GESTIÓN DE PLAGAS

Herramientas para actuar ante las plagas de los cultivos

Roberto Ruiz de Arcaute Rivero Curso de Verano 2017 EHU/UPV

Ciencia e innovación en producción ecológica

Situación actual en agricultura convencional

Uso de ‘fitosanitarios’ en el planeta: unas 3.000.000 t/año

A pesar de que el consumo de insecticidas se ha decuplicado entre 1945 y 2000,

las pérdidas de cultivos por daños de insectos pasaron del 7 al 13% (Pimentel,

2005)

España ocupa el primer lugar en la UE en consumo de fitosanitarios: 19,9% del

total de productos adquiridos en Europa. De ellos casi un 10% son insecticidas.

VENTAS DE FITOSANITARIOS ESPAÑA 2014

(Eurostat - Agriculture, Forestry and Fishery Statistics 2016 ed.)

TIPO TM PORCENTAJE

FUNGICIDAS 38.380 48,7

HERBICIDAS 14.908 18,9

INSECTICIDAS 7.515 9,5

MOLUSQUICIDAS 66 0,1

REG. CREC. 156 0,2

OTROS 17.793 22,6

TOTAL 78.818 100

El consumo medio de productos fitosanitarios se incrementó en 2014 (últimos

datos disponibles) un 1,3% con respecto a 2013, hasta alcanzar 2,74

kilogramos de ingrediente activo por hectárea

¿Por qué gestión?

Definición de Agricultura Ecológica (IFOAM, 2008):

“un sistema de producción que mantiene y mejora la salud de los suelos, los

ecosistemas y las personas. Basado en procesos ecológicos, biodiversidad y ciclos

adaptados a las condiciones locales, limitando el uso de insumos con posibles

efectos adversos. Combina tradición, innovación y ciencia para beneficiar el

ambiente compartido, promover relaciones justas y una buena calidad de vida para

todos los involucrados”

Implicaciones: Gestión de plagas, con acciones basadas en la prevención que

incluyen

- Uso de variedades resistentes

- Acción biológica favoreciendo auxiliares: predadores, parásitos o enfermedades

- Modificación el ecosistema para crear hábitats menos aptos para las plagas

- Realizar un cuidadoso seguimiento de presencia y abundancia de las plagas

- En último término, uso de tratamientos con productos que tengan el mínimo

impacto posible sobre el ambiente, las personas y la fauna

La ciencia está demostrando que las comunidades animales y vegetales

equilibradas típicas de la agricultura ecológica mejoran el control de plagas y el

crecimiento de las plantas (Crowder et al. 2010).

ESTRATEGIAS GENERALES PARA GESTIÓN DE PLAGAS EN CULTIVOS

1. Mecanismos de DEFENSA DIRECTA

1.1 Resistencias genéticas o tolerancias (‘Inmunidad’ vegetal)

1.2 Estructuras físicas de defensa (barreras)

a/ de tipo constitutivo (estructuras, lignina, tricomas, glándulas…)

b/ de tipo inducible (elicitores o extractos activadores)

1.3 Barreras químicas

2. Mecanismos de DEFENSA INDIRECTA

2.1 Control biológico

2.2 Diseño de hábitats

a/ Beetle banks, modelo en extensivos

b/ Bandas florales, modelo en horticultura

c/ Calles enyerbadas, modelo en fruticultura

3. Gestión de plagas

3.1 Seguimiento de presencia y abundancia

a/ Trampas

b/ Feromonas + trampas

3.2 Uso de sustancias de control

Estrategias de defensa de las plantas

(Fuente: Broekgaarden et al.

2011)

1. Uso de variedades con resistencia o tolerancia a insectos (“inmunidad vegetal”)

- Si la especie tiene variaciones de base genética en cuanto a la resistencia o

tolerancia a insectos, pueden desarrollarse variedades usando técnicas habituales

de mejora genética.

Estas pueden ser de varios tipos:

- i. Resistencias genéticas: Resistencia de lechugas a Nasonovia ribisnigri (pulgón

de raíz) desarrollada para el biotipo 0 a partir de gen dominante Nr presente en

Lactuca virosa (no cruzable con L. sativa, se usó especie puente L. serriola).

