Post on 24-Nov-2021
PATÓGENOS COMO BIOPLAGUICIDAS
Tipos de Patógenos
1. Bacterias2. Virus3. Hongos4. Protozoos5. Nemátodos
Factores que afectan el desarrollo de Bioplaguicidas
1. Efectividad- ¿Que rango de plagascontrola el patógeno?
2. Costo de producción- ¿puedecriarse en medio de fermentación, preferiblemente líquido?
3. Registro (¿requerido o no?)
Bacterias como Bioplaguicidas
Bacillus thuringiensisBacillus sphaericusPaenibacillus popilliaeSerratia entomophila
Bacillus thuringiensis fueusado paramatar gusanos del repollo en Franciaen los 1930s
Las células de Bacillus thuringiensis tienen un cristal de proteína toxica
espora
cristal
La efectividad y rango de hospederos de una cepa de Bt depende de la habilidad de su cristal para unirse con las celulas del “midgut”
del insecto, degradarlo, y penetrar el hemocele
Sano-en sección transversal Dañado por Bt
Gutlumen
hemocoel
Midgutmembrane
Damage to Midgutmembrane
Hay variosproductos con Bt en el mercado parael control de gusanos de palomillas, larvasde escarabajos, y dipteros comomosquitos.Pero, esto essolamente 1% del uso total de insecticidas
“M-One” fue usado en los 1980s para el control del defoliador de papas. Pero suuso paró después del registro para usode imidicloprid (“Admire”).
La producción comerical de Bacillus thuringiensis, en forma rentable, depende de la habilidad para producir la bacteria en
medio de fermentación líquido, lo que permite una buena economíade escala
Bacillus thuringiensistenie variascaracterísticasfavorables, incluyendoproducción barata y flexibilidad en la formulación y aplicación. Su principal defecto es suestrecho rango de hospederos
El control de Plutella xylostello por Bacillus thuringiensis (Javelin) permite la conservación de los parasitoides de la plaga en repollo
Daño de la plaga Un repollo tratado con Bt
Bacillus thuringiensis israelensis y Bacillus sphaericus son usadospara control de dípteros, incluyendo larvas de Culicidae y
Simulidae.
Prueba de control de larvas de mosquitos con Bti
Efectividad comparativa contra Aedes stimulans por Bacillus thuringiensis israelensis y Bacillus sphaericus
Un dispositivo para medir efectos de Bti sobre insectosacuáticos no-dañinos
Bacillus thuringiensis contra “spruce bud worm” en Canada
testigo, con daño tratamiento, sin daño
Larva de “spruce budworm”
Control por Bacillus thuringiensis de “spruce budworm”Po
pula
tion
redu
ctio
n (%
)
Inoculación de discos de hojas en pruebas de efectos “no-objetivo”de Bt sobre gusanos de palomillas nativas en bosques
Control por Paenibacillus popilliae de larvas de unaplaga de raíces de pastizales. “milky spore disease”
Sana, color claro Infectada, color lacteo
Larvas de escarabaeidos son plagas importantes de lasraices de pastizales y céspedes
No se pueden producir esporas de Paenibacilluspopilliae separadas de hospederos vivos
Por consecuencia, la cría de este patógeno estábasada en la inoculación de larvas a mano
Inoculación de larva
Nivel del uso de bacterias
1. Hay un mercado pequeño pero establepara Bt. Pero no se esta expandiendomucho a pesar de expectativas contrarias
2. Hay pocas especies disponibles (muchascepas de Bt), lo que reduce lasposibilidades de controlar más plagas
3. Un avance crítico fue el descubrimientode como poner genes de Bt en las plantas
Virus como Bioplaguicidas
Baculovirus–solamenteatacan artrópodosNinguna otra familia de virus es manipulada parauso como bioplaguicidas
Los baculoviruspueden causar
epidemias
“European pine sawflies” muertas por
baculovirus
Note la posición cabezaabajo de las larvas muertas. Eso facilita el contacto con
larvas sanas
Los baculovirus no pueden reproducirse fuera de células vivas
El virus (rojo) está localizado solamente en los núcleos de las células
Heliothis zea polyhedra Autographa californica polyhedra
Xsection T. ni polyhedra to show single envelop virus
Xsection Agrotis segetum polyhedra to show multiple enveloped virus
Estos virus son susceptibles a la luz uv
Antes de salir del hospedero, especies de baculovirusnecesitanprotegerse con laminas de proteina, con unaforma regular (llamada NPV por su forma)
Efecto de un virus granuloso sobre Pieris rapae
Efecto de un virus granuloso sobre codling moth
1% = damage threshold
Se crían baculovirusen (a) hospderos vivoso (b) cultivoscelulares. Con hospderos vivos el primer paso es criaral herbivoro, muchasveces sobre dietasartificiales (parasanidad y para bajarcostos)
Para inocular los hospederos con virus se añaden virus a la dieta(la dosis y el estadio de hospedero influyen en la cuantidad de virus producida porhopedero).
