Abstract
One of the promising applications of pheromones is their use to control insects through mating disruption, in which multiple pheromone sources are created at high concentrations to produce male confusion, masking female pheromone detection and disrupting mating. In order to evaluate this technique for Tecia solanivora control, dispensers formulated with a pheromone blend were deployed in the field and in potato storage conditions. When adult male populations were monitored under field conditions, 39 males were caught in the area treated with pheromone dispensers, compared to 1593 males in the untreated area. Under storage conditions 39% of damage incidence and 100% of severity in tubers were observed in untreated storage rooms, compared to 9% of incidence and lower severity in rooms treated with pheromone dispensers.
Introducción
Uno de los principales problemas fitosanitarios en el cultivo de la papa en algunos países de Centro y Sur América es la polilla guatemalteca de la papa T. solanivora Povolny (Corredor y Flórez 2003a). En Colombia este insecto está presente en más del 80% de las zonas productoras de papa de los departamentos de Cundinamarca, Boyacá, Nariño y Antioquia, provocando pérdidas significativas en la cadena de producción de papa con una disminución en los rendimientos anuales superiores al 30%. Por sus hábitos monófagos las larvas se alimentan exclusivamente de los tubérculos, afectando tanto los destinados para semilla en condiciones de almacenamiento, como aquellos presentes en campo (Arévalo 2003). Se reporta su distribución desde los 2000 msnm hasta áreas de páramo que superan los 3000 metros de altitud (Herrera 1997).
Varios estudios se han realizado sobre la biología de este insecto, es así como Suárez et al. (2003) determinaron que desde la formación de tubérculos en campo, éstos pueden ser susceptibles al ataque por larvas de la polilla, incrementándose el daño durante el llenado de tubérculos. Estudios realizados por Torres (1989), demostraron en campo que los adultos pueden congregarse en los bordes de los cultivos, escondidos en el follaje de las malezas y arbustos, y al atardecer copulan y ovipositan sobre los tubérculos expuestos en el terreno. Así mismo, se han llevado a cabo varios estudios sobre detección y vigilancia de poblaciones de machos en campo utilizando la feromona comercial en trampas (Galindo y Español 2001; Corredor y Flórez 2003a, 2003b; Martínez y Barreto 2003, Barreto et al. 2003).
En relación con el control de esta plaga, se han realizado esfuerzos en diferentes áreas, es así como Corpoica desarrolló un bioplaguicida a base de un virus de la granulosis aislado de Phthorimaea operculella para su utilización en condiciones de almacenamiento; este producto que presenta una eficacia superior al 90%, cuenta con registro de producción y se elabora semicomercialmente. Para el manejo de T. solanivora en condiciones de campo, no se han desarrollado productos biológicos y como alternativa química sólo se cuenta con algunos insecticidas aprobados por el ICA como: Clorpirifos, Profenofos y Acefato (organofosforados), y Permetrina (Arévalo y Castro 2003). Sin embargo, por sus características químicas y debido al uso prolongado y frecuente, estos insecticidas podrían representar problemas de resistencia genética en las poblaciones del insecto, teniendo en cuenta que los productores de papa realizan hasta doce aplicaciones de insecticidas por ciclo de cultivo para el control de polilla guatemalteca (Sánchez 1999).
En vista de la actual problemática que afecta la producción de papa y la dificultad para el control de este insecto en campo, es fundamental explorar y evaluar alternativas complementarias, ambientalmente compatibles con el entorno y diferentes de la opción química. En este caso, el control etológico de la plaga mediante el uso de feromonas podría representar una estrategia promisoria para ser incorporada al sistema de producción de papa. En general, las feromonas sexuales de insectos son sustancias activas, altamente específicas si se considera que producen una respuesta en el comportamiento de individuos de una misma especie, su utilización no presenta efectos adversos contra insectos benéficos y no han sido relacionadas con la aparición de resistencia en insectos (Haynes y Baker 1988).
Una feromona está constituida por compuestos primarios presentes en mayor proporción y por compuestos secundarios como análogos, isómeros funcionales, geométricos y/o posicionales (cis y trans) (Dekramer y Hemberger 1987; Arnini y Lizárraga 2000; Raina y Menn 1987). En este sentido, el comportamiento sexual de los individuos de una especie se debe al efecto combinado y sinérgico de varios compuestos de la feromona presentes en proporciones exactas y constantes, los cuales son liberados al aire por las hembras emisoras de la misma (Primo 1991).
