Actividad biológica de hongos entomopatógenos sobre Premnotrypes vorax Hustache (Coleoptera: Curculionidae)

Biological activity of entomopatogenic fungi on Premnotrypes vorax Hustache (coleoptera: curculionidae)

Jorge Enrique Villamil C.1; John Wilson Martínez O.2; Elberth Hernando Pinzón3.


1 Profesional de apoyo a la investigación. I.A. Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria. Espinal, Colombia, jvillamil@corpoica.org.co.
2 Docente. M.Sc. Entomología. Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia. Tunja, Colombia, john.martinez@uptc.edu.co.
3 Docente. M.Sc. Fisiología Vegetal. Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia. Tunja, Colombia, elberth02@gmail.com.


Citar: VILLAMIL, J.; MARTÍNEZ, J.; PINZÓN, E. 2016. Actividad biológica de hongos entomopatógenos sobre Premnotrypes vorax Hustache (Coleoptera: Curculionidae). Rev. Cienc. Agri. 33(1): 34 - 42.


Fecha de recepción: Mayo 13 de 2015.

Fecha de aceptación: Marzo 13 de 2016.



RESUMEN

El gusano blanco (Premnotrypes vorax Hustache) ocasiona pérdidas considerables en el cultivo de la papa, las cuales pueden llegar hasta el 100% dependiendo del nivel de infestación y manejo del cultivo. El objetivo del presente estudio fue determinar el efecto individual y combinado de dos aislamientos autóctonos de Beauveria spp. en comparación con dos bioplaguicidas a base de Metarhizium anisopliae y Beauveria brongniartii, sobre P. vorax en condiciones de campo. Se empleó el Diseño Completamente al Azar, con ocho tratamientos y cuatro repeticiones Se hicieron inoculaciónes mediante aspersión dirigida a la base de la planta, utilizando una concentración 5x108 conidias.g-1. Se evaluó porcentaje de daño, porcentaje de control y rendimiento al momento de cosecha (t ha-1). Los resultados indicaron que las cepas comerciales en combinación Metaril® W.P + B. brongniartii® W.P (T6) y el aislamiento autóctono de Beauveria sp. Bv01 (T1), presentaron los menores porcentajes de daño (3,1±0,06 y 3,5±0,2%), los mayores porcentajes de control (77±0,46 y 76,7±1,78%), y la mejor producción (19±0,40t ha-1 y 18±0,25t ha-1) con diferencias significativas (Duncan p≤0,05) respecto a los demás tratamientos y el control regional. Se destacó el T6, ya que mostró el mejor potencial biológico por su rendimiento en cosecha, representando una alternativa promisoria para el control de P. vorax al ser incorporado dentro de un esquema de manejo integrado de la plaga en la región.

Palabras clave: aislamiento autóctono, Beauveria, control biológico, insecto plaga.



ABSTRACT

Andean potato weevil Premnotrypes vorax Hustache causes economic losses in potato crop which could rise until 100% depending upon population level and crop management. The aim of this work was to determine the individual and combined pathogenic effect of two isolates of native Beauveria spp. Compared to commercial products (Beauveria spp. and Metarhizium anisopliae) for controlling P. vorax under field conditions. A completed randomized design, eight treatments, and four replicates was used. The inoculation was directed to the stem base, using a 5x108 conidia.g-1. Damage percentage, control percentage and yield at harvest time (t.ha-1) were evaluated. Results indicated that commercial products combination, Metaril® W.P + B. brongniartii® W.P and Beauveria sp. Bv01 native isolate showed the lowest damage (3.1±0.06 and 3.5±0.2%, respectively), the highest control levels (77±0.46 and 76.7±1.78%, respectively), and the highest yield per ha (19±0.40t ha-1 and 18±0.25t ha-1, respectively). These results were significantly different (Duncan P≤0.05) to the other treatments. Treatment T6 was outstanding because it´s highest biological potential. This treatment represent a promissory alternative for controlling P. vorax.

