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SUBGERENCIA DE PROTECCIÓN Y REGULACIÓN AGRÍCOLA
RESULTADOS DE LA EVALUACIÓN DE LA EFICACIA DEL GEN CON LA
TECNOLOGÍA HERCULEX I CON RESISTENCIA A GLUFOSINATO DE AMONIO EN
MAÍZ. CÓRDOBA 2006
INTRODUCCIÓN
Son diversos los factores que afectan la producción eficiente de maíz, entre ellos, que el
cultivo pueda crecer libre de la competencia de malezas. El control de malezas en la gran
mayoría de los casos, se logra con la aplicación oportuna de herbicidas autorizados. Sin
embargo, la aplicación de herbicidas para el control de malezas puede afectar el cultivo si
el producto no es bien tolerado por la planta.
Con el objeto de superar estos inconvenientes, en la década de los 90 se desarrollaron
plantas capaces de tolerar la aplicación de herbicidas no selectivos, mediante la
utilización de las modernas técnicas de biotecnología. El maíz tolerante a herbicidas es un
maíz que ha sido mejorado mediante el uso de tecnología de ADN recombinante para
tolerar la aplicación de cierto tipo de herbicidas. Con el empleo de estas tecnologías ha
sido posible desactivar o reemplazar la secuencia de susceptibilidad por otra que confiera
resistencia y que permita a la planta de cultivo tolerar la aplicación del herbicida (Silva,
2005).
La empresa Du Pont de Colombia S.A. solicitó la autorización para realizar actividades de
campo en Colombia con maíces híbridos marca Pioneer conteniendo la tecnología
Herculex I (Cry1F) para protección contra insectos plaga lepidópteros, y que además
posee un gen marcador que confiere tolerancia al glufosinato.
Mycogen y Pioneer han desarrollado la línea de maíz B.t. Cry1F 1507, la cual expresa la
proteína Cry 1F de la bacteria Bacillus thuringiensis var. aizawai. . Durante el proceso de
pruebas, la línea de maíz Bt Cry1F 1507, demostró un amplio espectro de control, por lo
que representa una excelente opción para los productores de maíz en el control de
insectos. La proteína Cry1F de Bacillus thuringiensis var. aizawai expresada en maíz es
muy eficiente en el control de ciertas especies de insectos lepidópteros comunes del maíz
como: El gusano barrenador Europeo (ECB) (Ostrinia nubilalis) (Hubner), gusano
barrenador del Suroeste (Diatraea grandiosella), gusano cortador negro (Agrotis ipsilon ) y
gusano cogollero (Spodoptera sp.)
El gen pat, que codifica la enzima fosfonitrocina acetiltransferasa (PAT), está también
presente en la línea B.t. Cry1F 1507. El gen pat es una versión truncada homóloga del
1
gen de Streptomyces viridochromogenes, la cual es una bacteria no-patogénica. La
inclusión del gen pat permite selección de las plantas expresando el gen de Bt y confiere
tolerancia al herbicida glufosinato de amonio. La proteína PAT proporciona una
herramienta adicional a productores de maíz para el control de malezas. La línea B.t.
Cry1F 1507 puede ser utilizada por los productores como una línea tolerante al
glufosinato de amonio. El herbicida glufosinato se ha caracterizado por ser un herbicida
seguro en maíz en los Estados Unidos y no se conocen hasta la fecha efectos
toxicológicos o ambientales negativos por su utilización (DuPont, 2004)
Lo anterior evidencia que la tecnología Herculex también presenta tolerancia al
glufosinato de amonio, sin embargo, Dupont realizo su solicitud para comercializar solo
como resistente a insectos lepidópteros, pero el CTNBio por razones de Bioseguridad
requirió que se analizaran las dos características (Resistencia al ataque de ciertos
insectos lepidópteros y Tolerancia al glufosinato), para lo cual se adelanto este estudio en
las condiciones de nuestros agroecosistemas para evaluara la tolerancia de los híbridos
que contienen la tecnología Herculex I al herbicida glufosinato de amonio
OBJETIVO
Evaluar la eficacia biológica del gen de la tecnología Herculex I en maíz comparándola
con plantas de maíz convencionales manejadas bajo diferentes esquemas de aplicación
del herbicida Glufosinato de Amonio
MATERIALES Y MÉTODOS
El ensayo fue realizado, en un lote del Centro de investigación Turipaná, Corpoica,
ubicado en el Municipio de Cereté, departamento de Córdoba, durante el primer semestre
de 2006. El Centro esta ubicado a 13 msnm, presenta una temperatura media de 28º C,
una humedad relativa de 97%, con una precipitación promedio anual de 1200 mm.
