDes.pt.
|
Fuente de variación |
Grados de libertad
|
|
Tratamientos |
9 |
|
Bioinsecticidas |
2 |
|
Dosis |
2 |
|
Bioinsecticidas*Dosis |
4 |
|
Residuo |
1 |
|
Error |
20 |
|
Total |
29 |
Fuente: (Ramírez, 2021)
Tratamiento de datos
El factor 1 estuvo conformado por bioinsecticidas (NEEM X®, NEW BT® y METANYM®). El factor 2 por las dosis (Alta 3.0 cc/L, Media 2.5 cc/L y Baja 2.0 cc/L). La interacción de estos dio lugar a 9 interacciones más el testigo obteniendo diez tratamientos, los cuales se detallan en la tabla 2.
|
Nº |
Producto |
Dosis cc/L agua |
|
|
|
Nombre comercial |
Ingrediente activo |
|
|
NEEM-X® |
Azadirachtin |
3.0 |
|
|
2 |
NEEM-X® |
Azadirachtin |
2.5 |
|
3 |
NEEM-X® |
Azadirachtin |
2.0 |
|
4 |
METANYM® |
Metarhizium anisopliae |
3.0 |
|
5 |
METANYM® |
Metarhizium anisopliae |
2.5 |
|
6 |
METANYM® |
Metarhizium anisopliae |
2.0 |
|
7 |
NEW BT® |
Bacillus thuringiensis |
3.0 |
|
NEW BT® |
Bacillus thuringiensis |
2.5 |
|
|
9 |
NEW BT® |
Bacillus thuringiensis |
2.0 |
|
10 |
Testigo |
Agua destilada |
------ |
Fuente: (Ramírez, 2021)
Variables estudiadas
Número de larvas muertas del tercer y quinto estadio
Se contabilizó el número total de larvas muertas de S. frugiperda 96 horas posterior a la aplicación de los tratamientos (Chávarry, 2015).
Es preciso mencionar que el criterio para considerar una larva muerta, era la falta de respuesta al estimulo causado por el dorso de un pincel. Dicha metodología fue utilizada por (Burgos, 2017).
Eficacia de los bioinsecticidas
Para obtener el grado de eficacia por tratamiento se aplicó la ecuación 1 empleada por Henderson y Tilton (1955).
Ecuación 1
Nt: N° Individuos en el testigo antes del tratamiento
Nt': N° individuos de los tratamientos antes de la aplicación
N0: N° Individuos en el testigo después de la aplicación
N0': N° Individuos en los tratamientos después de la aplicación
Resultados
Numero de larvas muertas del tercer estadio
En la tabla 3 se presentan los promedios de las larvas muertas del tercer estadio 96 horas después de la aplicación de los bioinsecticidas; con un coeficiente de variación 11.48% y según el ANOVA en el factor 1 (bioinsecticidas) se encontraron diferencias estadísticamente significativas, obteniendo NEW BT® y METANYM® los registros más altos con 7.44 y 7.22 respectivamente, le siguió NEEM-X® con 5.33 larvas muertas, mientras que el testigo obtuvo el registro más bajo con 0.67 larvas muertas. Asimismo, sucedió en el factor 2 (dosis), donde con un coeficiente de variación de 7.00% se encontraron diferencias estadísticas significativas, obteniendo la dosis alta el mejor registro con 8.00, le siguieron la dosis media y baja con 6.40 y 4.60, mientras que el testigo obtuvo el registro más bajo con 0.67.
En relación a las interacciones, se mostraron diferencias altamente significativas según el ANOVA, con un coeficiente de variación de 15.05%, donde tanto T7 como T4 presentaron los mejores registros con 8.67 y 8.00, mientras que el valor más bajo lo alcanzó el testigo T10 con 0.67.
Tabla 3. Número de larvas muertas en el tercer estadio del gusano cogollero
|
Tratamientos |
Promedios1 |
|
|
Bioinsecticidas |
||
|
NEEM X ® |
5.33 |
b |
|
METANYM ® |
7.22 |
a |
|
NEW BT ® |
7.44 |
a |
|
Testigo |
0.67 |
c |
|
C.V. (%) |
11.48 |
|
|
Interaciones Bioinsecticidas x Dosis |
|
|
|
T1: NEEM-X®+Dosis Alta |
7.33 |
ab |
|
T2: NEEM-X®+Dosis Media |
5.00 |
bc |
|
T3: NEEM-X®+ Dosis Baja |
3.67 |
c |
|
T4: METANYM®+Dosis Alta |
8.00 |
a |
|
T5: METANYM®+Dosis Media |
7.00 |
ab |
|
T6: METANYM®+Dosis Baja |
6.67 |
ab |
|
T7: NEW BT®+Dosis Alta |
8.67 |
a |
|
T8: NEW BT®+Dosis Media |
7.33 |
ab |
|
T9: NEW BT®+Dosis Baja |
6.33 |
ab |
|
T10: Agua /Testigo |
0.67 |
d |
|
C.V. (%) |
15.05 |
|
|
Dosis |
|
|
|
Alta |
8.00 |
a |
|
Media |
6.40 |
b |
|
Baja |
5.60 |
b |
|
Testigo |
0.67 |
c |
|
C.V. (%) |
7.00 |
|
Eficacia de los bioinsecticidas en el tercer estadio
En la figura 1 se presenta la efectividad de los bioinsecticidas y dosis investigadas, encontrándose un mejor resultado por parte de T7 (NEW BT®+Dosis Alta) con 86.7%. Mientras que, en los demás tratamientos la efectividad estuvo comprendida entre 80.0% y el 36.7%.