Key words: native isolate, Beauveria, Biological control, insect pest.



INTRODUCCIÓN

En Colombia el cultivo de papa es la principal actividad agrícola en el altiplano Cundiboyacense, la cual integra especialmente a pequeños productores quienes derivan de éste cultivo su principal fuente de ingresos, bienestar y calidad de vida (Alarcón et al., 2011). Este sistema productivo vincula más de 90.000 familias rurales colombianas, ubicadas en un 89% en las zonas altas de los departamentos de Cundinamarca, Boyacá, Cauca, Nariño y Antioquia (Rios et al., 2010).

Los rendimientos en el cultivo de la papa, año tras año se reducen por la incidencia de insectos plaga, entre los cuales se destaca el gusano blanco de la papa (Premnotrypes vorax Hustache) (Coleóptera: Curculionidae), el cual presenta altos niveles de infestación en la mayoría de zonas cultivadas y dificultad para ser controlado, debido al desarrollo de su ciclo biológico a nivel del suelo y rizosfera (Espitia, 2010). En su estado adulto, se alimenta principalmente de las hojas, pero el daño de importancia económica es ocasionado en estado larval, donde se alimentan los tubérculos. Esto disminuye la calidad del producto hasta en un 40%, afectando la competitividad en los mercados regionales y nacionales (Niño et al., 2004). Se han propuesto varios métodos para disminuir los daños causados por P. vorax, tales como la utilización de barreras vegetales o físicas (Bastidas, 2005; Montesdeoca et al., 2012), prácticas culturales (Zapata et al., 2006; Espitia, 2010) y uso de bioplaguicidas como alternativa de control biológico (Cotes et al., 2003; Mena et al., 2003).

No obstante, la medida más utilizada para el control de P. vorax es el uso de plaguicidas químicos, los cuales no siempre son exitosos, pero si incrementan los costos de producción (Espitia, 2010). Esta situación ha originado contaminación ambiental, surgimiento de plagas secundarias y efectos nocivos para la salud de agricultores y consumidores (Yanggen et al., 2003). Teniendo en cuenta estos antecedentes, el empleo de agentes biológicos, como los hongos entomopatógenos (Cotes et al., 2003), entre los que se encuentran, los géneros Beauveria y Metarhizium, resultan ser los más promisorios por su eficacia insecticida a nivel In vitro e In situ sobre P. vorax (Barriga et al., 2002; Mena et al., 2003; Torres et al., 2004; García et al., 2006; Guapi et al., 2011; Villamil et al., 2015). Estos también han evidenciado capacidad patogénica sobre otros tipos de plagas tropicales como Hypothenemus hampei Ferrari (Coleoptera: Scolytinae) (Cárdenas et al., 2007; Bastidas et al., 2009; Vera et al., 2011; Benavides et al., 2012), Ancognatha scarabaeiodes Erichson (Coleoptera: Scarabaeoidea) (Lucero et al., 2004) y Tecia solanivora Povolny (Lepidóptera: Gelechiidae) (Villamil y Martínez, 2014).

Con base en lo anterior, el objetivo, fue determinar el efecto de aislamientos autóctonos de Beauveria spp. procedentes de los departamentos de Boyacá y Santander (Colombia), y de los bioplaguicidas Metarhizium anisopliae (Metsch. Sorok.) y Beauveria brongniartii (Saccardo. Petch.) sobre P. vorax en condiciones de campo. De esta manera, se pretende aportar elementos adicionales dentro de la caracterización de aislamientos nativos y cepas comerciales que a mediano o largo plazo permita introducir el componente biológico dentro de los esquemas de manejo integrado de P. vorax y otras plagas de importancia, en los diferentes sistemas productivos presentes en el departamento de Boyacá.


