HONGOS ENTOMOPATÓGENOS, ALTERNATIVA EN EL MANEJO DE INSECTOS PLAGA.

INTRODUCCIÓN

Los hongos constituyen un grupo taxonómico diverso que asocia a insectos y ácaros, y ocupan los diferentes nichos donde habitan los artrópodos. Los hongos entomopatógenos se han desarrollado como una importante estrategia dentro del contexto de manejo integrado de insectos plagas. 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. El enfoque de la investigación en la última década ha seguido dos vertientes: a) biología molecular, genómica y proteomica de los hongos entomopatogenos, y b) el uso práctico de los hongos en sistemas de manejo de plagas. El valor de estos estudios permite un entendimiento de la ecología, patogeneceidad de los entomopatogenos, y su aplicación sobre diferentes aplicaciones de insectos.

Las enfermedades causadas por los hongos entomopatógenos (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 epizoóticas espectaculares. Esto ha ilustrado el potencial que tienen los hongos y estimulado el desarrollo de diversos proyectos de investigación a nivel academia e industria con fines de explotarlos como micoinsectidicadas.

TAXONOMIA

El termino entomopatogeno es generalmente utilizado para preferirse a los hongos causantes de enfermedad. Dentro de estos pueden encontrarse algunos hongos considerados como altamente patogénicos (obligados, facultativos) y oportunistas. Los hongos entomopatogenos se encuentran virtualmente en todos los grupos taxonómicos. La división Ooomycota, en el reino stramenopila, originalmente clasificado como hongos, incluye al patógeno de los mosquitos Lagenidium giganteum. Este es un ciclo de vida que incluye zoosporas y oosporas, las primeras son las unidades infectivas que se adhieren a la superficie de la cutícula de la larva y producen tubos germinativos para penetrar el integumento del hospedero. Las oospporas, funcionan como estructuras de reposo. Los patógenos más comunes de insectos dentro del phylum chytridiomycota se encuentra en el género coelomomyces; todos son patógenos obligados de mosquitos y simúlidos y requieren de un crustáceo (copépodo) como hospedero alternante para completar su ciclo de vida.

La mayoría de los hongos entomopatogenos con potencial para el control de insectos se encuentra en el reino Eumycota representado por las principales divisiones Zygomycota, Ascomycota Basidiomycota. Dentro de los Zygomycota se encuentra el orden entomophthorales, los cuales producen hifas cenocíticas y esporas de resistencia capaces de sobrevivir en condiciones desfavorables, zigosporas (esporas sexuales) y azygosporas (espora asexual) estos hongos al germinar producen conidios mucilaginosos, primario, secundario o terciario, los cuales son disparados (presión hidrostática), algunos géneros como zoophthora y neozygites producen además capiloconidia.

Entre los Ascomycota existen géneros que presentan una fase sexual (teleomórficos), que se desarrolla en un cuerpo fructífero, el ascocarpo con producción de ascosporas. Entre los entomopatogenos más importantes se encuentran los Pyrenomycetes: hipocreales.

Las especies más importantes de los hongos entomopatogenos se encuentran en el orden de los hipocreales, filum Ascomycota. estos incluyen un gran número de hongos caracterizados por formar miceliles y formación de esporas asexuales o conidios, que nacen en células conidiogenas especializadas libres (coniióforos) o en estroma miceliar (sinemas, esporoquios, acervulo, picnidios). Algunos géneros han sido relacionados con miembros de los Ascomycota en base al análisis molecular de los

PROCESO DE INFECCION

INFECCION: la relación y la respuesta del patógeno a su hospedero tiende a ser crítica dictando la secuencia de eventos que culminan 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 estas esporas se adhieren a la superficie de la cutícula a través de fuerzas hidrófobas debido a la presencia de proteínas en cisteínas llamadas hidrofobinas. 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. La penetración es ayudada por la formación de células apresoriales (apresorio) que ejercen presión física sobre el exoesqueleto, además de la producción de enzimas, como proteinazas, quitinazas, lipasas, esterazas que degradan la cutícula. La formación de apresorios (hinchamientos en la región apical de los tubos germinativos) dependerá del tipo de substrato o de las especies de hongo, este funciona para asegurar la adhesión a la cutícula y al mismo tiempo, la penetraciones favorecida por efecto de la presión hidrostática y formación de clavijas que favorecen la penetración de la cutícula del hospedero.

Durante el proceso de invasión los tubos germinativos obedecen a cambios bioquímicos o procesos adaptivos y diferenciación celular. El hongo atraviesa la epicuticula, forma placas que van invadiendo y destruyendo los diferentes estratos. Una vez dentro del hemocele la colonización del hospedero se realiza por medio de blastosporas (un estado de desarrollo levaduriforme) del micelio. 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 (el hongo utiliza azucares y proteínas presentes en la hemolinfa) y por la acción de metabolitos secundarios o toxinas. Los miembros de los hypocreales pueden ser considerados como hemibiofritos con una fase parasítica que se desarrolla en el insecto hospedero vivo, y una fase saprofitica que crece sobre el insecto muerto. Estos hongos pueden producir toxinas para romper las defensas del hospedero. Los Zygomycota, por el contrario son biotrofos, durante el proceso de invasión producen cuerpos hifales y protoplastos que carecen de una pared celular evitando ser detectados por el sistema inmune del insecto obteniendo nutrientes, lo que ocasiona la muerte del hospedero.