Se utilizó como material vegetal de prueba el híbrido Herculex I y un híbrido de maíz
convencional como control.
Para el análisis de los potenciales riesgos, impactos y beneficios de la tecnología
Herculex I (Glufosinato de Amonio) se evaluó específicamente, la abundancia de malezas
predominantes en el lote del ensayo y se monitorearon las malezas a diferentes estadios
de crecimiento de las plantas de maíz en parcelas de campo
Para la evaluación de las malezas se utilizaron las identificadas en las parcelas donde se
aplicó el herbicida Glufosinato de Amonio de acuerdo con la distribución de los
tratamientos como malezas en estudio, y como control se dejaron las mismas malezas
identificadas en los lotes designados para el estudio sin ningún tipo de aplicación de
herbicida. (Testigo Absoluto).
2
El diseño experimental utilizado fue bloques completos al azar con cuatro repeticiones,
empleando tres tratamientos constituidos por el herbicida y la época de aplicación como
variables. Cada unidad experimental constó de un área de 24 m2 (6 surcos espaciados a
0.8 m entre sí y de 5 metros de largo). Se dejó como mínimo un surco libre entre
unidades experimentales dentro de cada bloque; cada bloque quedó separado del otro
por una calle de 1.6 metros. Estas distancias se guardaron como medida de seguridad
para evitar posibles daños por deriva de los herbicidas Glufosinato de Amonio al momento
de su aplicación que pudiera afectar al tratamiento vecino.
Los tratamientos los constituyeron una combinación de los híbridos de maíz, aplicación
del herbicida y época de aplicación, conforme se indica, Tabla 1.
Tabla 1. Tratamientos utilizados en el estudio de evaluación de la eficacia del gen con la
tecnología Herculex con resistencia a glufosinato de amonio en maíz
Tratamiento
Variedad
Método Aplicación
T1
T2
Maíz Herculex I
Maíz Convencional
T3
Maíz Herculex I
T4
Maíz Convencional
T5
Maíz Herculex I
T6
Maíz Convencional
Sin aplicación
Sin aplicación
Aplicación de
Glufosinato de Amonio
de forma total sobre el
cultivo
Aplicación de
Glufosinato de Amonio
de forma localizada
sobre los callejones
Aplicación de
Glufosinato de Amonio
(cada 15 días DDE*)
de forma total sobre el
cultivo
Aplicación de
Glufosinato de Amonio
(cada 15 días DDE*)
de forma localizada
sobre los callejones
Observaciones
La época de aplicación del
herbicida Glufosinato de Amonio
fue determinada por la altura de
la maleza (8 cm Max) y el
porcentaje de cobertura (>70%)
y la dosis la determinó la maleza
de más difícil control
DDE= días después de emergencia
Evaluación de la eficacia en el control de malezas.
• La evaluación de control de malezas se realizó a los 15, 30 y 40 días después de la
aplicación del tratamiento herbicida con Glufosinato de Amonio. Las evaluaciones de
control de maleza se efectuaron en un rango de ±2 días con respecto a la fecha
establecida de evaluación.
• Se hizo una evaluación cualitativa de control de maleza empleando la escala de
sintomatología de acuerdo con la escala EWRS, Tabla 2.
3
• Para la evaluación cualitativa del daño al cultivo se empleo la escala de sintomatología
de acuerdo con la escala propuesta por la EWRS. Tabla 2.
Tabla 2. Escala Propuesta por la EWRS (European Weed Research Society) para Evaluar
el Control de Maleza y Fitotoxicidad al Cultivo y su Interpretación Agronómica Porcentual
Valor de
Efecto Sobre la
Efecto Sobre el
Escala
Maleza
Cultivo
Sin efecto
Muerte completa
1
Síntomas muy ligeros
Muy buen control
2
Síntomas ligeros
Buen control
3
Suficiente control en la práctica Síntomas que no se reflejan en el rendimiento
4
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Hasta aquí el Límite de Aceptabilidad - - - - - - - - - - Daño medio
Control medio
5
Daño elevado
Control regular
6
Daño muy elevado
Pobre control
7
Daño severo
Muy pobre control
8
Muerte
Sin efecto
9
Valor de
Escala
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Transformación de la Escala Puntual Logarítmica de la EWRS a la Escala
Porcentual*
% de Control de
% de Fitotoxicidad al
Maleza
Cultivo
0.0 - 1.0
99.0 - 100.0
1.0 - 3.5
96.5 - 99.9
3.5 - 7.0
93.0 - 96.5
7.0 - 12.5
87.5 - 93.0
12.5 - 20.0
80.0 - 87.5
20.0 - 30.0
70.0 - 80.0
30.0 - 50.0
50.0 - 70.0
50.0 - 99.0
1.0 - 50.0
99.0 - 100.0
0.0 - 1.0
Análisis estadístico
Los datos correspondientes a métodos de control y variedades fueron sometidos a
análisis de varianza y comparados entre si a través de la prueba de diferencias de Tukey
(α = 0.05).