MATERIALES Y MÉTODOS

Ubicación del estudio. El presente trabajo se llevó a cabo durante el segundo semestre de 2014 en la finca Santa Helena, del municipio de Soracá (Boyacá, Colombia), ubicada a 05°30'57,5"LN, 73°17'34,7"LO, 2.856 msnm, con temperatura media 13°C y precipitación promedio 74,8 mm/mes.

Tratamientos. Los tratamientos evaluados (Tabla 1) se diseñaron a partir de dos aislamientos autóctonos de Beauveria spp. codificados como Bv01 y Bv05 y dos cepas comerciales identificadas como Metaril® W.P i.a. M. anisopliae y B. brongniartii® W.P i.a B. brongniartii; un control químico (control regional) con Clorpiricol® 4EC 480 g.l-1 i.a. Clorpirifos y un testigo absoluto donde no se empleó ningún control del insecto plaga.

El aislamiento Beauveria sp. Bv01, fue obtenido de adultos de Rynchophorus palmarum L. (Coleoptera: Curculionidae) con signos de infección en campo del hongo entomopatógeno Beauveria sp. procedente de un sistema agrícola del municipio de San Gil (Santander, Colombia) y Beauveria sp. Bv05 de adultos de P. vorax recolectados en el municipio de Ventaquemada (Boyacá, Colombia), los cuales causaron un porcentaje de mortalidad acumulada de 73,8±7,3% y 74,1±6,2%, respectivamente, 16 días después de la inoculación In vitro sobre larvas de P. vorax colectadas en campo con peso promedio de 0,030g y dejadas por 30 días en suelo estéril para probar que estaban libres de patógenos (Villamil et al., 2015). Se determinó incluir a Beauveria sp. Bv05, teniendo en cuenta los procesos de selección natural y coevolución del hongo con el insecto, factores que pueden generar una mayor especificidad en el proceso de infección (France et al., 1999) y a Beauveria sp. Bv01 al conocerse la capacidad de los hongos para especializarse en su acción patogénica sobre los insectos a los cuales se les aplica el control (Zimmermann, 2007); lo anterior debido a que su virulencia y especificidad varía entre aislamientos de manera considerable, por la existencia de diferentes especies (Rehner et al., 2011).

Todos los tratamientos evaluados en el ensayo recibieron el mismo manejo agronómico, el cual consistió en preparación del suelo con arado de disco y rastrillo, aplicación de cal dolomita como correctivo de acidez (30 días antes de la siembra), incorporación de materia orgánica al momento de la siembra (gallinaza compostada ABIMGRA®), fertilización edáfica (a la siembra y en el desyerbe) con base en análisis de suelos, la cual, según Torres et al. (2004) no afecta la viabilidad de Beauveria spp., manejo de malezas al momento del desyerbe y aporque (60 y 80 días después de la siembra, respectivamente), riego por aspersión según demanda del cultivo y control fitosanitario basado en los estudios de compatibilidad In vitro con Beauveria spp. y en lo reportado por Rivera (1993), quien sugiere el uso de ingredientes activos como Cipermetrina, Dimethomorph, Metalaxil, Mancozeb para el control de Epitrix spp., Alternaria solani (Sorauer) y Phytophthora infestans (Mont. De Bary), entre otros, cuando se trabaja con hongos entomopatógenos.

Obtención de aislamientos autóctonos. Los aislamientos evaluados, pertenecen al banco de cepas del Laboratorio de Control Biológico, facilitados por el Grupo Manejo Biológico de Cultivos- GMBC del programa de Ingeniería Agronómica de la Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia-UPTC. Los aislamientos de Beauveria spp. denominados Bv01 y Bv05, fueron incubados a 23°C (Lucero et al., 2004) por diez días en cinco cajas Petri que contenían medio de cultivo papa dextrosa agar (PDA® ASIMEL) (García et al., 2006). El medio se aciduló al 1% (ácido láctico) suplementado con antibiótico (i.a. cloranfenicol® MK) para evitar la contaminación bacteriana (Lucero et al., 2004).