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. Las enzimas degradadoras de la cutícula una vez absorbidas dentro de la cutícula degradan progresivamente los polímeros monómeros precursores utilizables. Las enzimas catabólicas candidatas son aquellas que afectan las proteínas, quitina, ceras y lípidos, y otras capas de exoesqueleto, tejidos del insecto, del hemocele y de la hemolinfa.

TOXINAS: los hongos sintetizan metabolitos con acción toxica, identificados a partir de los filtrados del cultivo de hongos o mediante la inyección en lepidópteros y dípteros. Algunas toxinas son clasificadas dentro de los depsipeptidos cíclicos como la beauvericina producida por Lecanicillium (=Verticillium) lecanii y Beaveria bassiana, además de basianolide que es producido por este ultimo hongo y por Paecilomyces fumosoroseus, productos que alteran el transporte de cationes a través de la membrana celular. En b. bassiana se ha identificado la oosporeina, de color rojo intenso con actividad antimicrobiana, que favorece el desarrollo del entommopatógeno. Las toxinas provocan alteraciones en varios órganos, paralizan las células o causan un mal funcionamiento del intenso medio, tubos de malpigio, tejido muscular y hemocitos. El efecto inhibitorio sobre los elementos celulares de la hemolinfa, impide la actividad fagocítica de los plastomacitos y permite la multiplicación de hongo reduciendo la habilidad del insecto para defenderse. Poco tiempo después de la muerte del hospedero y bajo condiciones favorables, las hifas emergen del cadáver, producen células conidiogenas y ocurre la esporulación e infección, son diseminadas por el viento, la lluvia y por el insecto hospedero (autodiseminacion). Cada insecto infecto constituye un foco de infección para otros individuos de la población.

SELECCIÓN DE HONGOS ENTOMOPATOGENOS: dentro de los hongos entomopatogenos se encuentran especies que presentan un amplio rango de hospederos dentro de los diferentes ordenes dentro de lo artrópodos, B. bassiana, M. anisopliae var. Anisopliae se han reportado que tiene la capacidad de atacar un gran número de especies de insectos mientras otras razas son más específicas. B. bassiana se consideran como un ensamble heterogéneo de especies en los que se encuentran diversos genotipos y que probablemente comprenden un complejo de especies. Se ha observado que las especies tienen características diferenciales, se encuentran patotipos o razas que aunque presentan una morfología similar, tienen diferente rango de hospederos. La selección de una raza o aislamiento debe tomar en cuenta la especie susceptible así como el estado de desarrollo del hospedero. La patogenecidad una habilidad cualitativa del patógeno para causar enfermedad es determinada por factores relacionados con el hospedero, la fisiología del hongo y el medio ambiente.

INTERACCION HOSPEDERO-PATOGENO-AMBIENTE: El porcentaje de infección o mortalidad resultante está ampliamente gobernado por el estado de susceptibilidad del hospedero, la dosis y virulencia del patógeno, el método de aplicación y factores ambientales, humedad, velocidad de viento y estructura de la vegetación. En la mayoría de los insectos la principal ruta de infección ocurre por contacto directo con el 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 infectados, 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 característica de comportamiento del hospedero y del patógeno, así como factores abióticos que tienen una particular influencia sobre procesos fisiológicos y bioquímicos involucrados en la interacción.

PATOGENO: los microorganismos considerados como agentes de control microbiano, cumplen con una serie de atributos que sirven como fundamento para su selección. Dentro de estos atributos se cuenta: 1. Rango de hospederos, desde el punto de vista comercial, un entomopatogeno con un amplio rango de hospederos es mejor comparado con un especifico. 2. Virulencia capacidad de producir enfermedad en términos de grado o velocidad de daño en el insecto es una característica esencial para todo microorganismo si se quiere utilizar en estrategias a corto plaza, lo cual le permite tener: a) capacidad para matar más rápidamente; b) reducir los daños al cultivo, ya que tendrá la capacidad de reducir la población del insecto plaga por debajo del umbral económico de daño. 3. eficiencia en la “transmisión”, esta es una característica importante cuando se trata de que el entomopatogeno se establezca, persista y colonice el habitad del insecto plaga. 4. “dispersión, característica que permite al entomopatogeno distribuirse en el hábitat del hospedero, en lo hongos se considera como pasiva, esta se lleva a cabo a través de la lluvia, el viento o de insectos contaminados. Sin embargo en el orden de los entomophthorales producen esporas de resistencia esféricas, de pared gruesa de origen sexual (oosporas) o asexual (clamidospporas, acigosporas). Cuando las condiciones ambientales son adecuadas las esporas de resistencia, germinan iniciando el proceso de infección, que favorece la presencia de brotes epizoóticos en la población del insecto hospedero. Los ascomicetos teleomórficos y anamorficos (deuteromicetos) producen masas de tejido vegetativo endurecidos llamadas esclerocios o estroma como en le genero Cordyceps y Torubiella o hifas modificadas llamadas clamidosporas como en Metarhizium. 6. los hongos son “ambientalmente seguros”, en general los entommopatógenos son seguros para otros organismos y para el ecosistema donde son liberados; 7. Los entomopatogenos son competitivos con otras prácticas de control, considerando su efectividad, costo de producción y seguridad al ambiente.