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RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Tanto malezas de hoja ancha (bledo, verdolaga) como de hoja angosta (liendre puerco, y
pasto Johnson) y ciperáceas (coquito) estuvieron presentes en el terreno experimental,
Tabla 3.
Tabla 3. Malezas presentes en el ensayo de evaluación de la eficacia del gen con la
tecnología Herculex con resistencia a glufosinato de amonio en maíz
Nombre Común
Nombre Científico
Bledo
Coquito
Verdolaga
Liendre Puerco
Pasto Jonson
Amaranthus sp
Cyperus rotundus
Portulaca oleracea
Echinochloa colonum
Sorghum halepense
Este es un indicativo importante que señala que el control químico en situaciones
normales con el uso de maíz convencional requeriría de una estrategia específica para el
control eficiente de las malezas. Los resultados de los tres diferentes tipos de control
(aplicación cada 15 días, una sola aplicación de glufosinato, y el tratamiento sin control
químico) en ambos tipos de maíz convencional y con resistencia al glufosinato, se indican
en la Tabla 4
Tabla 4. Evaluación de control de malezas y toxicidad para los diferentes tratamientos en
el ensayo de evaluación de la eficacia del gen con la tecnología Herculex con
resistencia a glufosinato de amonio en maíz (Escala EWRS).
Variedad
Nº Aplicación
Herculex I
Primera
Segunda
Tercera
Cuarta
Primera
Segunda
Tercera
Cuarta
Convencional
(Escala EWRS)
Aplicación
Evaluación Maleza
Cultivo Maleza Cultivo
3
4
3
4
5
3
3
5
2
3
4
2
1
6
1
1
4
1
1
4
1
1
4
1
Aplicación 15 días
Maleza
4
2
1
1
6
4
4
4
Sin Aplicación
Maleza
9
9
9
9
9
9
9
9
Cultivo
1
1
1
1
1
1
1
1
Como se esperaba el tratamiento sin aplicación no causó efecto toxico al cultivo en
ninguna etapa y tampoco produjo control de malezas. En el caso en que se hizo una sola
aplicación de forma total en el maíz Herculex I y de forma localizada sobre los callejones
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para el maíz convencional, los resultados indican que en ambas situaciones el herbicida
tuvo un nivel de control de la maleza muy aceptable que vario entre 70% y 87%.
En relación con la toxicidad al cultivo, la aplicación sobre los callejones no mostró ningún
efecto negativo sobre el cultivo como se indica en la Tabla 4. En cuanto a la aplicación
total sobre el cultivo con maíz Herculex I los resultados variaron desde ningún efecto
hasta síntomas ligeros. Referente al tratamiento con aplicación cada 15 días el control de
malezas, cuando se aplico en forma total sobre el cultivo, fue mas evidente alcanzando
niveles de control de maleza que variaron desde 87% hasta el 99% de efectividad,
mientras que los efectos negativos en el cultivo se manifestaron como síntomas ligeros
que no afectaron el rendimiento, de acuerdo con la escala utilizada, Tabla 4. En el caso
de la aplicación solo en los callejones en el cultivo convencional los resultados indican un
control igual a cuando se hace una sola aplicación, por lo que no se justificaría el uso de
cuatro aplicaciones. En tal situación, el nivel de daño al cultivo también es el mismo que
cuando se realiza una sola aplicación y equivale a un daño no evidente.
Los análisis de varianza para los seis caracteres agronómicos estudiados (porcentaje de
volcamiento de tallo, porcentaje de volcamiento de raíz, número de plantas por hectárea,
número de mazorcas por hectárea, prolificidad y rendimiento) se observan en la Tabla 5.
Tabla 5. . Análisis de varianza y comparación de medias para los tratamientos en el
ensayo de evaluación de la eficacia del gen con la tecnología Herculex con resistencia a
glufosinato de amonio en maíz.
G.L.
Fuentes Variación
Repetición
Variedad
Método de Control
Var * Met Control
Error
C.V.
