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Facultad de Agronomía y ZootecniaU.N.T.

Insectotoxicología

Ing. Agr. Melisa Santilli

Es la parte de la ciencia que se ocupa de los estudios específicos de la acción

tóxica de los insecticidas, tanto en lo que respecta a su modo de acción como a su

mecanismo de acción.

Modo de Acción

Vías de penetración del producto: • Vía cuticular - Productos de Contacto• Vía oral - Productos de Ingestión• Vía respiratoria – Productos de Inhalación

ToxicocinéticaProcesos que pueden modificar la cantidad de

químico que llegue al blanco.Los procesos pueden ser: Absorción,

almacenamiento, biotransformación y excresión

Vía cuticular

Epicutícula

Exocutícula

Endocutícula

Epidermis

Contacto

Penetración

Transporte

Transporte

Sitio de acción

Muerte

Detoxificación

Fijado en cutícula

Fijado en lípidos

Transformación

Ingrediente Activo K owNovaluron 4,30Lufenuron 5,12Carbofuran 17 – 26Thiodicarb 142Clorpirifos 50.000Endosulfan 200.000Pyriproxyfen 236.000Deltametrina 270.000Permetrina 1.260.000Esfenvalerato 1.660.000Teflutrina 3.160.000Cypermetrina 4.000.000Alfametrina 8.700.000Lambdacyhalotrina 10.000.000

Aparato bucal

Bolo Alimenticio

Mesenteron

Tejidos

Centro de Acción

Muerte

Transformación

Transformación Excreción

Excreción

Vía oral

Características Penetración Vía Dérmica Penetración Vía Oral

Blanco

Tipo de Plaga

Cobertura

Distribución

Dificultades

Aditivos

Persistencia

Formulación

Insecto u Órg. Vegetal Órgano Vegetal

Expuesta o Móvil

Elevado n° de gotas / cm 2

Homogénea en la zona donde esta el

insecto

Cultivos densos, plagas protegidas

Homogénea en la zona donde se

alimenta

Aceites Fago Estimulantes

Cuanto más elevada mejor

C. E. P. M. y S. A.

Espiráculo

Tráqueas y Traqueolas

Tejido

Célula

Centro de Acción

Vía respiratoria

Ventajas:

a) Poseen un elevado poder de volteo.

b) Se difunden más rápidamente en el cultivo.

c) Llegan con más facilidad a los insectos que se encuentran en lugares protegidos.

d) Dejan menores residuos tóxicos en la superficie del vegetal.

f) Tienen efecto ovicida.

h) Dado la buena distribución que poseen, no son exigentes en cuanto a la cobertura.

Desventajas

a) Mayor exoderiva.

b) Mayor pérdida de gotas pequeñas por evaporación.

c) Mayor peligrosidad de uso por ser tóxico por inhalación.

d) Mayor posibilidad de llegada a especies no blanco, presente en el cultivo.

Factores que afectan la penetración

Características del compuesto

Formulación

Insecto

Distintos mecanismosbioquímicos/fisiológicos desencadenados por los plaguicidas durante su actividad sobre la plaga.

Los mismos son muy variados, dependiendo de la naturaleza química del tóxico.

ToxicodinámicasRama de la ciencia que estudia la interacción

molécula biocida – Receptor

Mecanismo de acción

Procesos Metabólicos

Sistema Nervioso

Muda y Metamorfosis

Procesos Fisiológicos

Tóxicos Físicos

Productos que actúan bloqueando mecánicamente procesos fisiológicos, sin alterar

otro proceso metabólico.

Aceites Tierras diatomeas

Procesos Metabólicos

Sistema Nervioso

Muda y Metamorfosis

Procesos Fisiológicos

Tóxicos Respiratorios

Dinitroderivados

Rotenonas

Fosfina

HydramethilnonaSulfinato y Sulfonas

Tóxicos Protoplasmáticos

Pertenecen a este grupo aquellos insecticidas que precipitan proteínas del

protoplasma celular (Pb y Hg) y destruyen el epitelio del mesenterón.

Procesos Metabólicos

Sistema Nervioso

Muda y Metamorfosis

Procesos Fisiológicos

Tóxicos Nerviosos

Transmisión

Los neurotransmisores pueden ser excitadores o inhibidores dependiendo de cómo cambian la carga iónica en el interior de la célula

Los neurotransmisores excitantes despolarizan la célula promoviendo un flujo de entrada de iones Na+ que , en algunos casos pueden ir acompañados de iones Ca2+.