Las feromonas sexuales presentan varias aplicaciones en programas de manejo integrado de plagas (MIP), se ha reportado su utilización en la detección de poblaciones de insectos mediante el uso de trampas, su combinación con esterilizantes o insecticidas y su empleo para producir la confusión sexual en machos y la disminución de la cópula (Pedigo 1996). Esta última aplicación es conocida como la técnica de interrupción de la cópula, la cual consiste en introducir en el ambiente múltiples fuentes emisoras de una feromona en altas concentraciones, que puede ser liberada mediante el empleo de dispensadores colocados en campo o a través de la aplicación de una feromona por aspersión, ésto con el propósito de saturar el ambiente y mantener constante una alta concentración de feromona en el campo. De esta manera, se genera confusión sexual en los machos blanco, enmascarándose la feromona real liberada por las hembras en el área tratada, con la consecuente interrupción de la cópula y la disminución gradual de las poblaciones posteriores (Ogawa 1997).
Esta técnica ha sido evaluada exitosamente en campo, cabe destacar los estudios realizados sobre la polilla del manzano Cydia pomonella L. (Lepidoptera: Tortricidae) por Bäckman (1999) y Witzgall et al. (1999); en el barrenador de la hoja del manzano Bonagota cranaodes Meyrick 1986 (Lepidoptera: Tortricidae) por Coracini et al. (2002) y en la polilla de guisantes Cydia nigricana Fabricius 1794 por Witzgall et al. (1996a) (Lepidoptera: Tortricidae), entre otros. Considerando que en estudios previos tendientes a la caracterización de la feromona sexual de T. solanivora, se encontraron mezclas altamente atrayentes para este insecto (Bosa et al. 2005), el objetivo del presente estudio fue evaluar y determinar la eficacia de la técnica de la interrupción de la cópula en adultos de T. solanivora mediante pruebas experimentales de campo y almacenamiento.
Materiales y Métodos
Evaluación en condiciones de campo
En razón a estudios previos sobre caracterización de la feromona de T. solanivora realizados por Bosa et al. (2005), para las pruebas de interrupción de la cópula se utilizó una mezcla de la feromona que contenía los compuestos activos (E)-3-dodecenil acetato, (Z)-3-dodecenil acetato y dodecil acetato en la proporción de 100:56:100 formulada y dispensada por la empresa japonesa ShinEtsu en tubos de polietileno de 20 centímetros de largo (70 miligramos por dispensador). Estos dispensadores que liberan constantemente la feromona con un 99% de pureza, fueron evaluados en condiciones de campo y de almacenamiento de papa en Colombia.
Las pruebas de campo se llevaron a cabo durante el primer semestre de 2004 en el municipio de Mosquera (Centro de Investigación Corpoica-Tibaitatá) 4°41'40″ norte y 74°12′08″ este, con una altitud de 2543 msnm. Para el montaje de los experimentos, se utilizó un área de 2,5 hectáreas cultivada con papa (Solanum tuberosum Gaspard Bauhin 1591) variedad pastusa en estado de floración. En esta área cada 5 metros a modo de cuadrícula se colocó un dispensador formulado con la feromona de T. solanivora. Para cada dispensador, se utilizó como soporte un palo de madera de 80 cm de largo x 2,5 cm de diametro, de esta manera los dispensadores fueron ubicados a la altura de las plantas de papa y a lo largo de los surcos, para un total de 1000 dispensadores cebados con la feromona. Por otra parte, un área sembrada con papa de igual extensión ubicada a un kilómetro de distancia de la anterior, fue utilizada como control, por lo tanto no se trató con dispensadores de feromona.
En ambas áreas experimentales cultivadas con papa en el mismo estado de floración, se colocaron trampas pegantes tipo delta para la detección de machos de la plaga. Estas trampas contenían el principal compuesto de la feromona (E)-3-dodecenil acetato (E3-12Ac). Para ello, seis trampas que contenían una concentración de 20 mg de feromona por caucho y seis trampas que contenían 100 mg por caucho, fueron colocadas en bloques al azar tanto hacia el centro como en el perimetro de cada área experimental. La distancia entre bloques de trampas por concentración fue de 50 metros. Dos veces por semana se registraron el número de machos capturados por trampa, así como las condiciones ambientales de la zona. Las lecturas se iniciaron tres meses antes de la cosecha, los resultados fueron sometidos a un análisis de varianza y a una prueba de comparación de medias de Tukey con un nivel de significancia de 0,05.