Media
Método
Sin Aplicación
Aplicación Maleza
Aplicación 15 días
3
1
2
2
15
Porcentaje
Porcentaje
Volcamiento Volcamiento
Tallo
Raíz1
5810,42 **
10.48 **
0,001 ns
0.139 ns
94,23 ns
0.684 ns
15,08 ns
1.70 *
249.79
0.364
37.76
24.77
41,85
7.17
42.15 a
38.27 a
45.12 a
7.73 a
8.39 a
5.40 a
Plantas por
Hectárea
Mazorcas por
Hectárea
15337456,60 ns
134781901,04 ns
280777994,79 ns
168180338,54 ns
140636935.8
15.91
74505.2
139366319,44 ns
9375000,00 ns
161735026,04 ns
14208984,37 ns
136150173.6
17.92
65104.1
0.020 ns
0.003 ns
0.002 ns
0.012 ns
0.017
15,22
0.879
540403,0 ns
16094,2 ns
734319,8 ns
383873,8 ns
1416082.6
25.45
4674.4
75781 a
68047 a
79688 a
67422 a
59922 a
67969 a
0.897 a
0.880 a
0.860 a
4324.7 a
4840.5 a
4858.0 a
0.892 a
0.866 a
4700.3 a
4648.5 a
Variedades
Convencional
41.85 a
7.18 a
76875 a
65729 a
Herculex
41.84 a
7.16 a
72135 a
64479 a
*
Diferencia estadística significativa al 5% de probabilidad
**
Diferencia estadística altamente significativa al 1% de probabilidad
ns:
No significativa
CV:
Coeficiente de variación
1/ Transformación raíz (x+0.5)
Prolificidad Rendimiento
6
Los resultados indican que estadísticamente no hubo diferencias significativas por
repetición, variedad, método de control o para la interacción repetición por variedad para
cuatro de los seis caracteres (número de plantas por hectárea, número de mazorcas por
hectárea, prolificidad y rendimiento). Para el porcentaje de volcamiento de tallo y el
porcentaje de volcamiento de raíz hubo diferencias altamente significativas pero solas
para repetición, logrando que las unidades dentro de los bloques sean tan uniformes
como sea posible, de modo que las diferencias observadas se deban en gran parte a los
tratamientos.
La comparación de medias para estos factores de estudio consecuentemente muestran
ausencia de diferencias estadísticas entre métodos de control (sin aplicación, aplicación
maleza, y aplicación cada 15 días) así como entre variedades (convencional y Herculex I).
Estos resultados determinan que el herbicida no tiene un efecto en las características
agronómicas del cultivo y que las plantas que contienen el gen de resistencia al herbicida
son agronómicamente equivalentes a su contra parte convencional e igualmente que las
diferencias ocurren únicamente en la tolerancia al herbicida, sin afectar su
comportamiento agronómico.
El análisis global de los resultados anteriores lleva a concluir que cuando se aplica en
forma total el herbicida sobre el cultivo como se verifico con el hibrido Herculex I tolerante
al herbicida, se alcanzo porcentajes de control de malezas entre 80 y 99% dependiendo
del número de aplicaciones y la dosis aplicada.
De otra parte se pudo establecer que no ocurrió un daño evidente, en las condiciones en
que se realizó el estudio, que pudiera afectar el rendimiento del cultivo. Los resultados
indican que la aplicación del herbicida glufosinato de amonio tanto en maíces con el gen
de resistencia como en maíces convencionales no afecta las características agronómicas
del cultivo, como lo señala la comparación de medias para los diferentes caracteres
agronómicos estudiados entre métodos de aplicación. De la misma forma las
características agronómicas entre maíces con el gen del glufosinato y maíces
convencionales no muestran diferencias.
Todo lo anterior sugiere una alta eficacia del herbicida para control de malezas y de la
misma forma una alta eficiencia del gen para inducir tolerancia al cultivo de manera que
las aplicaciones se pueden realizar en diferentes etapas del cultivo y con diferentes dosis
según lo requieran las condiciones prevalentes sin afectar ninguna de las características
agronómicas importantes, por lo tanto esta tecnología cuando se decida su libración
comercial, por Bioseguridad, además de tener un plan de manejo para insectos
lepidópteros deberá tener un plan para el manejo de herbicidas.
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Referencias bibliográficas
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Harlan, J. R. 1965. The possible role of weed races in the evolution of cultivated plants.
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con maíz hibrido marca Pioneer genéticamente modificado (TC1507) con la tecnología Bt
Herculex I (Cry1F) para proteccion contra insectos lepidópteros. Bogotá, 22p.
SILVA C., C. A. 2005. Maíz genéticamente modificado. Manual Técnico. Agro-Bio. Bogotá.
61p. Disponible en www.agrobio.org
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