HOSPEDERO: existen diferencias en susceptibilidad entre insectos hospedadores y sus estados de desarrollo. Los insecticidas microbianos son más efectivos cuando son aplicados cobres las 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 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 (que no dañen partes comerciales) el control microbiano tiene más éxito. Considerando la extensión del problema, un mercado con amplio potencial es preferido sobre un mercado pequeño.

El comportamiento de los insectos puede influir en el desarrollo de epizootias, y puede afectar la dispersión del entommopatógeno. Insectos infectados con entomoftorales a menudo suben a las partes altas de las plantas, justo antes de morir, quedando fijos a la planta. Estos cambios en el comportamiento ayudan a las esporas a dispersarse y estar en contacto con hospederos potenciales.

Ambiente: los factores ambientales que influyen en la actividad de los hongos entomopatogenos 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; la humedad, factor esencial para la germinación y dispersión de las esporas de la mayoría de los hongos; el viento; lluvias que actúan como agentes importantes de dispersión; la iluminación, principalmente la luz solar, específicamente los rayos UV, causan alteraciones que pueden reducir la presencia de los hongos.

Factores bióticos: los parásitos, depredadores, son organismos que favorecen la dispersión y complemetan la actividad de los microorganismos entommopatógenos; la hospedara, juega un papel muy importante en la relaciones tritróficas (planta-hospedero-entomopatogeno)ya que en mucha situaciones producen sustancias con características fungicidas, antibióticas que afectan a los hongos entomopatogenos. La susceptibilidad de los insectos varía entre instares.

Dentro de los Anamorfos Hypocreales se encuentran diversas especies que han demostrado tener actividad sobre un amplio rango de hospederos y han sido seleccionados para la producción comercial. Varias especies tienen un buen potencial para ser propagados en medios artificiales baratos (fermentación liquida o solida) y con una larga vida de almacén. Los hipocreales han sido investigados para ser utilizados contra un amplio rango de insectos plaga, incluyendo la mosca blanca, trips, afidos, termitas, chapulines y langosta, escarabajos, lepidópteros y otros.

MICOINSECTICIDAS

Actualmente los biopesticidas son productos que pueden integrarse a las estrategias de maneo de insecticidas plaga, esto debido a que son seguros desde el punto de vista ambiental, usados en agricultura extensiva, invernaderos, ambientes protegidos, jardines etc. Para que estos biopesticidas puedan ser utilizados ampliamente en la agricultura como estrategia viable, debe 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 entomopatogenos 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 su uso como agentes de control puede ser totalmente diferente de los agroquímicos que pretenden remplazar. La aplicación de conidias produce una respuesta diferente a los insecticidas, ya que todas las dosis parecen matar, es más convenientemente medir el tiempo que tarda en matar que los niveles de dosis letal.

La necesidad por alta humedad relativa para que incide 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 lata humedad ambiental. Requerimientos de lata humedad relativa parecen ser necesarios para la esporulación, sin embargo, en algunos hifomicetos la infección ocurre bajo condiciones de baja humedad. Estos casos de infección parecen estar relacionados con las condiciones que existen en el micro habitad del insecto hospedero.

La temperatura, principal factor limitante para los hongos entommopatógenos, sin embargo a limitantes térmicas no solo son el resultado de las condiciones ambientales, si no de la termorregulación del hospedero.

ESTRATEGIAS DE MANEJO

Las epizootias causadas por los hongos entomopatogenos en forma natural sobre plagas agrícolas, a menudo ocurren en forma tardía para tener valor económico. La aplicación del inoculo puede acelerar el proceso de enfermedad. Cuando esto 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 de un hongo en una situación donde la micosis no ocurre en forma natural entonces este es referido como insecticida microbiano o micoinsecticida.

Los enemigos naturales, pueden ser empleados bajo tres amplias estrategias: control biológico clásico, aumento y conservación.

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 económico.