Actualmente dificultades con biotipo 1 por poblaciones con resistencia al Nr

(Walley et al. 2017). Otros ejemplos:

Cereales: genes H frente a Mayetiola destructor; genes Dn frente a Diuraphis noxia

(Broekgaarden et al. 2011)

Tomate: gen Mi-1.2 frente a nemátodo de la raíz Meloydogine spp. y Bemisia tabaci

(Nombela et al. 2003)

Tomate: gen Mi-1 frente a 3 especies de Meloydogine spp. y áfido Macrosiphon

euphorbiae (Martínez de Ilarduya et al. 2003)

Alfalfa: gen AIN de respuesta hipersensible al áfido Acyrtosiphon kondoi (Klynger et

al. 2009)

Los mecanismos asociados a estas respuestas de inmunidad o hipersensibilidad en

muchos casos no se conocen con precisión por ser interacciones moleculares de

gran complejidad, en las que intervienen muchas sustancias y rutas metabólicas.

Dificultades: genes mayores implican resistencias de corta duración Es

necesario encontrar resistencias basadas en QTL o poligénicas (normalmente

respuestas de ‘tolerancia’ a los ataques mediante técnicas GWA (Kloth et al. 2012)

ii. Desarrollo de estructuras físicas: para protegerse a sí mismas del daño causado

por insectos, las plantas han desarrollado una amplia variedad de defensas, unas

de tipo constitutivo (estructuras) y otras de tipo inducible (sustancias).

Las defensas “constitutivas” (continuas) incluyen muchas barreras tales como

paredes celulares y las cutículas epidérmicas cerosas. Así se ha descrito que el

brillo de la hoja, plúmula y la pigmentación de la vaina de la hoja son responsables

de la resistencia del sorgo (Sorghum bicolor) a la mosca de los brotes Atherigona

soccata (Chamarthi et al. 2010).

Otros caracteres en relación con las barreras son la

lignificación de estructuras vegetales y formación de la

corteza, que no sólo protegen a la planta de ataques de

insectos, también la endurecen y le dan rigidez.

Los tricomas o pelos glandulares tienen un papel muy

importante por sus múltiples acciones en la defensa

frente a insectos, al actuar además segregando

metabolitos secundarios como flavonoides, terpenoides

y alcaloides que pueden ser venenosos, repelentes o

atrapa-insectos.

Se ha descrito la inducción de tricomas en respuesta al ataque de insectos,

incrementándose la densidad de estos en las hojas nuevas: caso de Brassica nigra

frente a ataque de Pieris rapae (Traw y Dawson, 2002).

Otras estructuras vegetales como espinas y elementos capaces de producir

picaduras, así como la incorporación de gránulos minerales en los tejidos son

también estrategias de defensa que se han descrito en varias especies (War et al.

2012).

iii. Barreras químicas

En relación a las defensas “inducibles” hay muchos estudios que muestran su

acción y efectividad. Muchas plantas han desarrollado sistemas de vigilancia

diseñados para reconocer insectos fitófagos y para responder con mecanismos de

defensa específicos al verse atacadas (War et al. 2012).

Las plantas distinguen entre heridas generales y las causadas por los insectos

alimentándose mediante la presencia de elicitores contenidos en la saliva de los

insectos masticadores. En respuesta liberan compuestos orgánicos volátiles (entre

los que se incluyen monoterpenoides, sesquiterpenoides y homoterpenoides) que

pueden bien repeler insectos dañinos o atraer predadores beneficiosos que

capturan los insectos fitófagos. Estas estrategias son en muchos casos

independientes o actúan conjuntamente con las defensas estructurales (Freeman y

Beattie 2008).

Se han descrito volátiles producidos por plántulas de trigo infestadas con áfidos

capaces de repeler otros áfidos. En manzanos se ha descrito la emisión de

sustancias volátiles ante el ataque de araña roja Tetranichus urticae capaces de

atraer al ácaro fitoseido predador Phytoseiulus persimilis (van Wijk et al. 2008)

Esta misma estrategia se desarrolla por parte de las plantas de judías de Lima

(Phaseolus lunatus) y sólo ante el ataque de la araña roja (Bouwmeester et al.