Los neurotransmisores inhibidores hiperpolarizanla célula promoviendo tanto la salida de los iones K+ como la entrada de los iones Cl-

Acción de los Insecticidas Neurotóxicos

1) En Pre-sinapsisA nivel de Acetilcolinesterasa

2) En Post - SinapsisA nivel de receptoresAntagonista del canal Cl-

Activadores del canal Cl-

Intervienen en la actividad Na+ / K+

Fosforados y Carbámicos

AcetilcolinaAcetilcolinesterasa

Colina + Acetato

A nivel de Acetilcolinesterasa

Acción de los Insecticidas Neurotóxicos

1) En Pre-sinapsisA nivel de Acetilcolinesterasa

2) En Post - SinapsisA nivel de receptoresAntagonista del canal Cl-

Activadores del canal Cl-

Intervienen en la actividad Na+ / K+

Piretrinas y Piretroides

Intervienen en la actividad Na+ / K+

Acción de los Insecticidas Neurotóxicos

1) En Pre-sinapsisA nivel de Acetilcolinesterasa

2) En Post - SinapsisA nivel de receptoresAntagonista del canal Cl-

Activadores del canal Cl-

Intervienen en la actividad Na+ / K+

Nicotina y Neonicotinoides

Ca+

A nivel de receptores

Spinosinas

Spinosad

Acetilcolina

Na+

A nivel de receptores

Acción de los Insecticidas Neurotóxicos

1) En Pre-sinapsisA nivel de Acetilcolinesterasa

2) En Post - SinapsisA nivel de receptoresAntagonista del canal Cl-

Activadores del canal Cl-

Intervienen en la actividad Na+ / K+

Antagonistas de canales de Cl -

Ciclodienos y Fenilpirazoles

Acción de los Insecticidas Neurotóxicos

1) En Pre-sinapsisA nivel de Acetilcolinesterasa

2) En Post - SinapsisA nivel de receptoresAntagonista del canal Cl-

Activadores del canal Cl-

Intervienen en la actividad Na+ / K+

Activadores del canal Cl -

Avermectinas

Inhibidores de la Síntesis de quitina

Benzoilureas y Tiadiazinonas

Similes hormona juvenil

Pyriproxifen

Similes ecdisona

Síntomas

Manifestaciones del insecto frente al tóxico.

• Excitación • Convulsión• Parálisis• Muerte

Tiempo

Re

spir

ació

n

Variación de la sintomatología según el producto

Tiempo

PiretroidesSpinosad

FosforadosAceleradores de muda

Inhibidores de la síntesis de quitina

Piretroides

Ciclodienos

Entomopatógenos

Son microorganismos capaces de producir enfermedades en el insecto huésped.

Las enfermedades pueden ser:

Infecciosas: Son aquellas capaces de diseminarse de un insecto a otro.

No infecciosas: Se caracterizan porque no se transmiten de un insecto a otro.

Dentro de los entomopatógenos hay:

Hongos: Producen la mayor mortalidad en los insectos, el 80% de la enfermedades.

Virus: Se conocen más de 700 virosis infectando a diversos órdenes de insectos y ácaros. Los Baculovirus (virus de la poliedrosis nuclear y virus de la granulosis) son los más interesantes por ser altamente específicos.

Bacterias:

Hongos Entomopatógenos

Germinación

• Actividad reducida• Lenta pérdida del apetito• Tegumento endurecido, momificado• Cubierto por micelio y esporos• Color blanco, verde, etc.

Síntomas

Beauveria bassiana.

Los insectos muertos por este hongo presentan una cubierta blanca algodonosa sobre el cuerpo, la cual esta formada por el micelio y esporas del hongo.

Metarhizium anisopliaeLos cuerpos de los insectos son cubiertos por micelio, el cual inicialmente es de color blanco pero se torna verde cuando el hongo esporula.

Verticillium lecanii.

Fue encontrado sobre insectos del orden Coleoptera,Diptera, Hymenoptera y sobre ácaros. Los insectos infectados por este hongo tienen una

apariencia blanquecina.

Nomureae rileyi.

Con mayor frecuencia se encuentra atacando lepidopteros, por ejemplo Spodoptera en maíz.

El cuerpo de los insectos presentan un micelio blanco, que puede tornarse verde con la esporulación.

Virus Entomopatógenos

Ingestión de las partículas

Disolución de la capa proteica

AbsorciónMultiplicación

Liberación de poliedros

• Actividad reducida

• Lenta pérdida del apetito

• Tegumento amarillento y blando, llegando

a desintegrarse

• Salida de líquido (fuentes de inóculo)

• Presencia de poliedros en la hemolinfa

Síntomas

Virus con cuerpo de inclusión:

Virus de la poliedrosis nuclear VPN: Controla Lepidoptera ( Heliotis, spodoptera, Anticarsia), Diptera e Hymenoptera.