Aumento (inundación. Estrategia a corto plazo, en este caso un gran número de conidias son liberados esperando controlar de manera relativamente rápida la población plaga. El hongo es aplicado de manera similar que in insecticida químico. Algunos agente s microbianos no se establecen ni se incrementen (reciclan) en el ambiente para reducir subsecuentes infestaciones de la plaga, es por ello que requieren ser aplicados cada vez que la población sobrepasa el umbral de daño económico. Los hongos Hyphomycetes tienen un alto potencial como agentes de control biológico en forma inundativa, ya que ellos son fáciles de producir masivamente y formular para ser aplicados con equipo convencional.

Autodiseminacion. El método más común usado para la introducción de los hongos entomopatogenos, particularmente lo hifomicetos, es a través de inundaciones. Sin embargo la mayoría de los hongos entomoftorales 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 autodiseminacion, se ha vislumbrado como alternativa viable para diseminación de hongos hentomoftorales como Zoophthoora radicans y Pandora blunkii en

poblaciones de la palomilla dorso de diamante en el cultivo de crucíferas. La autodiseminacion se basa en el uso de atrayentes sexuales hacia los que el hospedero es atraído a una trampa, la cual está contaminada con el hongo, los adultos al estar en la trampa se contaminan por las esporas del hongo. Las esporas son diseminadas por el insecto una vez que este ah dejado la trampa. La idea es incrementar la cantidad de inoculo, establecer epizootias tempranas, reduciendo la cantidad del hongo. La autodiseminacion ha demostrado ser una estrategia útil, esta involucra el establecimiento de la enfermedad en la población dando un control a largo plazo o una reducción permanente de la población. Estudios sobre ecología, virulencia, persistencia y transmisión entre hospederos han dado la pauta para el desarrollo de trampas y evaluaciones en pequeña escala.

Conservación. Esta estrategia considerada la manipulación del medio ambiente (manejo cultural) para favorecer la persistencia, e incremento de microorganismos que ocurren forma natural o introducidos. La conservación se logra a través de diseño de cultivos en los que la diversificación vegetal es frecuentemente la clave de la regulación.

MIP. Los micoinsecticidas pueden ser compatibles con otras prácticas d control. Diversos estudios de laboratorio han demostrado que los fungicidas, herbicidas y insecticidas pueden prevenir la germinación y desarrollo del hongo in vitro. Sin embargo el control de plagas con micopesticidas no se ve afectado por la aplicación de pesticidas, si no se aplican en forma simultánea. Sin embargo estudios de campo permitirán determinar la compatibilidad o incompatibilidad de los micopesticidas con otro 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.

APLICACIÓN

LAS Condiciones ambientales favorables (alta humedad, temperatura) pueden ocurrir temprano por la mañana o durante la tarde, por lo que se recomienda aplicar durante estos periodos del día. El insecto debe encontrarse en el estado susceptible (los estadios juveniles son los mas susceptibles de controlar, evitando además daños en el cultivo) el método de aplicación depende de la naturaleza del inoculo y del nicho del insecto plaga. Conidias o blastosporas (producidas en fermentación sumergida) de Beauveria, Paecilomyces, Lacanicillium, Metarhizium, etc. Pueden ser suspendidos en líquido o mezclados con polvos y asperjados con equipos convencionales. Las personas hidráulicas de alto volumen, principalmente con boquillas de abanico o de cono hueco montadas en tractores con aguilones, o aspersores de mochila son usadas para aplicar las esporas en aéreas extensivas. Sin embargo se han determinado importantes deficiencias en estos métodos de aplicación, relacionadas principalmente a pérdidas debidas a: deriva, intersección del follaje de otras plantas; ´pobre retención de la aspersión tendiendo a caer en el suelo; pobre o mala distribución de la aspersión (pe. Aplicación sobre el haz de las hojas y pobre cobertura del envés que donde generalmente se encuentran los insectos. Además la frecuencia y distribución de la gota es difícil de controlar, esto se logra cambiando la boquilla, modificando la presión o agregando adherentes que mejoran la cobertura.

La mayoría de los materiales de contacto como micoinsecticidas, requieren ser asperjados directamente sobre (pe. Plagas de granos almacenados), 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 entomopatogenos en el control de plagas y de ácaros e insectos.

La mayoría de los hongos entomopatogenos son usados para controlar poblaciones plaga por debajo del umbral económico, aceptando algunos daños en el cultivo. Además los hongos entomopatogenos tienen un papel importante en el MIP Y ellos tienen que ser utilizados en combinaciones con otras estrategias para lograr un control sustentable de plagas de insectos. En algunos casos entomopatogenos han contribuido en el control equivalente al de los insecticidas órganos sintéticos, a precios comparables. Estos además, han demostrado su potencial en regular las poblaciones de insectos a costos ambientales más bajos que los insecticidas y contribuir a la estabilización de las poblaciones a largo plazo.

LAS BATERIAS Y SU USO EN EL CONTROL BIOLOGICO

INTRODUCCION

Al igual que todos los organismos vivos, los insectos están sujetos al ataque de microorganismos infecciosos causantes de enfermedades. Estos microorganismos, al causar enfermedades en insecto-plaga, pueden mostrar potencial para ser utilizados como agentes de control biológico. Al uso de estos microorganismos para controlar plagas se le conoce como control microbiano, y forma parte del concepto general de control biológico.