1999). Se ha comprobado que las plantas de maíz producen compuestos volátiles

que atraen las avispas parasitoides Cotesia marginiventris ante el ataque de larvas

de Spodoptera spp y que estas avispas son capaces de distinguir entre S. exigua y

S. frugiperda (Turlings et al. 1994).

También se conoce que la alimentación de fitófagos en una parte de la planta

puede inducir la producción sistémica de estas sustancias químicas en tejidos no

dañados, y una vez liberadas, estas sustancias pueden actuar como señales para

que las plantas cercanas empiecen a producir compuestos similares.

La producción de estas sustancias por parte de la planta supone un coste

metabólico muy alto, por lo que muchos de estos compuestos no se producen en

cantidades grandes hasta después de que los fitófagos hayan empezado a

alimentarse (War et al. 2012).

La posibilidad de inducir resistencias en las plantas podría ser una importante

herramienta para la gestión de las plagas en un próximo futuro. La convergencia de

los estudios moleculares sobre inmunidad vegetal y estrategias de ataque de

insectos están revelando una imagen integrada de la interacción planta-insecto

desde la perspectiva de ambos organismos. Las plantas reconocen insectos

mediante estrategias que incluyen elicitores conservados y variables, y los insectos

manipulan la respuesta de defensa segregando moléculas (“effectors”) que activan

la virulencia (Dodds and Rathjen, 2010) La complejidad de estos mecanismos de

defensa es muy grande, y nuestro conocimiento muy limitado.

Es una idea ampliamente extendida que las respuestas de las plantas llegan

demasiado tarde tras el ataque de fitófagos, especialmente cuando se trata de

barrenadores. Sin embargo en 2011 investigadores kenianos (Tamiru et al. 2011)

comprobaron que en determinadas variedades locales de maíz latinoamericanas la

respuesta inducida de la planta que atrajo auxiliares parasitoides de huevos

(Trichogramma bournieri) y de larvas (Cotesia sesamiae) se producía en el

momento en que el fitófago barrenador del tallo Chillo partellus depositaba sus

huevos en la planta. Además comprobaron que esta respuesta no se dio en las

variedades híbridas comerciales con las que compararon. Sólo las variedades

locales emitieron señales de socorro tan pronto como el fitófago depositó sus

huevos, antes de que las orugas del barrenador eclosionaran y empezaran a

alimentarse.

El conocimiento de las interacciones planta-insecto puede permitir en un futuro que

la gestión de los insectos plaga sea más efectiva. Se trabaja en la inducción de

resistencias mediante aplicación de elicitores, lo que requiere una comprensión

mucho mayor de los mecanismos implicados (van Wijk 2008 – análisis de

sustancias individuales no encuentran actividad del volátil por sí solo).

Algunos extractos de plantas preparados por los propios agricultores parece que

tienen cierta capacidad para inducir resistencias están basados en Hedera helix, en

ruibarbo (Rheum rhabarbarum) o en Fallopia sachalinensis. También tienen buena

reputación como productos que activan la resistencia de las plantas a los insectos

los extractos de ortiga, cola de caballo, consuelda y trébol.

2. Acción biológica de los auxiliares: predadores, parásitos o enfermedades

El control biológico de plagas se lleva a cabo desde hace muchos años, aunque la

perspectiva de aplicación ha sido muchas veces convencional, ya que se inició

enfocado hacia los insectos resistentes a plaguicidas. Sin embargo es una

herramienta muy importante en gestión de plagas en ecológico (Porcuna, 2015).

- Control biológico clásico: introducción de especies alóctonas

- Control biológico aumentativo: introducción de especies en entorno limitado

- Conservación y manejo de hábitats (punto siguiente)

Tipos de auxiliares

- Predadores (masticadores o chupadores): regulan principalmente ácaros, áfidos

- Parasitoides: actúan principalmente sobre larvas, pero no sólo. Tipos:

-i. Ectoparasitoides

-ii. Endoparasitoides

Principales familias parasitoides: Himenópteros, Calcídidos,

Ichneumónidos, Dípteros, Taquínidos.

Todos en general requieren alimentos alternativos (polen, néctar…)

- Historia del control biológico en la península: cítricos en Levante.

- Actualmente: invernaderos hortícolas en Almería los más avanzados.