Virus de la granulosis VG : Controla Lepidoptera (C. pomonella) “Carpovirus”

Ventajas• Son altamente virulentos para los insectos plagas• Una vez aplicados ocurre un contagio rápido• Producen efectos secundarios sobre los insectos plagas• Herramienta valiosa del MIP• No son tóxicos para el hombre• No se conocen resistencias

Desventajas

• Son influenciados por las condiciones ambientales• Algunos deben multiplicarse en huésped vivo• A veces son difíciles de almacenar

Experimentación con plaguicidas

Estudia la acción del tóxico frente a losinsectos.

Intenta conocer al comportamiento de las sustancias toxicas desde que llega a ponerse en contacto con la plaga o sobre el sustrato .

Etapas en laboratorio:

A) Determina la potencia tóxica: DL 50 Eficiencia

B) Efectos secundarios : ParásitosPlantasAnimales

C) Preparación físico-química: FormulacionesMezclas

Ensayos

1. ContactoEnsayos de topicaciónEnsayos con microgeringas

2. Ingestión3. Respiración 4. Micro ensayos con Equipos Especiales

Campanas EspolvoreadorasTorres Pulverizadora de Waters

Etapas en laboratorio:

A) Determina la potencia tóxica: DL 50 Eficiencia

B) Efectos secundarios : ParásitosPlantasAnimales

C) Preparación físico-química: FormulacionesMezclas

Dosis Letal Media DL50

Expresa la Potencia tóxica del producto plaguicida en estudio.

Dosis que mata al 50% de la población en estudio.

Dosis

% Individuos

50

Muertos

Vivos

Log Dosis

% Individuos

50

Dosis

Probit

50

90

5

Etapas en laboratorio:

A) Determina la potencia tóxica: DL 50Eficiencia

B) Efectos secundarios : ParásitosPlantasAnimales

C) Preparación físico-química: FormulacionesMezclas

Eficacia % = (Vt – Ve) x 100Vt

Vt= individuos vivos en el testigo.Ve= Individuos vivos en el ensayo.

Abbot

Eficacia % = 100 1 – Ed x TaEa x Td

Ea = número de ind. antes del tratamiento.Ed = número de ind. después del trat.Ta = número de ind. en el testigo antes del trat.Td = número de ind. en el testigo después del trat.

Henderson y Tilton

Eficacia % =% Me - % Mt x100100 - % Mt

Me= mortalidad en el ensayoMt= mortalidad en el testigo

Schneider y Orelli

Eficacia % = Pt +/- Pck x 100100+/- Pck

Pt= mortandad dada por el número de insectos vivos antes y después del tratamiento.Pck = expresa la alteración de la población; el signo es positivo cuando aumenta y negativo cuando disminuye.

San y Shepard

Desarrollo de la habilidad en una línea de un organismo de tolerar dosis de un tóxico que serían

letales a la mayoría de individuos en una población normal de la misma especie

RESISTENCIA

La resistencia es un ejemplo de rápida evolución debido a la alta frecuencia de plagas resistentes

después de varias generaciones sometidas a aplicaciones de plaguicidas

Resistencia a insecticidas:

1911 Primer caso

1940 14 casos

1986 490 casos

2000 mas de 600 casos

Fungicidas:

1913: Primer caso

2006: 632 casos

Herbicidas:

1970: primer caso

2008: 318 biotipos en 184 especies

RESISTENCIA

Metabólica

No Metabólica

Por comportamientoMorfológicaFisiológica :

Activación de mecanismos

Sitio de Acción

OFM GSTsESTs

Resistencia múltiple

Resistencia cruzadaSitio de acción

No sitio de acción

Diagnóstico de Resistencia

Spodoptera - Lambdacihalotrina

De la Vega et al. 2005

Dosis

Probit

50

90

5

LabCampo 1

Campo 2

Manejo de la Resistencia

• La aplicación de plaguicidas debe ser tan poca como sea posible, tratando reducirlos por debajo de un nivel de daño económico. Las dosis tampoco deben ser excesivas

• Otro principio es la rotación de plaguicidas en el tiempo

• Otra de las prácticas explotación agrícola que pueden contribuir a reducir el número de aplicaciones de plaguicidas y con ello reducir la aparición de casos de resistencia:

• Rotación de cultivos, con siembra de un cultivo no susceptible durante algunos años para luego retornar al susceptible.

• Período libre de hospedantes, entre cosecha y próxima siembra dejar pasar el mayor tiempo posible con lo que se logrará la mortandad de un gran número de plagas.

• Destrucción del rastrojo y otras plantas hospederas.

• Época de siembra anterior a la aparición de poblaciones que alcancen el nivel de daño económico.

• Adecuado manejo de la fertilización y humedad del suelo, de manera tal que la planta resista el ataque por crecer más vigorosamente.

• Uso de variedades resistentes al ataque de plagas