Después de la muerte, los cadáveres son colectadosa mano o con máquina
Los cadáveres colectados son molidos y mezcladoscon materiales para proteger la viabilidad y
mejorar las caracteristicas para su aplicación
El Uso de Virus
1. No mucho uso comercial. Su uso esprincipalemente en bosques(partrocinado por gobiernos) o en pocoscultivos producidos en grandes áreas, como el de soya en Brazil (también con ayuda gubernamental)
2. Los costos de producción, en teoria, pueden ser bajados con mejor tecnología, pero esta expectativa ha existido por más de 30 años, sin ser realizada
Hongos como Bioplaguicidas
Hongos Imperfectos-Beauveria, Metarhizium, Verticillium, Hirsutella, Ashersonia
Entomophtorales- comoEntomophaga maimaiga, no son usados por que no pueden criarlosen medio de fermentación
La mosca blanca de cétricos (Dialeurodescitri) asesinada por el
hongo Aschersoniaaleyrodis
Note el color rojo quees característico
La mosca Delia platura con hifas emergiendo del cuerpo
Lagenidium giganteum emergiendo de la larva muerta de un mosquito
Se producen hongos usados como bioplaguicidas en medio de fermentación. La cría en hospederos
vivos no es rentable
Cría deHirsutellathompsonii
1. Cría en paises con bajoscostos de mano de obra
2. Cría en bolsitas plásticas(baratas)
3. Uso de dietas basadas en materiales de desecholocales
4. Uso de sistemas solidos (no liquidos)
Almancenaje de bolsitasdurante la producción
de hongos
Pero la producción en líquido sería ventajosa parala economía de escala
La producción de dos pasos, el primero en líquido y el segundo en sólido, tiene la ventaja de una multiplicación
rapida y después una buena producción de esporas
Para cosechar las esporas las unidades sólidas de producción son lavadas con agua y las esporas separadas
después por filtración
Cría de hongos-opciones
1. Dietas sólidas2. Dietas líquidas para el crecimiento
de los micelios y después dieta sólidapara la produción de las esporas
3. Dietas líquidas y uso de los miceliosen lugar de esporas
4. Seleción de cepas que puedenproducir sus esporas debajo del agua
Ejemplo de Uso: Pastizales en New South Wales. El usode fertilizates estimula aumentos de “cockchafers”
Las larvas de los cockchafers se alimentan en la noche, comiendo pastos a nivel del suelo
Un cebo, basado en el hongo Metarhizium anisopliae, pudecontrolar el cockchafer
El cebo
El cebo es puesto sobre el suelo
Las larvas de los cockchafers se alimentan en la noche
Cadáveres de cockchafers asesinados por el hongo
En Europa, otro cockchafer, Melolontha melolontha– unaplaga de huerta, viveros y bosques ---es controlada por
Beauveria brongniartii, el cual es producidocomericalmente
Larvas de Melolontha melolontha
sano
Asesinado por B. brongniartii
El éxito de B. brongniartii esta basado, en parte, en su habilidad de reproducirse en el campo después de la aplicación. Poreso una aplicación puede controlar la plaga por más de un año. También estecockchafer es importante, generando un mercado adecuado para el producto
Uso de hongos como bioplaguicidas
1. El uso de hongos ha sido errático. Algunosproductos existen pero sus efectos no son consistentes
2. Potencialmente hay soluciones técnicas a los problemas de baja infectividad y deteriorodurante el almancenamiento
3. La selección de nuevas especies de hongosquizás va a proveer de productos mejores