Ejemplo de control biológico en nuestro entorno

Ataque de Agrotis segetum (gardama) en cultivo de patata de siembra. Situación:

- Insecto causando daños en 5 ha

- Larvas actuando sobre plantas jóvenes en el suelo, sin salir al exterior

- Daños por mordeduras en tallos jóvenes irrecuperables

- Acción decidida: búsqueda de predador activo, con buena movilidad, y capaz de

actuar rápidamente, y comercial...

- Solución: nemátodo predador Steinernema carpocapsae aplicado en terreno

ligeramente humedecido (se aplicó un riego ligero previamente a entrar) con el

carro de pulverización, a primera hora de la mañana.

El predador actuó de forma efectiva de modo que a los dos días ya no se

encontraban larvas de Agrotis fácilmente, y un análisis del suelo a la semana no

detectó presencia de Steinernema

3. Modificación el ecosistema para crear hábitats menos aptos para las plagas

Técnicas de ‘Ingeniería ecológica’ con enfoque en el diseño de hábitats para

mejorar la vida y la eficacia de los auxiliares. Numerosos estudios en los últimos

años. Ejemplo: “Beetle banks” en cultivos extensivos

Hábitat de apoyo a estafilínidos (artrópodos, buenos voladores, muchos se

alimentan de otros insectos como escolítidos (escarabajos xilófagos entre ellos),

larvas de dípteros, e incluso caracoles) - Tachyporus hypnorum (Gurr et al. 2004)

1 Diferencias significativas en las densidades de

carábidos y estafilínidos predadores post-

invernada en ‘islas’ compuestas de Agrostis

stolonifera, Dactylis glomerata, Holcus lanatus y

Lolium perenne, en estudio de 7 años.

2 Las densidades de los predadores fueron

mayores en los últimos 3 inviernos en el ‘Bank’

que en los ribazos de la parcela.

3 Buena sucesión de especies en las áreas de L.

perenne, con D. glomerata reemplazando

completamente las áreas de D. glomerata y H.

lanatus quedaron virtualmente mono-específicas.

4 El ‘bank’ mantuvo su papel dando hábitat e

incrementando la biodiversidad del

agroecosistema (McLeod et al. 2004)

Bandas florales en hortícolas (Biurrun et al. 2014)

Ensayos realizados por INTIA en borraja, cardo y acelga, orientados a controlar las

diferentes especies de orugas de lepidópteros, principalmente Spodoptera exigua;

Helicoverpa armígera y Autographa gamma, y judía verde en ecológico para oruga

defoliadora (Chrysodeixis chalcites)

Los ensayos valoraron la presencia de especies de auxiliares como Orius

laevigatus, Macrolophus caliginosus y otros, en ocasiones previa suelta

Calles enyerbadas en cultivos permanentes (viñedo y frutales)

- Apoyo a gestión de plagas gracias a la acción de auxiliares en distintas etapas del

ciclo vegetativo.

Influencia de:

-Tipo de cubierta y especies que la componen

- Fechas de corte (en su caso)

Trabajos del euqipo de Vercher y cols. en Universidad de Valencia, así como

diversos equipos en viñedo en Navarra y Rioja

4. Realizar un cuidadoso seguimiento de presencia y abundancia de las plagas

- Importante el ‘monitoreo’ para gestionar las fechas de llegada de plagas,

especialmente cuando se trata de lepidópteros (Helicoverpa spp. y otros) con

feromonas de atracción.

- Trampas delta

- Trampas polilleros

5. En último término, uso de tratamientos con productos que tengan el mínimo

impacto posible sobre el ambiente, las personas y la fauna. Una breve lista de

sustancias utilizadas:

- Aceite de Nim

- Extracto de Quassia

- Azufre (para ácaros y otros insectos)

- Polisulfuro de calcio (varios usos)

- Aceites, incluidos aceites esenciales

- Sales de ácidos grasos (Jabones)

- Piretrinas naturales

- Spinosad

- Caolín para el control de insectos

- Extractos de plantas (de elaboración propia o comerciales)

Y algunos tratamientos basados en otros organismos (hongos, bacterias, virus

entomopatógenos):

- Trichogramma spp

- Metarhizium anisopliae

- Paecilomyces spp.