BACTERIAS ENTOMOPATOGENAS

El desarrollo de la microbiología desde mediados desde el siglo XIX permitió el descubrimiento de las bacterias entomopatogenas. Recientemente, con el desarrollo de herramientas moleculares, se ha constatado la gran diversidad de la bacterias, presentes en innumerables hábitats terrestres y acuáticos, la cual esta directamente relacionada a la multitud de interacciones que presentan con otros organismos. Estas interacciones van desde una simple dependencia de nutrientes orgánicos provenientes de organismos en descomposición, hasta complejas relaciones interespecificas que involucren procesos coevolutivos independientes, desarrollos a través de años. En esta categoría se encuentran las interacciones simbióticas entre las bacterias y organismos más evolucionados, como es el caso de mutualismo desarrollado en algunos nematodos entomopatogenos y las bacterias que matan al hospedero y le sirven de alimento al nematodo. Esto, además de los complejos mecanismos de interdependencia, implica una ventaja para ambos microorganismos, también, dentro de la categoría de las relaciones simbióticas, se encuentran el parasitismo causado por bacterias hacia otros organismos más complejos. Este parasitismo normalmente ocurre cuando la bacteria ha logrado franquear las barreras de defensa del hospedero y se alimenta de los tejidos de este. A este proceso de le conoce como “infección” y causa un estado de irritación y perdida de la homeostasis conocida como “enfermedad”. Esto es porque el microorganismo parasito causante de una enfermedad infecciosa se le conozca como “patógeno” que etimológicamente significa causante de enfermedad.

Al igual que la mayoría de los entomopatogenos, las bacterias entomopatogenas infectan al insecto por vía oral. Cuando una bacteria logra penetrar el hemocele del insecto, normalmente cusa una septicémica o, específicamente, una bacteremia, al proliferar la hemolinfa y posteriormente atacan al tejido del insecto, hasta deshacerlos por completo. Debido a que muchas bacterias (incluyendo aquellas propias del tracto digestivo del insecto) pueden causar bacteremias letales en la mayoría de los insectos, solo por el hecho de penetrar al hemocele. En estos casos, es importante determinar la dependencia de la bacteria hacia el hospedero, ya que las bacterias patógenas obligadas normalmente no pueden crecer si no es en el ambiente del hospedero y frecuentemente no es factible cultivarlas en medios artificiales.

Por otro lado, existen bacterias que utilizan toxinas para penetrar o aniquilar eficientemente al hospedero, ya sea al invadir el hemocele o cuando esta es ingerida. En el primer caso, la presencia de toxinas en la hemolinfa del insecto, este eventualmente muere y, dependiendo de la bacteria

entomopatogena, puede ser consumido por bacterias saprofitas propias del intestino del insecto, produciéndose una coloración oscura en el cadáver; o bien exclusivamente por la bacteria entomopatogena, para lo cual comúnmente produce sustancias antibióticas que previenen el crecimiento de otras bacterias. Las bacterias que producen toxinas que aniquilan al insecto son las más exitosas en su uso como agentes de control biológico de plagas, y su crecimiento y estudio es el más amplio de todas las bacterias entomopatogenas.

Aunque en realidad la epizootias causadas por bacterias entomotogenas son muy poco frecuentes, existen algunas bacterias que tienen mecanismos de trasmisión muy eficientes. La transmisión vertical normalmente ocurre cuando las bacterias de un individuo infectado se transmiten tansovaricamente, al penetrar al huevecillo durante las formación de los óvulos; o transovum, cuando el inoculo bacteriano se limita a cubrir externamente el huevecillo. De ambas formas, los individuos neonatos se inoculan y continúan el ciclo de infección. La transmisión horizontal ocurre cuando otros individuos quedan a expensas de material infectado por las heces o los deshechos de un cadáver infectado. Es común que estos casos las bacterias entomopatogenas formen endosporas que mantienen si viabilidad por los periodos de tiempo (a veces hasta decenios).

DIVERSIDAD DE LAS BACTERIAS

Las bacterias son los organismos más simples que existen en la actualidad, e incluyen a grupos que se consideran los representantes de los primeros organismos que se desarrollaron sobre la tierra. En la actualidad, de los tres dominios de organismos reconocidos por la clasificación basada en métodos moleculares, las bacterias representan a dos de ellos. Como en todos ámbitos de la taxonomía moderna, las bacterias se encuentran en una fase de revisión continua y renovadora, donde los antiguos grupos (desde la clase hasta la especie) están siendo revisados y modificados por las nuevas técnicas moleculares de clasificación. De ahí que, día a día, aparecen en la literatura científica nuevas especies e incluso nuevas categorías taxonómicas que, eventualmente, transformaran radicalmente la forma en que tradicionalmente se clasificaba a las bacterias.