Evaluación en condiciones de almacenamiento
Con el propósito de evaluar la eficacia de la interrupción de la cópula en condiciones de almacenamiento de semilla de papa, se llevaron a cabo ensayos biológicos en el municipio de Siachoque (Boyacá), vereda Tocavita (ubicación geográfica 5°28′57,6″ latitud norte y 73°15′59,6″ longitud este, altitud 2596 msnm). En este lugar se almacenó semilla de papa variedad diacol-capiro en seis cuartos, cada uno de 4 x 5 m aproximadamente. En cada cuarto 124 kilogramos de papa fueron almacenados a granel en un solo foco. Cuatro de estos cuartos fueron tratados con dispensadores de la feromona, a razón de cinco dispensadores por cuarto, colocados en soportes de madera de 2 cm de diámetro, a 30 cm sobre el nivel del suelo y a una distancia de 2,5 m cada uno; estos dispensadores fueron colocados una semana antes de la liberación de los adultos por cuarto, con el propósito de permitir la saturación completa del aire de los cuartos con la feromona sexual.
Los dos cuartos restantes fueron utilizados como tratamientos control sin colocar dispensadores. Una semana después, 30 hembras y 30 machos vírgenes de T. solanivora de uno a dos días de edad, mantenidos separadamente en frascos de acuerdo con su sexo, fueron liberados en cada uno de los cuartos. A partir de este momento se realizaron cuatro liberaciones de adultos cada 15 días. Transcurridos 90 días de almacenamiento de los tubérculos semilla se realizó la evaluación de incidencia y severidad del daño provocado por T. solanivora. Para esta evaluación se recolectó una muestra al azar de 36 kg de tubérculos por cada cuarto, tomándose 12 kg de la parte superior, 12 kg de la parte media y 12 kg de la parte inferior de los tubérculos apilados por cuarto. La severidad por cada tubérculo fue estimada de acuerdo con la escala expresada en la Tabla 1. Los resultados de incidencia en tubérculos, fueron analizados estadísticamente mediante un análisis de varianza.
Niveles de severidad observada por tubérculo almacenado.
Resultados y discusión
Evaluación de la interrupción de la cópula en campo
En el área de papa no tratada con dispensadores se registraron las mayores capturas de machos de T. solanivora con 542 y 1017 machos capturados durante los meses de enero y febrero respectivamente. En contraste en el área tratada las capturas fueron significativamente menores con 2 y 39 machos para éstos meses respectivamente (Fig. 1).
Las bajas capturas obtenidas en las trampas del área tratada, podrían explicarse por el efecto de la interrupción de la comunicación sexual en machos ocasionado por la utilización de los dispensadores emisores de altas concentraciones de la feromona. Resultados similares de interrupción de la cópula fueron reportados por Schroeder et al. (2000), quienes encontraron diferencias significativas en las capturas de machos de Plutella xylostella (L) (Lepidoptera: Pyralidae), siendo éstas menores en las áreas tratadas y mayores en áreas no tratadas con dispensadores.
Durante el mes de febrero se incrementaron las capturas de machos tanto en el área tratada como aquella no tratada con dispensadores (Fig. 1). Esto podría explicarse por posiblemente se debió a que durante este mes se registraron las mayores temperaturas entre 20 y 24°C, así como las menores precipitaciones de 0 a 2 mm, lo cual posiblemente favoreció el incremento o la migración de las poblaciones de machos hacia estas áreas en ausencia de factores abióticos de control. Este incremento en las capturas de machos en trampas durante el mes de febrero, también pudo deberse al estado fenológico de la papa presente en ese momento, el cual coincidió con la época de maduración y cosecha de los tubérculos producidos en el campo, produciéndose una mayor liberación de volátiles de papa en el aire originando posiblemente una mayor migración de la plaga hacia estas áreas.