- Beauveria bassiana

- Virus de la granulosis (carpocapsa)

- Bacillus thuringiensis BT

Cada organismo tiene acción específica sobre determinados organismos plaga, y

distintas formas de uso. Es preciso consultar antes de utilización.

6-a. Bibliografía

• Biurrun et al. Setos vivos y agricultura (Parte I y II). Navarra Agraria 202:14-19 y

203: 26-33 (2014)

• Bouwmeester et al. Spider Mite-Induced (3S)-(E)-Nerolidol Synthase Activity in

Cucumber and Lima Bean. The First Dedicated Step in Acyclic C11-Homoterpene

Biosynthesis. Plant Physiol. 121: 173–180 (1999)

• Broekgaarden et al. Exploiting natural variation to identify insect-resistance genes.

Plant Biotechnology Journal 9: 819-825 (2011)

• Chamarthi et al. Physico-chemical mechanisms of resistance to shoot fly,Atherigona

soccata in sorghum, Sorghum bicolor. J. Appl. Entomol. 135: 446-455 (2010)

• Crowder et al. Organic agriculture promotes evenness and natural pest control.

Nature 466: 109–112 (2010) DOI:10.1038/nature09183

• Dodds y Rathjen, Plant immunity: Towards an integrated view of plant-pathogen

interactions. Nature Reviews Genetics 11: 539 (2010)

• Eurostat, Agriculture, Forestry and Fishery Statistics 2016 ed (DOI:

10.2785/147560)

• Freeman y Beattie, An Overview of Plant Defenses against Pathogens and

Herbivores. The Plant Health Instructor DOI: 10.1094/PHI-I-2008-0226-01 (2008)

• Gurr et al. Ecological engineering for pest management – CSIRO Publishing,

Collinwood, Australia (2004)

6-b. Bibliografía

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agriculture (accedido 25-VI-2017)

• Kloth et al. Association mapping of plant resistance to insects. Trends in Plant

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• Klynger et al. A single gene, AIN, in Medicago truncatula mediates a hypersensitive

response to both bluegreen aphid and pea aphid, but confers resistance only to

bluegreen aphid. J. Exp. Botany 60: 4115-4127 (2009)

• Martínez de Ilarduya et al. Aphid-Induced Defense Responses in Mi-1-Mediated

Compatible and Incompatible Tomato Interactions. Molecular Plant-Microbe

Interaction 16: 699-708 (2003)

• McLeod et al. ‘Beetle banks’ as refuges for beneficial arthropods in farmland: long-

term changes in predator communities and habitat. Agricultural and Forest

Enthomology 6: 147-154 (2004)

• Nombela et al. The Root-Knot Nematode Resistance Gene Mi-1.2 of Tomato Is

Responsible for Resistance Against the Whitefly Bemisia tabaci. Molecular Plant -

Microbe Interactions 16: 645-649 (2003)

• Pimentel D. Environmental and economic costs of application of pesticides in USA.

Environ. Develop. and Sustainability 7: 229-252 (2005)

• Porcuna JL. Control de plagas y enfermedades en Agricultura Ecológica, Ed. SEAE

(2015)

6-c. Bibliografía

• Tamiru et al. Maize landraces recruit egg and larval parasitoids in response to egg

deposition by a herbivore. Ecology Letters 14: 1075-1083 (2011)

• Traw y Dawson. Differential induction of trichomes by three herbivores of black

mustard. Oecologia 131: 526-532 (2002)

• Turlings et al. How caterpillar-damaged plants protect themselves by attracting

parasitic wasps. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92: 4169-4174 (1995)

• van Wijk et al. Predatory mite attraction to herbivore induced plant odours is not a

consecuence of attraction to individual HIPV (Herbivore-induced plant volatiles).

Journal of Chemical Ecology 34: 791-803 (2008)

• Walley et al. Towards new sources of resistance to the currant-lettuce aphid

(Nasonovia ribisnigri). Molecular Breeding 37: 4 (2017) DOI: 10.1007/s11032-016-

0606-4

• War et al. Mechanisms of plant defense against insect herbivores. Plant Signal

Behav. 7: 1306–1320 (2012) DOI: 10.4161/psb.21663 2012

Las publicaciones indicadas están disponibles libremente en Internet.

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