A pesar de la gran diversidad bacteriana, las bacterias que causan enfermedades infecciosas a los insectos presentes poca diversidad, si comparamos a este grupo en entomopatogenos con otros como los protozoarios o los hongos. Se conocen aproximadamente 90 especies de bacterias causante de enfermedades infecciosas en los insectos, de las cuales, solo algunas pocas tienen un alto potencial como agentes de control biológico. A pesar de su baja diversidad, son las bacterias los agentes de control biológico más utilizados en el mundo y, por mucho, representan la mayoría del mercado, no solo de insecticidas microbianos, si no de los agentes de control bilógico, en general. Este fenómeno se debe principalmente a que el agente microbiano más exitoso en el control de plagas es una bacteria: Bacillus thuringensis.

Aunque existen muchas familias bacterianas que contienen especies entomopatogenas, son solo unas pocas las que representan especies altamente virulentas. Desde muy diversos puntos de vista, la familia mas estudiada, más desarrollada y más utilizada como agente controlador biológico es la Bacillaceae.

Los miembros de la familia Bacillaceae se caracterizan por formar endosporas, son Gram positivos y las células vegetativas presentan forma alargada como de bastón o báculo (da ahí su nombre) entre otras muchas características. Los principales géneros son especies como entomopatogenas son Bacillus, Paenibacillus y Clostridium.

BACTERIAS ENTOMOPATOGENAS

Basillus sphaericus. Esta es una bacteria estrictamente aerobia cuya forma es bacilar, aunque representa un ensanchamiento en el sitio donde se formara la endospora, la cual es completamente esférica (de ahí su nombre). Su capacidad entomología se limita a las larvas de los mosquitos. Esta bacteria es comúnmente encontrada en el suelo, agua contaminada orgánicamente y otros tipos e hábitats.

Esta bacteria produce una protoxina de naturaleza proteica, formando matrices cristalinas de diferente forma y tamaño, de ahí que se llame cristal a la estructura toxica, la cual está unida fuertemente al exosporium.

La toxina debe ser ingerida por las larvas, en su medio acuático, para luego disolverse en el mesenterón y causar lisis a las células epiteliales. Su modo de acción es muy similar al de Basillus thuringiensis ya que las células epiteliales se ensanchan, estallan y abren huecos intercelulares, perdiéndose la unidad tisular, además de detenerse la peristalisis y necrosarse los músculos y los nervios. El cadáver de la larva proporciona los nutrientes suficientes para promover la proliferación de esta bacteria, lo cual permite reciclarse el inoculen el medio. Se puede cultiva fácilmente en medios artificiales por su capacidad soprofitica; sin embargo, su actividad insecticida es altamente especifica restringiéndose únicamente hacia las larvas de mosquitos y especialmente del genero Culex. Su capacidad para crecer en medios artificiales ha hecho que algunas compañías hayan desarrollado algunos bioinsecticidas a base de esta bacteria.

Paenibacillus popilliae. Esta bacteria, de reciente clasificación. Tiene una importancia tanto desde el punto de vista práctico como histórico. Esta fue la primera bacteria estudiada y registrada como bioinsecticida en los estados unidos. Esta bacteria es un patógeno obligado y especifico. Las diversas clases de P. popilliae atacan a mas de 70 especies de gallinas ciegas causando la llamada “enfermedad lechosa” ya que su sintomatología mas distintiva es el aspecto lechoso de la hemolinfa de las larvas infectadas. Esto es debido a la gran cantidad de esporas propia de la bacteremia causada por el patógeno en la hemolinfa que, en condiciones normales, debería presentar un aspecto translucido. Cabe hacer notar que los adultos también son susceptibles a la infección y sus efectos de traducen en una menor longevidad y fertilidad.

Existe otra bacteria que causa la misma enfermedad y que es similar a P. popilliae que en ocasiones solo se reconoce como el tipo b de esta especie. Nos referimos a P. lentimorbus, suya diferencia más distintiva con p. popilliae es la ausencia de un cuerpo parasporal unido al exosporium, propio de esta ultima especie. En forma natural, ambas bacterias infectan a las larvas per os (por ingestión). Una vez en el intestino medio, las esporas germinan, y los bacilos penetran por fagocitosis a las células del intestino medio, iniciando la infección a través del epitelio

intestinal. Normalmente la larva utiliza un mecanismo de defensa conocido como “capsula melanótica” llamada así por su aspecto oscuro. Esta es una capa de hemocitos que se forma alrededor de la pared intestinal, como barrera a la ulterior infección de la hemolinfa. Una infección aguda no es detenida por dicha capsula, y las bacteria que invadieron el intersticio entre el epitelio intestinal y la capa basal, eventualmente pasan a la hemolinfa, causando una bacteremia. Aquí la bacteria se reproducen profusamente asta inducir el aspecto lechoso de la hemolinfa. la larva permanece activa hasta justo antes de morir, la infección generalmente es lenta, y la hemolinfa no se oxida cuando se expone al medio ambiente.