Por otra parte, al realizarse el análisis de capturas según la distribución de las trampas en las áreas, las mayores capturas se obtuvieron con las trampas ubicadas en los bordes con 26 y 957 machos para las áreas tratada y no tratada respectivamente, siendo estos resultados significativamente diferentes entre sí (Fig. 2). A su vez, las menores capturas se registraron en las trampas ubicadas en el centro con 13 y 636 machos para el área tratada y no tratada respectivamente, siendo éstas significativamente diferentes entre sí (Fig. 2). Estos resultados posiblemente indican, que las poblaciones de machos ingresaron por los bordes provenientes de los residuos de cosechas de papa circundantes y posiblemente atraídos por los volatiles (kairomonas) emitidos por las plantas de papa de las áreas de experimentación. Se realizaron observaciones del comportamiento sexual de machos frente a los dispensadores presentes en el área de papa tratada, no evidenciándose ningún tipo de actividad sexual como vuelo o intento de cópula con estos dispensadores, debido posiblemente a la inhibición de la comunicación en machos y a un efecto de repelencia causado por las altas concentraciones de la feromona en los dispensadores. Sin embargo, el comportamiento sexual de machos puede variar de una especie a otra, autores como Witzgall et al. (1996b) reportaron respuestas de vuelo de machos de C. pomonella (L) atraídos por dispensadores colocados en campo, que contenían la feromona codlemone (E8, E10-12OH).
Al analizarse las capturas de machos por concentración de la feromona, las mayores capturas con 1184 machos fueron obtenidas utilizándose la concentración de 100 mg del compuesto E3-12Ac por caucho, a diferencia de 409 machos capturados con la concentración de 20 mg de la feromona/caucho para el área no tratada respectivamente (Tabla 2). Para el área tratada con los dispensadores, aún utilizándose la concentración de 100 mg de la feromona por trampa, no se observaron capturas de machos, indicando que la atmósfera de esta área estuvo saturada con las altas concentraciones de la feromona liberada por los dispensadores y corroborándose por la ausencia de capturas en las trampas de muestreo.
Machos de T. solanivora capturados en campo en trampas cebadas con la feromona sexual. Columnas con la misma letra no presentaron diferencias significativas entre sí, según prueba de tukey (P < 0,05).
Machos de T. solanivora capturados en campo en trampas con la feromona sexual. Columnas con la misma letra no presentaron diferencias significativas entre sí según prueba de comparación de medias de Tukey (P < 0,05).
Se ha demostrado que la densidad ideal de dispensadores colocados por hectárea, depende principalmente de la concentración de la feromona presente en éstos, en tal caso estudios realizados por Bäckman en (1997), utilizando una concentración por dispensador de 250 miligramos de la feromona “codlemone” para el control de C. pomonella (L) en manzanos, recomendaron colocar 400 dispensadores/ha, sin embargo cuando se utilizaron 90 mg por dispensador la densidad recomendada fue de 1000 dispensadores/ha. En el presente trabajo, se utilizó una concentración por dispensador de 70 mg de la feromona de T. solanivora con una densidad de 400 dispensadores/Ha, la cual demostró ser suficiente para producir la confusión sexual en machos en el área tratada. Sin embargo, para futuros estudios se recomienda realizar la evaluación del daño en tubérculos cosechados, con el fin de determinar si esta densidad de dispensadores empleada, es suficiente para disminuir el daño en tubérculos. También se ha demostrado, que la utilización continua de feromonas para la interrupción de la cópula reduce el daño en los cultivos tratados, es el caso de los estudios realizados por Downhan et al. (2001) para el control de Cylas puncticollis Boheman y C. brunneus Fabricius (Coleoptera: Apionidae), donde se observaron menores porcentajes de infestación en la producción de remolacha en las áreas tratadas con dispensadores de las feromonas de estos insectos en comparación con un área control, aunque los rendimientos a cosecha fueron similares en ambas áreas.
En el presente estudio también se observaron capturas de machos de Phthorimaea operculella Zeller (Lepidoptera: Gelechiidae) la polilla común de la papa, en trampas cebadas con la feromona de T. solanivora, capturándose un total de 116 y 135 machos de P. operculella en las áreas tratada y no tratada respectivamente. Sin embargo, estos valores no fueron significativamente diferentes entre sí, lo cual indica que la aplicación masiva y liberación de la feromona de T. solanivora en los dispensadores, no originó un efecto de interferencia o confusión en machos de P. operculella.
Capturas de machos de T. solanivora en trampas cebadas con el compuesto de la feromona E3-12Ac en dos concentraciones. Prueba de Tukey (P < 0,05).