Producción masiva del inóculo. Se emplearon bolsas de polipropileno en las cuales se adicionaron 100g de arroz blanco y 90mL de agua destilada estéril (A.D.E). El medio de cultivo, se esterilizó en autoclave a 121°C, 15 PSI por 25min. La siembra se realizó tomando 0,5cm2 del medio PDA, colonizado por el entomopatógeno, el cual se introdujo en las bolsas que contenían el arroz estéril, para su posterior incubación a 25±2°C durante 25 días (Vélez et al., 1997).

Determinación de la concentración de conidias. Se preparó una suspensión de cada uno de los aislamientos autóctonos en A.D.E en un patrón de 9mL, utilizando 1g de arroz precocido colonizado por el entomopatógeno y una alícuota de 10µL de Tween® 80 al 0,1% (ASIMEL) para favorecer la dispersión de las conidias (Vélez et al., 1997). De la suspensión se hicieron diluciones seriadas hasta 1x10-3, tomando de ésta una alícuota de 10µL para realizar los conteos en cámara Neubauer con ayuda de un microscopio Nikon®. La estimación de la concentración de conidias, se efectuó contando en cinco cuadros del cuadrante central de la cámara (Vélez et al., 1997). La densidad de la suspensión de cada uno de los aislamientos fue ajustada a 5,0x108 conidias.g-1 (Fernández y Colmenares, 1997; Torres et al., 2004).

Aplicación de los tratamientos. Se efectuó al momento de la siembra y en el desyerbe (60 días después de la siembra) en horas de la tarde (Ebratt et al., 1995), empleando aceite agrícola (Carrier® 862g.l-1 del i.a., de Colinagro) como coadyuvante. La aplicación se hizo localizada a la base de la planta y cubriendo posteriormente con suelo (Peña et al., 1999). Los demás insecticidas y fungicidas para el manejo fitosanitario, se aplicaron al dosel de la planta, mediante aspersión masiva (Ebratt et al., 1995).

Variables de respuesta. Al momento de cosecha se determinó el porcentaje de daño, porcentaje de control y rendimiento (t ha-1). El porcentaje de daño, fue calculado mediante la fórmula de Peña et al. (1999), relacionando el número total de tubérculos dañados para cada tratamiento con el número total de tubérculos. El porcentaje de control, se evaluó a partir de la fórmula de Abbott (1925), teniendo en cuenta la diferencia de la constante 100 por el número total de tubérculos para cada tratamiento sobre el número de tubérculos dañados en el testigo (Ebratt et al., 1995). Finalmente, se estableció el rendimiento de tubérculo comercial por hectárea (Ebratt et al., 1995; Guapi et al., 2011).

Diseño experimental. Se empleó el Diseño Completamente Aleatorizado (DCA) con ocho tratamientos y cuatro repeticiones, para un total de 32 unidades experimentales, cada una compuesta por una parcela de 9m2. Del borde de la parcela al primer surco, se dejaron 0,15m, entre surcos una distancia de 0,90m (tres surcos/parcela) y entre plantas 0,40m (ocho plantas/surco) obteniendo un total de 24 plantas por unidad experimental. En el momento de la cosecha se utilizó como parcela efectiva el surco central (Peña et al., 1999). El ensayo se llevó a cabo en un lote de 480m2, el cual presentó una incidencia de P. vorax mayor al 50% en el ciclo productivo del primer semestre de 2014. Como material vegetal se empleó el cultivar Diacol Capiro, haciendo uso de tubérculos certificados de tamaño mediano (70-120g). El manejo agronómico del cultivo fue realizado por el productor.

Análisis estadístico. Los datos obtenidos fueron sometidos a análisis de normalidad y homogeneidad de varianza para cada variable mediante la prueba de Shapiro-Will y Levene, respectivamente. Comprobados los supuestos se realizó Análisis de Varianza (ANDEVA) y Test de Comparación Múltiple de Duncan (p≤0,05), mediante el paquete estadístico SAS v. 9,2e©. 


RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Porcentaje de daño en tubérculos de papa. El ANDEVA indicó diferencias significativas entre tratamientos. Los tratamientos que mejor respuesta mostraron (menor porcentaje de daño) fueron los correspondientes a la mezcla Metaril® W.P + B. brongniartii® W.P con un valor de 3,1±0,06% y Beauveria sp. Bv01 con 3,5±0,2%, mientras que la cepa Metaril® W.P (T4) y el testigo (T8) tuvieron los porcentajes más altos de daño con valores de 9,2±0,16% y 10,4±0,16%, seis meses después de la aplicación de los entomopatógenos (Tabla 2).

El efecto biológico observado en la mezcla de las cepas comerciales y el aislamiento autóctono de Beauveria sp. Bv01, con diferencias significativas respecto al testigo químico, concuerda con lo expuesto por Guapi et al. (2011), quienes observaron eficacia entomopatógena en la localidad de Huaconas (Ecuador) evaluando dos bioformulados y un aislamiento nativo multiplicado en sustrato de arroz a base de B. bassiana con un daño promedio de 11,2%, comparado con el control químico (23,7%).

Porcentaje de control de P. vorax. Se presentaron diferencias significativas entre tratamientos. La mezcla Metaril® W.P + B. brongniartii® W.P (T6), mostró el valor más alto en esta variable (77±0,46%) seguido de Beauveriasp. Bv01 (T1) con 76,7±1,78%. El biológico comercial Metaril® W.P (T4) con un valor de 39,2±1,44% y el insecticida Clorpiricol® 4EC (T7) con 43,2±2,6%, tuvieron el menor control sobre P. vorax (Tabla 3).

Se ha demostrado que la actividad biocontroladora de B. bassiana y M. anisopliae sobre P. vorax puede ser potencializada mediante su uso combinado presentándose cierta interacción entre ellos, que podría relacionarse con un efecto sinérgico de mecanismos de acción correspondientes a cada cepa (Torres et al., 2004), debida a la acción combinada de las toxinas de B. bassiana y M. anisopliae a la que es sometida el insecto, como se observó en el presente estudio, en el cual el porcentaje más alto de control se evidenció con el empleo de una mezcla.

De acuerdo con Peña et al. (2000) y Torres et al. (2004), el espectro de acción de B. bassiana y M. anisopliae está estrechamente relacionado con factores ambientales como radiación solar, pH, temperatura, humedad y materia orgánica. Por su parte, Inglis et al. (1997) observaron que cepas de B. bassiana presentan un buen desempeño a bajas temperaturas, mientras que M. anisopliae tiene un óptimo desarrollo a altas temperaturas; las cuales al actuar en mezcla potenciaron su actividad entomopatógena obteniendo mejor control en saltamontes; sin embargo, este disminuyó al hacer uso de las cepas de forma individual.

Rendimiento. El ANDEVA mostró diferencias estadísticas entre tratamientos. Al comparar el rendimiento de papa teniendo en cuenta el efecto de la aplicación de hongos entomopatógenos, se encontró que el mayor valor de rendimiento lo presentó la mezcla de Metaril® W.P + B. brongniartii® W.P (T6), con 19±0,40t ha-1 seguido de T1 (Beauveria sp. Bv01) con 18±0,25t ha-1. El menor rendimiento se observó en los tratamientos 4 y 5 con valores de 12,6±0,16t ha-1 y 12,5±0,20t ha-1, respectivamente (Tabla 4). 

El rendimiento conseguido con el tratamiento T6, se encuentra cerca del promedio para Colombia, el cual correspondió para el año 2014 a 20,4t ha-1, según el Consejo Nacional de la Papa (FEDEPAPA, 2014). El rendimiento obtenido por los tratamientos T6 y T1, representaron un aumento en producción en relación al control regional (insecticida químico), de 3,3 y 3,1% respectivamente. Al respecto, Guapi et al. (2011) obtuvieron un aumento en producción frente al testigo del productor utilizando un aislamiento autóctono y un producto bioformulado a base de B. bassiana, con valores de 7,6 y 6,9%, en su orden. El bajo efecto de control sobre P. vorax por parte del insecticida con ingrediente activo clorpirifos (T7), se debe a que el producto no tiene registro para este blanco biológico (Angel, 2014), aunque es empleado comúnmente por el agricultor de la zona para este fin.