Debido a que ambas especies son patógenas obligadas, no es posibles producirlas industrialmente en medios artificiales, de ahí que los productos comerciales a base de P. popilliae son homogeneizados de cadáveres de larvas, las cuales se inoculan por inyección, mantenidas hasta su muerte, maceradas, filtradas, homogeneizadas y formuladas, lo cual aumenta considerablemente los costos de producción. Esto aunando a que, debido a que es impráctico mantener una colonia de escarabajos, las larvas deben ser recolectadas en campo. Desafortunadamente, las gallinas ciegas de importancia agrícola en México (ej. Phyllophaga, Anómala, Cyclocecephala) no presentan susceptibilidad a las cepas conocidas de esta bacteria.

Bacillus thuringiensis. Esta no es solo la bacteria sino el entomopatogeno mas conocido, mas estudiado y más extensamente utilizado como agente de control microbiano. Mas del 90 % del mercado de bioinsecticidas lo cubren productos a base de esta bacteria, es una bacteria gran positiva, aeróbica, que forma esporas subterminales, las células vegetativas tienen forma de bastón, y forma flagelos peritricos. Es un microorganismo ubicuo del suelo, del cual se aísla con bastante frecuencia y presenta una distribución cosmopolita.

La característica principal de la BT es que, simultáneo a la formación de la espora produce un cuerpo de naturaleza proteica denominado cristal o cuerpo parasporal. Al igual que el cristal de B. Sphaericus y de p. popilliae, su denominación se debe a la conformación del látice (red). A diferencia de otras especies, BT forma un cristal discreto, mucho más notorio y separado de la endospora. Estas proteínas cristalizadas separadas de la espora son liberadas al medio ambiente cuando se degrada la pared celular (autolisis) al final de la esporulación. El cristal puede llegar a representar el 30 % del peso seco del esporangio.

a) patotipos. Como se menciono anteriormente el cristal proteico posee la capacidad insecticida propia de esta bacteria, la gran mayoría de los serotipos, variedades y cepas conocidas presentan un cristal bipiramidal, con cierta variación, de tamaño y forma. Este cristal normalmente presente toxicidad a una gran diversidad de larvas y lepidópteros, incluyendo a un número significativo de plagas agrícolas. Este es el llamado patotipo 1. El cuerpo parasporal, sin embargo varía en su forma, al variar el patotipo. Es decir, las cepas que presentan alta toxicidad hacia mosquitos y jejenes, muestran un cristal irregular en su forma, aunque tiene a la esfericidad. Este es llamado patotipo II. Por último el patotipo III. Su rango de actividad se restringe a unas pocas especies de coleópteros, principalmente crisomélidos. En este patotipo, el cristal muestra una forma cuadrada y aplanada, similar a la de un cojinete delgado. Cabe hacer mención que algunas compañías han

reportado cepas con actividad hacia otro tipo de insectos (hormigas, pulgones, etc.) y no insectos (nematodos, ácaros, platelmintos, etc.)

b) serotipos. En la actualidad existe una gran cantidad de cepas de BT, aisladas de muy diversas partes del mundo. Con el objeto de diferenciar los diversos aislamientos, se ha tratado de establecer los parámetros que ayudaran a discriminar una cepa de otra. Uno de estos parámetros consiste en la serotipificacion. Esta técnica se basa en la reacción cruzada de las proteínas flagelares de BT, contra los anticuerpos producidos a partir de las cepas tipo. Hasta la fecha se conocen 71 grupos; sin embargo, debido a que presentan subgrupos, el número de serovariedades es mayor (84). A su vez, a cada serotipo corresponde un nombre de serovariedad o serovar (en la actualidad ya no se reconocen como nombre subespecíficos) de tal forma que los diferentes subgrupos de BT se reconocen más ampliamente por su tercer apelativo