Evaluación de la interrupción de la cópula en condiciones de almacenamiento
En condiciones de almacenamiento se encontró un mayor porcentaje de daño ocasionado por T. solanivora en los recintos no tratados con dispensadores, con un 39% de daño en tubérculos en comparación con un 9% de daño para los tubérculos almacenados en los recintos tratados con dispensadores, aunque no se encontraron diferencias estadísticas entre sí (Fig. 3). A pesar de haberse tratado los almacenes con dispensadores se obtuvieron porcentajes de daño por T. solanivora, esto podría indicar que se debe incrementar el número de dispensadores por almacen o por metro cuadrado, para interrumpir la cópula de adultos y en consecuencia el daño por este insecto.
Por otra parte, al estimarse la severidad (intensidad del daño) en los tubérculos afectados, no se encontraron diferencias estadísticas entre los tratamientos con y sin dispensadores, sin embargo hubo un mayor número de tubérculos con severidad cuatro (tubérculos totalmente dañados) en los almacenes no tratados con dispensadores (Fig. 4).
Se han realizado estudios de interrupción de la cópula en condiciones de almacenamiento para el control de otros insectos plaga. Fadamiro y Baker (2002) evaluaron esta técnica en maíz infestado con Plodia interpunctella (Hübner) (Lepidoptera: Pyralidae) y Sitotroga cerealella (Olivier) (Lepidoptera: Gelechiidae), encontrando una interrupción de la cópula del 70 y 40% respectivamente y reducciones significativas en la frecuencia de cópula en hembras de ambas especies. El proceso de cópula en insectos involucra señales olfativas las cuales ejercen su acción a largas distancias, aunque también puede involucrar la integración de otras señales visuales, táctiles, auditivas y de mecanorecepción en insectos, que pueden operar a cortas distancias de vuelo (Cardé y Minks 1995). En este caso, las señales procedentes de su entorno pueden incrementarse y ser utilizadas por los insectos, bajo condiciones de confinamiento y/o almacenamiento para garantizar la cópula.
En el presente estudio, con el uso de los dispensadores en condiciones de almacenamiento se evidenció una reducción en la incidencia del daño en tubérculos ocasionado por T. solanivora, aunque no fue evidente una reducción en la severidad. Esto posiblemente se debió, a la alta densidad de individuos liberados por almacen ya que algunos estudios conducidos en laboratorio o en ambientes simulados reportan la utilización de menores densidades de población de una plaga entre 1 a 5 polillas mβ (Hagstrum y Davis 1982; Prevett et al 1989; Mafra-Neto y Baker 1996).
Estudios de Sower et al. (1975) indican que la eficacia de una feromona en procesos de interrupción de la cópula en insectos es denso-dependiente, esto significa que a bajas densidades de población se consiguen mayores porcentajes de eficacia en la interrupción de la cópula, así mismo esta eficacia depende de la tasa de liberación de la feromona formulada en dispensadores.
Incidencia en tubérculos en los almacenes control y en los almacenes tratados con dispensadores formulados con la feromona sexual de T. solanivora. Columnas con la misma letra no presentan diferencias significativas entre sí según prueba de comparación de medias de Tukey (P < 0,05).
Severidad del daño en tubérculos almacenados en las áreas tratadas con dispensadores de la feromona y en áreas no tratadas.
Conclusiones
Se determinó que la densidad de 400 dispensadores por hectárea formulados con la feromona de T. solanivora, redujo de manera altamente significativa las capturas de machos en trampas de vigilancia.
Los dispensadores produjeron una disminución en la incidencia de tubérculos afectados por T. solanivora en los almacenes tratados.
Recomendaciones
Evaluar la técnica de interrupción de la cópula mediante el uso de dispensadores en cultivos de papa de mayor extensión.
Estimar la incidencia del daño en tubérculos en condiciones de campo para áreas tratadas con dispensadores.
Realizar el seguimiento de machos liberados y la incidencia y frecuencia de cópulas medida como el número de espermatóforos por hembra, en sitios de almacenamiento de papa tratados y no tratados con dispensadores.
Footnotes
Agradecimientos
Los autores expresan sus agradecimientos por su apoyo financiero al Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural y a la agencia “Swedish Foundation for International Research and Higher Education (STINT)”. Igualmente agradecen a la empresa japonesa Shin-Etsu por la elaboración y formulación de los dispensadores de la feromona sexual de T. solanivora y a los auxiliares de técnico Rubén Molina y Jesús Gómez por su valioso apoyo logístico.