Figura 1.
Efectividad de los bioinsecticidas en distintas dosis para el control de larvas
de gusano cogollero en su tercer estadio, en condiciones de laboratorio. Fuente: (Ramírez,
2021)
Número de larvas muertas del quinto estadio
En la tabla 4 se presentan los promedios de las larvas muertas del tercer estadio 96 horas después de la aplicación de los bioinsecticidas; con un coeficiente de variación 14.90% y según el ANOVA en el factor 1 (bioinsecticidas) se encontraron diferencias estadísticamente significativas, obteniendo NEW BT®, METANYM® y NEEM X ® los registros más altos con 5.11; 4.44 y 4.22 larvas muertas, mientras que el testigo obtuvo el registro más bajo con 0.33 larvas muertas. Asimismo, sucedió en el factor 2 (dosis), donde con un coeficiente de variación de 11.60% se encontraron diferencias estadísticas significativas, obteniendo la dosis alta el mejor registro con 6.78, le siguieron la dosis media y baja con 4.22 y 2.78, mientras que el testigo obtuvo el registro más bajo con 0.33.
En relación a las interacciones, se mostraron diferencias altamente significativas según el ANOVA, con un coeficiente de variación de 15.05%, T7, T1 y T4 presentaron los mejores registros con 7.33; 6.67 y 6.33 respectivamente, mientras que el valor más bajo lo alcanzó el testigo T10 con 0.33.
Tabla 4. Número de larvas muertas en el quinto estadio del gusano cogollero
|
Tratamientos |
Promedios1 |
|
|
Bioinsecticidas |
|
|
|
NEEM X ® |
4.22 |
a |
|
METANYM ® |
4.44 |
a |
|
NEW BT® |
5.11 |
a |
|
Testigo |
0.33 |
b |
|
C.V. (%) |
14.90% |
|
|
Interacciones |
||
|
T1: NEEM-X®+Dosis Baja |
6.67 |
a |
|
T2: NEEM-X®+Dosis Media |
4.33 |
b |
|
T3: NEEM-X®+ Dosis Alta |
1.67 |
cd |
|
T4: METANYM®+Dosis Baja |
6.33 |
a |
|
T5: METANYM®+Dosis Media |
4.33 |
b |
|
T6: METANYM®+Dosis Alta |
2.67 |
bc |
|
T7: NEW BT®+Dosis Baja |
7.33 |
a |
|
T8: NEW BT®+Dosis Media |
4.00 |
b |
|
T9: NEW BT®+Dosis Alta |
4.00 |
b |
|
T10: Agua /Testigo |
0.33 |
d |
|
C.V. (%) |
16.40% |
|
|
Dosis |
|
|
|
Alta |
6.78 |
a |
|
Media |
4.22 |
b |
|
Baja |
2.78 |
c |
|
Testigo |
0.33 |
d |
|
C.V. (%) |
11.60% |
|
Nota: * Promedios con la misma letra no difieren estadísticamente según la prueba de Tukey al 95 % de probabilidad.
Eficacia de los bioinsecticidas en el quinto estadio
En la figura 2 se presenta la efectividad de los bioinsecticidas en las dosis evaluadas, encontrándose nuevamente un mejor resultado por parte de T7 (NEW BT®+Dosis Alta) con 73.3%. Mientras que, en los demás tratamientos la efectividad estuvo comprendida entre 66.7% y 16.7%.
Figura 2. Efectividad de los bioinsecticidas en distintas dosis para el
control de larvas de gusano cogollero en su quinto estadio, en condiciones de
laboratorio. Fuente: (Ramírez, 2021)
Discusión
El promedio de larvas muertas al tercer y quinto estadio 96 horas posteriores a la aplicación de los tratamientos demuestran una clara tendencia en la que destacan los bioinsecticidas NEW BT® (Bacillus thuringiensis) y METANYM® (Metarhizium anisopliae) suministrados en dosis altas (3 cc/l), cuyos ingredientes activos son: y. Situaciones similares se han suscitado en estudios como el de Landívar et al., (2017) quienes al emplear un tratamiento a base de Bacillus thuringiensis lograron aumentar la mortalidad en larvas de S. frugiperda posterior a las 120 horas de la aplicación, mientras que el bioinsecticida a base de Azadirachtina indica, registró el promedio más bajo, lo cual se replicó en estudio.