c) modo de acción. Similarmente a las otras bacterias ya mencionadas, BT requiere ser ingerido para que se lleve a cabo su efecto patotóxico. La bacteria si el cristal no tiene capacidad de invadir a su hospedero. Al ingerirse el complejo esporacristal, los cristales se disuelven en el mesenteron debido a su contenido altamente alcalino. Una vez disueltos, las proteínas de cristal (protoxinas) sufren proteólisis por las proteasas digestivas del insecto; sin embargo, su degradación no es completa, quedando intacta una proteína de aproximadamente 65 Kdal. Esta es la toxina activada llamada δ-endotoxina, la cual adquiere una conformación tridimensional que le confiere gran especificidad para acoplarse a un componente glicoproteico de la membrana de las células epiteliales, comúnmente llamado “receptor”. El exceso de agua en el citoplasma de las células epiteliales provoca una distensión excesiva de los organelos membranosos, y de la propia célula en su totalidad, hasta que esta estalla. Unas pocas células dañadas podrían ser remplazadas rápidamente por otras nuevas, sin que ocurran consecuencias fatales; sin embargo, cantidades suficientes de δ-endotoxina normalmente destruyen amplias aéreas del epitelio, las cuales se manifiestan en huecos por donde pasa el contenido altamente alcalino de mesenteron hacia la hemolinfa (que presenta un pH casi neutro), y la hemolinfa hacia el lumen del insecto. Por un lado, al aumentar el pH de la hemolinfa, la conducción nerviosa cesa y la larva se paraliza. Esto implica que deja de comer y por lo tanto se detiene el daño al cultivo. Consecuentemente, la larva puede morir de iniciación de 3 a 5 días. Por otro lado, al disminuir el pH del contenido estomacal, crea un ambiente favorable para la germinación de las esporas ingeridas junto con los cristales, iniciando la proliferación de las bacterias en el individuo paralizado, pudiendo sobrevivir la muerte por septicemia, o por la combinación con el efecto toxico. A pesar de que las larvas muertas contienen algunas esporas y cristales debido a que proliferan en los cadáveres, estas normalmente no presentan focos de infección para otros individuos. Además, en el cadáver se presentan mayormente otras bacterias saprofitas, las cuales compiten con BT.

La diferencia en toxicidad depende del tipo de δ-endotoxina. Es preciso aclarar que, aunque normalmente se hace referencia a “la δ-endotoxina de B. thuringiensis” en realidad se conocen hasta esta fecha más de 420 diferentes secuencias nucleotídicas de δ-endotoxina, las cuales se han clasificado como proteínas Cry de la 1 a la 55, y estas a su vez se dividen en subgrupos. Cada grupo presenta no solo diversos grados de homología a nivel de la secuencia de sus aminoácidos, si no

que su especificad normalmente también es compartida con los Cry del mismo grupo. Algunas cepas de las B. thuringiensis pueden producir varias proteínas Cry, relacionadas o no, lo cual puede ampliar el rango o el nivel de actividad de estas cepas. De la misma forma, una especie insectil puede ser susceptible a varias proteínas Cry (principalmente dentro de los lepidópteros), pero normalmente muestra diferentes grados de susceptibilidad a cada de ellas.

d) producción comercial. Los bioinsecticidas a base de BT se producen en gigantescos fermentadores (biorreactores) cuyos medios artificiales se basan en el uso de diversas materias orgánicas baratas. Aunque la formulación completa a cada medio representa un secreto de cada compañía. Una vez que la fermentación ha llegado a su fase de autolisis, el fermento se concentra por configuración y/o por secado atomizado. Este concentrado se homogeniza, estandariza, y se formula de acuerdo a su producción comercial. Existen algunas reglas básicas para el uso eficiente de los productos a base de BT, como son su aplicación: 1) en horarios de poca incidencia solar; 2) sobre poblaciones iniciales y de los primeros instares larvarios; y 3) amplia y bien distribuida, ya que las larvas ingerir el producto.

e) Desarrollo de resistencia a la δ-endotoxina.una de las ventajas de los bioinsecticidas a base de BT es la lentitud o incapacidad de las plagas susceptibles a desarrollar resistencia a sus toxinas: sin embargo, ahora se cree que esto se debe principalmente el hecho de que los productos se degradan rápidamente en el medio, eliminándose la presión continua de selección, que es un factor clave para el desarrollo de resistencia hacia otros tipo de insecticida. Es también importante aclarar que los volúmenes usados de estos productos, comparativamente con los de los insecticidas sintéticos, son muy reducidos; sin embargo su uso se ha incrementado grandemente en los últimos 20 años, y en este periodo en que se han aparecido reportes de resistencia en el campo.

Serratia marcescens y S. entomophila. La primera es más conocida como modelo de estudio en los laboratorios de genética molecular que como entomopatogeno. Eventualmente s ele encuentra causando altas mortalidades en insectarios, donde las condiciones para su transmisión son favorables. Sin embargo, se le debe considerar un patógeno oportunista. Su rango de hospederos es muy amplio, y se le reconoce fácilmente por formar colonias de un rojo brillante, en placas de agar.

La segunda especie es importante por ser la única bacteria, fuera de las bacilaceas, que es comercializada como bioinsecticida. Esta bacteria al igual que p. popilliae, atacan gallinas ciegas de los pastizales, causando la llamada “enfermedad ambarina”. Esta también debe ser ingerida; sin embargo, a diferencia de las otras, su ataque no se dirige hacia el mesenteron sino hacia el proventrículo donde, debido a su conocida producción de quitinasas, degrada la cubierta ectodérmica, adhiriéndose fuertemente a las células epiteliales. Esta degradación, seguida de la adhesión de las bacterias al epitelio, puede durar semanas y, en ocasiones, hasta meses; sin embargo, un ataque agudo puede impedir la alimentación de la larva en los siguientes 2 a 5 días posteriores a la infección, ocasionando la muerte por inanición en un par de semanas.