4. Una especie, Beauveria brongniartii funcionabien contra una plaga importante
Protozoa
Microsporidia– debilitan muchasespecies de artropodosFrecuentemente son contaminantesimportantes en colónias de cría masiva o en proyectos de CBC
Nosema spp. son microsporidia que reducen la viday bajan la fertilidad de insectos infectados
Chapulines infectadps con microsporia
Uso de microsporidia comobioplaguicidas
1. Hubieron ensayos contra chapulinesen pastizales en los EU (MT, etc)
2. Los productos no tuvieron efectossuficientes y ha habido poco interésdespués de los años 1980s
3. No hay productos en el mercado y ninguno está en desarrollo
Nemátodos como bioplaguicida
Varias familias contienen nemátodosparasíticos (e.g., Mermithidae y otras) y son parte del control naturalNemátodos de dos familias- Steinernematidaey Heterorhabditidae– son criados para su usocomo bioplaguicidas
Steinernematidos y heterorhabditidos son aplicados para el control de plagas en el suelo
Steinernematidos y heterorhabditidos son criados en larvas de palomillas de cera en colónias del laboratorio
Steinernematidos y heterorhabditidos son criados en dietas basadas en comida de perros (carne). Su desarrollo
normalmente es en cadáveres de hospederos
Una mezcla conveniente y capaz de soportar la sobrevivencia de los nematodos es critica. Un sistema incial fué impregnar un tejido con
gel (que puede mantener humedad) e incorporar los nemátodos en el gel. Pero con esta mezcla los aplicadores deben mojar el tejido en el
tanque con agua por un rato antes de usarlo, para permitir que el gel se disuelva.
Uso de nemátodos comobioplaguicidas
1. Un mercado estable, pero se expandelentamente
2. La diversidad de especies en produción está aumentando, creandoposibilidades para nuevos productos
3. Existen variaciones en tolerancia a temperaturas de suelo y grados de humedad
Steinernematidos y heterorhabditidos pueden ser aplicados con la misma maquinaria usada en plaguicidas,
también pueden mezclarse con químicos
Steinernematidos y heterorhabditidos
pueden ser aplicados con
maquina de riego, como aquí en
huertos de cítricospara el control de
un picudo en el suelo
Microhábitats favorables para steinernematidos y heterorhabditidosincluyen los túneles de barrenedores y minas en hojas
Pruebas de campo dan datos sobre efectividad
Days post application
Factores que afectanbioplaguicidas
1. Necesidad o no de registro2. Infectividad en especies no-papel3. Alergias durante la producción4. Rango de hospederos 5. Reciclabilidad en el campo
¿Registro?
1. Bacterias -- si
2. Virus -- si
3. Hongos -- si
4. Protozoa -- si
5. Nematodos -- No
¿Infectividad en seres humanos?
1. Bacteria—en práctica, no; pero en teoría, sí
2. Virus – no– solemente insectos
3. Hongos -- sí, en algunos casos
4. Protozoa -- ¿no?
5. Nemátodos --no
¿Alergias en seres humanos?
1. Bacterias -- no
2. Virus -- no
3. Hongos -- si
4. Protozoa -- no
5. Nemátodos -- no
¿Rango de Hospederos?
1. Bacterias -- estrecho
2. Virus – muy estrecho (con algunas excepciones)
3. Hongos -- amplio
4. Protozoa -- estrecho
5. Nemátodos – muy amplio
¿Capacidad de reciclarse en el campo después de su aplicación?
1. Bacterias -- no
2. Virus – sí, potencialmente
3. Hongos -- sí, potencialmente
4. Protozoa – sí, potencialmente
5. Nemátodos – muy raramente