Finalmente, se puede considerar que la mezcla de Metaril® W.P + B. brongniartii® W.P puede llegar a ser una alternativa promisoria dentro del manejo integrado de P. vorax. El tratamiento T1 constituye la segunda opción para el productor, al presentar un efecto biológico sin diferencias significativas respecto al T6, en las variables porcentaje de daño y porcentaje de control). Sin embargo por su naturaleza, el control biológico no elimina, sino que disminuye las poblaciones del insecto plaga, y como consecuencia, reduce la incidencia del daño, con lo que se favorece la presencia de otros agentes naturales de control, por ende, es factible emplearlo en propuestas de manejo integrado con énfasis en un mejor control cultural y aplicado de forma continua (López y Espitia, 2000; Lacey et al., 2001).

Por lo tanto, para el aprovechamiento del potencial del control biológico de P. vorax en papa, la aplicación de los hongos entomopatógenos, debe hacerse junto con prácticas de manejo integrado de otras plagas y enfermedades, mediante la utilización de métodos de control legal, cultural, físico, y sí se requiere, químico. El control legal involucra medidas de cuarentena, inspección y transporte de material vegetal bajo la reglamentación establecida por el ICA (Alarcón et al., 2011), el control cultural integra el uso de semilla sana y/o certificada, rotación de cultivos, preparación adecuada del suelo para exponer a la luz pupas y larvas del insecto plaga, aporque alto para crear una barrera física a la larva, control de malezas, eliminación de residuos de cosecha anterior y cosecha en el momento de madurez fisiológica normal del tubérculo (Bastidas, 2005; Zapata et al., 2006; Alarcón et al., 2011). El control físico incluye el manejo de los bordes del cultivo, control de focos y uso de plantas trampa contra adultos antes de la siembra (Bastidas, 2005; Espitia, 2010).

Finalmente, el empleo de productos para el control químico debe hacerse en la época más adecuada, de manera racional (Theodoracopoulos et al., 2008; Espitia, 2010) y basado en estudios de compatibilidad In vitro con Beauveriaspp. (Torres et al., 2004; Díaz, 2013), teniendo en cuenta los modos y mecanismos de acción efectivos, realizando una rotación de grupos químicos según lo recomienda el IRAC (Comité de Acción para la Resistencia a los Insecticidas). 


CONCLUSIONES

Las cepas Metaril® W.P, B. brongniartii® W.P en mezcla (T6) y el aislamiento autóctono Beauveriasp. Bv01 (T1) presentaron el menor porcentaje de daño, mayor porcentaje de control de Premnotrypes vorax y la mejor producción en tubérculos de papa cv Diacol Capiro, bajo las condiciones agroecológicas evaluadas.

El tratamiento T6, mostró el mejor potencial como entomopatógeno, expresado en mayor rendimiento de cosecha, con diferencias significativas respecto a los demás tratamientos y al control regional.


AGRADECIMIENTOS

Los autores expresan sus agradecimientos a COLCIENCIAS, Programa semilleros y jóvenes investigadores, doctorados nacionales y en el exterior de la convocatoria 617 de 2013; a la Dirección de Investigaciones de la Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia-UPTC, por la financiación de este proyecto; al profesor Jorge Orlando Blanco Valbuena por su orientación en aspectos metodológicos; al Ingeniero Agrónomo Raúl Tenza Cardenal por sus aportes y conocimientos en campo y a todo el equipo de trabajo del Laboratorio de Control Biológico del Grupo Manejo Biológico de Cultivos.



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