Un punto importante a tomar en cuenta es el tiempo de evaluación del bioensayo, dado que tal y como señala Díaz (2016) el tiempo óptimo de evaluación es a las 120 horas, debido a que a partir de ese tiempo el porcentaje de mortalidad se estabiliza, lo cual podría explicar el porque los resultados de Landívar et al., (2017) al emplear Bacillus thuringiensis (100%) superaron la eficacia alcanzada en este estudio por T7 (NEW BT®+Dosis Alta) con 86.7 y 73.3% en el tercer y quinto estadio respectivamente.
Ante ello, Landívar et al., (2017) señala que B. thuringiensis posee una acción de control lenta, por lo que los resultados tienen mayor significancia cuatro días después de aplicarse, lo cual es corroborado por González citado por Jaén (2020) quien indica que los hongos pueden llegar a surtir efecto después de las 96 horas.
Según Pascagaza (2020) concuerda que lo anterior podría también estar dado por el estadio de los ejemplares de gusano cogollero, ya que las larvas en estadios de desarrollo temprano presentan una mayor susceptibilidad de infección con entomopatógenos que larvas de estadío de desarrollo avanzado, lo cual justamente sucedió en el presente estudio.
Concordando con Purwar y Sachan (2005) quienes para controlar la oruga de tabaco, Spilarctia obliqua y Spodoptera litura desarrollaron aislamientos de Metarhizium anisopliae y Beauveria bassiana, y visualizaron una disminución de la actividad de las larvas conforme estas presentan más edad, lo cual podría deberse al incremento de la inmunidad humoral y el aumento de la dureza de la cutícula a las infecciones (Zumarán, 2019).
Rincón, et al., citado por Zegarra (2012) manifiesta que la vulnerabilidad de una determinada especie depende del tipo de toxinas presentes en cada cepa de Bacillus thuringiensis. Las cuales son responsables de causar movimientos lentos, carencia de coordinación y la parálisis del insecto debido a la presencia de neurotoxinas secretadas por el patógeno cuando entran en contacto con la hemolinfa del huésped (Chávarry, 2015).
Conclusiones
La mayor tasa de mortalidad se presentó con la aplicación de T7 (Bacillus thuringiensis en dosis 3.0) en larvas de S. frugiperda del tercer y quinto estadio con una efectividad 86.7 y 73.3% respectivamente. Por otro lado, todos los bioinsecticidas demostraron una mayor eficacia para combatir larvas de gusano cogollero al emplearse en dosis altas (3 cc/L) que al emplearse dosis medias o bajas.
Literatura citada
Boquin, G. (2002). Estudios de la crianza masiva de Spodoptera frugiperda (J. E. Smith) (Lepidoptera : Noctuidae) en laboratorio (tesis de pregrado). Zamorano, Honduras. https://bdigital.zamorano.edu/bitstream/11036/2179/1/CPA-2002-T022.pdf
Bravo, A., Likitvivatanavong, S., Gill, S., & Soberón, M. (2011). Bacillus thuringiensis: A story of a successful bioinsecticide. Insect Biochemistry and Molecular Biology, 41(7), 423–431. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.ibmb.2011.02.006
Budia, F., Marco, V., & Viñuela, E. (1994). Estudios preliminares de los efectos del insecticida RH-5992 sobre larvas de distintas edades de Spodoptera exigua ( Hübner ). Boletín de Sanidad Vegetal Plagas, 20, 401–408. https://www.miteco.gob.es/ministerio/pags/Biblioteca/Revistas/pdf_plagas%2FBSVP-20-02-401-408.pdf
Burgos, E. (2017). Efecto del ataque de nematodos entomopatógenos nativos del género Steinernema sobre el gusano cortador de la papa (Agrotis bilitura Guenée) en condiciones de laboratorio (tesis de pregrado) Universidad de Chile, Santiago de Chile, Chile. https://repositorio.uchile.cl/bitstream/handle/2250/152704/Efecto-del-ataque-de-nematodos-entomopatogenos-nativos-del-genero-Steinernema-sobre-el-gusado-cortador-de-la-papa-%28Agrotis-bilitura-Guenee%29-en-condiciones-de-laboratorio.pdf?sequence=1&isAllow
Casmuz, A., Juárez, M., Socías, M., Murúa, M., Prieto, S., Medina, S., Willink, E., & Gastaminza, G. (2010). Revisión de los hospederos del gusano cogollero del maíz, Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae). Revista de la Sociedad Entomológica Argentina, 69(3–4), 209–231. https://www.redalyc.org/pdf/3220/322028487010.pdf
Castro, P., Quillay, N., & Bravo, C. (2019). Identificación molecular por PCR del gusano cogollero en el sur del Ecuador. Maskana, 10(1), 41–45. https://doi.org/10.18537/mskn.10.01.06
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Jaén, Y. (2020). Evaluación de tres bioinsecticidas entomopatógenos para el control de gusano cogollero (Spodoptera frugiperda) del cultivo de maíz (Zea mays), en condiciones controladas (tesis de pregrado), Universidad Técnica Estatal de Quevedo, Quevedo, Ecuador. https://repositorio.uteq.edu.ec/bitstream/43000/6068/1/T-UTEQ-0282.pdf
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