USO DEL BACILLUS THURINGIENSIS EN EL CONTROL DE GUSANOS

Descripción

Esporas y cristales bipiramidales de la cepa T08025 de Bacillus thuringiensis morrisoni
Esporas y cristales bipiramidales de la cepa T08025 de Bacillus thuringiensis morrisoni

Bacteria gram positiva que habita en el suelo, y que se utiliza comúnmente como una alternativa biológica al pesticida. También se le puede extraer la toxina Cry y utilizarla como plaguicida. La B. thuringiensis también aparece de manera natural en el intestino de las orugas de diferentes tipos de polillas y de mariposas, así como en las superficies poco iluminadas de las plantas.

Este producto biológico es una bacteria que al comer el follaje de la planta el insecto se intoxica y le produce la muerte.

Durante la esporulación, muchas cepas producen cristales proteínicos, conocidos como δ-endotoxinas, que poseen propiedades insecticidas. Por esta razón se ha empleado la Bt como insecticida y, más recientemente, para producir organismos genéticamente modificados. Sin embargo, existen cepas que producen cristal que no tiene acción insecticida.

Cultivos a que se aplica

Este control biológico se aplica a una buena variedad de cultivos de importancia agrícola como: viandas, granos y hortalizas.

Plagas que controla

Nombre científico Nombre vulgar
Plutella Polilla de la Col
Trichoplusia Falso medidor
Erynnis ello Primavera de la yuca
Spodoptera frujiperda Palomilla del maíz

Dosis

Plaga Dosis (Kg/ha)
Polilla de la col 3
Falso medidor 2
Primavera de la yuca 2
Palomilla del maíz 2

Modo de accción

Los cristales son protoxinas y deben de ser activadas antes de que tengan cualquier efecto. La proteína cristalina es altamente insoluble en condiciones neutras y se solubiliza en condiciones de pH alto (9.5). La activación ocurre por una discreta proteolisis causada por las enzimas estomacales del insecto.

Una vez solubilizado en el tubo digestivo del insecto la protoxina se rompe por una proteasa para producir una toxina activa. Esta toxina se une a las células epiteliales del tubo digestivo creando poros en la membrana celular y propicia un desequilibrio de iones resultando en la pérdida de iones K+, alterando la presión osmótica.

El animal muere debido a una entrada masiva de agua, el sistema digestivo se paraliza, las células epiteliales se lisan y el pH estomacal se baja por compensación con el pH sanguíneo. Esta bajada de pH hace posible que las esporas bacteriales germinen y la bacteria pueda invadir el huésped causando una septicemia letal y daños en los tejidos.

Generalmente los insectos intoxicados mueren por ayuno y posterior detención del crecimiento que puede durar algunos días.

Las larvas afectadas por las toxinas de B. thuringiensis se vuelven inactivas, y podrían devolver la comida o tener diarrea. La cápsula de la cabeza podría aparecer más larga que el cuerpo (deformada). La larva se vuelve flácida y muere, generalmente en unos días o semanas. El contenido del cuerpo se vuelve marrón-negruzco según se va descomponiendo.

Estructura de la d-endotoxina

Estudios cristalográficos indican que las toxinas de las proteínas Cry1Aa y Cry3A tienen 3 dominios estructuralmente distintos que se repiten en las demás proteínas Cry. El dominio I consiste en 7 a-hélices y está involucrado en la inserción de la toxina en la membrana celular del epitelio del tubo digestivo que genera un poro a través del cual pueden pasar los iones libremente, por lo que afecta a la función de los canales iónicos. El dominio II consiste en una columna triangular de 3 hojas b. Está involucrado en la unión al receptor epitelial del tubo digestivo. Las distintas toxinas que atacan a distintos insectos difieren en la unión a sus receptores pero la estructura de las toxinas es semejante. El dominio III consiste en cadenas b antiparalelas que aparecen empaquetadas tipo sándwich. Esta estructura sirve para proteger el final expuesto de la toxina activa previniendo la ruptura por proteasas digestivas de Bt. Está implicado en la especificidad y estabilidad, en la unión al receptor y la permeabilización de la membrana y posterior inserción en ésta. (2).

Insectos resistentes a la d-endotoxina

Existe resistencia a la d-endotoxina en algunos insectos y esto se debe a la ausencia del receptor y/ó de la enzima digestiva esencial para su activación. Así, un cambio en el receptor propicia la pérdida de la unión a la toxina. Desde que las toxinas de B. t. son ampliamente usadas se necesita mantener la eficacia de las toxinas de B. t. sobretodo de las producidas por plantas transgénicas, es decir, reducir el riesgo de selección de insectos resistentes. Existen bastantes estrategias para decrecer la velocidad a la cual los insectos blanco se adaptan a las plantas transgénicas que expresan la toxina de B. t.

Ventajas

La expresión de toxinas Bt en cultivos transgénicos tiene varias ventajas:

  • El nivel de la expresión de toxinas puede ser muy elevado. De esta manera se puede suministrar una dosis adecuada a la plaga.
  • La expresión de toxinas está dentro del sistema de la planta, por lo que únicamente perecen aquellos insectos que se alimentan de ella.
  • La expresión de toxinas puede ser modulada a través de promotores específicos de tejido, y puede reemplazar el uso de plaguicidas sintéticos en el medio ambiente. La última observación ha sido bien documentada de manera global.

Limitaciones

La exposición constante a una toxina da lugar a la presión selectiva, que contribuye a que las plagas se hagan resistentes a la toxina. Actualmente, se sabe que la población de un tipo de polillas se ha vuelto resistente al Bt en forma de spray (es decir, sin ingeniería genética) cuando se utiliza en la agricultura ecológica.

Un método para reducir la resistencia, es crear refugios de cultivos no modificados con Bt para que algunos insectos no resistentes puedan sobrevivir y mantener así una población vulnerable a la toxina. El objetivo es estimular una gran parte de la población de plagas de manera que los genes resistentes a la Bt no estén ampliamente diseminados. Esta técnica se basa en la suposición de que los genes resistentes serán recesivos.

Sin embargo, hay limitaciones que pueden afectar al éxito de la estrategia de dosis altas y refugios. Por ejemplo, la expresión del gen Bt puede variar. Así pues, si la temperatura no es la ideal, esta tensión puede reducir la producción de toxinas y hacer que la planta sea más susceptible.

Modo de preparación y cuidado con los medios biológicos

El Bacillus se debe remojar por lo menos 4 horas antes de aplicar y nunca más de 8 hora.

Respecto a la aplicación de la toxina en campo o bosques se realizan suspensiones de esporas cristal en agua con estabilizadores y protectores solares. Se aplica en forma de aerosol que se asperja y se hace o muy temprano o muy tarde para evitar la radiación solar y cuando no llueve para evitar su lavado.

En el control de las larvas de mosquitos con fórmulas conteniendo la cepa de B. thuringiensis israelensis, el insecticida se pone en una charca (estanque) usada como criadero de mosquitos.

Se usa como gránulos o anillos/bloques sólidos para incrementar la persistencia. Se hace la aplicación después de que los huevos de los insectos se han incubado y después de que se hayan inundado por lluvia o irrigación.

La persistencia en el agua es mayor que en las superficies expues1tas al sol pero podría necesitar ser reaplicado cuando la crianza de mosquitos tiene condiciones persistentes durante semanas.

 

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