Download manejo de resistencia de insectos

Manejo integrado de plagasPrograma de Refugios.
Cuando se introducen los organismos genéticamente modificados (OGM)
a un ecosistema la bioseguridad es un punto clave a tener en cuenta.
Los cultivos GM con propiedad insecticidas que se encuentran
actualmente en el mercado actual, producen una proteína cristalina (Cry)
que proviene de la bacteria Bacillus thuringensis (Bt). Esta proteína
degrada las paredes del tubo digestivo de los insectos. Los organismos
con esta proteína se denominan “cultivos Bt”.
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Los organismos Bt fueron cultivados en 1996, gracias al aval de la agencia
de protección del medio ambiente (EPA) que permitió su uso comercial.
Desde 1996 al 2007 ya se habían cultivado 200 millones de hectáreas.
El aval de la EPA fue considerado por muchos científicos y ambientalistas
como muy prematuro. La mayor preocupación era que se carecía de
información sobre la forma de evitar que las especies blancos generaran
resistencia al carácter introducido. Esto implicaba:
Riesgo en cuanto a la efectividad de los cultivos Bt
Pérdida de unos de los mas exitosos insecticidas microbianos hasta el
momento.
Manejo integrado de plagas.

Evitar el aumento de la resistencia en las poblaciones de insectos que se
quería atacar.
El programa de manejo mas conocido que se aplica en la actualidad es el de “alta
dosis + refugio” a través del cual altos niveles de expresión de la toxina en las
plantas Bt se asocian a refugios o extensiones de campos cultivados con
plantas libres de Bt.
La función de los refugios es la de mantener el alelo susceptible en las poblaciones
de insectos. Estos se cruzaran con los resistentes y la progenie heterocigoto
que resulte del cruzamiento será eliminada por las altas dosis de proteínas
(Cry) presente en las plantas transgénicas.
Los programas de manejo integrado se basa fundamentalmente en modelos
genético-poblacional.
Objetivo.

Explicar desde una perspectiva genético-poblacional los fundamentos de los
modelos teórico y su valor como herramienta predictiva en programas de
manejo integrado de plagas.

Describir los elementos típicos que componen un plan de manejo de
resistencia de insectos.

Presentar un panorama sobre la manera en que estos planes se aplican en
Argentina.
MODELOS POBLACIONES Y LA EVOLUCION DEL
GEN DE RESISTENCIA
S: Alelo de sensibilidad
R: Alelo de Resistencia
p: Frecuencia poblacional del alelo “R”
q: Frecuencia poblacional del alelo “S”
Otros supuestos:
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Las generaciones de insectos no se superponen
Las poblaciones son de tamaño infinito
El apareamiento es al azar
No existe migración ni mutación
Los coeficientes de selección son similares en ambos sexos
Debido a que existe apareamiento aleatorio, las frecuencias
de los zigotos que se formen responderán a las
frecuencia del equilibrio de Hardy Weinberg:
p2 + 2pq + q2.
Sobre estos zigotos actuara la selección natural modificando la
contribución genotípica de esa generación en un factor que
(W) de cada uno
de ellos (WRR, WSR, WSS).
dependerá del valor adaptativo
WM=p2 WRR+ 2pq WSR + q2 WSS
Estimación de los valores adaptativos:
Los valores adaptativos de los homocigotos
susceptibles y resistentes serán diferentes
dependiendo del origen de los individuos. El valor
adaptativos medio de estos dos genotipos deberá
tener en cuenta entonces el porcentaje relativo de
refugio y plantas Bt cultivados, como sigue:
WRR= REF (WRR/Ref) + Bt (WRR/Ref)
WSS= Ref (WSS/Ref) + Bt (WSS/Ref)
Donde Ref y Bt son las proporciones de hectáreas cultivadas de refugio y
plantas Bt.
Estimación del porcentaje de refugio
en condiciones de equilibrio
En genética de poblaciones se denomina “condición de equilibrio”
aquella en la que no existe cambios en las frecuencias alélicas de
un determinado carácter a través de las generaciones.
En el caso de los cultivos Bt, el objetivo es el de llegar a ese
equilibrio, manteniendo estable la frecuencia del alelo de
resistencia en las poblaciones de insecto, con el fin de que no
diluya el efecto insecticida del Bt.
El programa de refugios persigue justamente ese objetivo, el de
generar un microambiente en donde los valores selectivos de los
individuos sensibles a la toxina Bt sea máximo, asegurando que
el alelo S nunca se pierda.
El problema que surge para el productor es cual será el porcentaje mínimo que se
debe cultivar con plantas libres de Bt para que le programa funcione.
La resistencia se mantendrá estable, cuando el efecto neto de la selección para la
resistencia que favorece a los RR en los campos libre de Bt sea igual al efecto
neto de los costos de la selección en contra de ese mismo genotipo en los
refugios.
La frecuencia de la resistencia disminuirá si:

Aumenta el porcentaje del refugio

Disminuye el valor selectivo de los resistentes en campos libres de Bt

Aumenta la desventaja de los resistentes en campos Bt en relación a los libres
de Bt
Por lo tanto el porcentaje de refugio adecuado para que el alelo de resistencia se
mantenga estable se puede estimar mediante:
Bt (WRR/Bt) – ref (WSS/ref – WRR/ref) =0
Ejemplo:
En estudios realizados en campo del
algodón de Arizona se estimo que de
acuerdo a los valores selectivos empíricos
medios de los RR en los refugios y en los
campos Bt la frecuencia del alelo de
resistencia se mantendrá estable con
valores de porcentajes de refugio que
rodean el 23%.
Este valor se baso en estima de valores
selectivos de los individuos resistentes en
los campos Bt que fueron bajos.
Modelos teóricos vs datos reales:

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Para demostrar la estrategia de los refugios y si
coincide o no con los modelos teóricos se realizo un
estudio sobre la resistencia a Bt en distintos campos
de diferentes países , de 6 principales plagas de
insectos: Helicoverpa armigera, H. zea, Heliothis
virescens, Ostrina nubilalis, Pectinomorpha gossypiella,
Sesamia nonagrioideas.
Al comparar los parámetros teóricos con los obtenidos
, se lograron resultados similares, dando por sentado
la efectividad de los modelos para la predicción futura
en programas de manejo integrado de plagas.
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Porcentajes de refugios:
39% en Arkansas y Misssisipi
82% en Carolina del Norte
Datos:
Altos porcentajes de refugios también se aplicaron en
H.armigera en Australia (70%) y China(87-95%) y de P
gossypiella en Arizona (50%) y de S. nonagrioides en
España (95%).
También se retardo la evolución de la resistencia.
Elementos típicos de un plan de manejo
de resistencia
El desarrollo de resistencia en las poblaciones de insectos,
consecuencia del proceso natural de evolución, surge como
adaptación a las practicas de manejo y no se limita a un cultivo
en particular.
Ejemplos de resistencias de los insectos:
 Mecanismos de defensa fisiológicas
 De comportamiento
 Matabolicos frente a insecticidas químicos
En el caso particular de la tecnología Bt la presencia de la proteína
durante todo el periodo de crecimiento del cultivo , aumenta la
presión de selección y hace necesario la incorporación de refugios
para el manejo de resistencia de insectos (IRM) y como parte
integral del método de manejo de insectos.
Los elementos típicos de un plan de
manejo de resistencia incluye:
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1) Investigación: Las características de los refugios están dadas
por su tamaño (porcentaje sobre el total del área del cultivo),
distancia entre ellos y forma ; entre otras cosas también por las
plagas presentes.
2) Comunicación: debido al papel clave del conocimiento del
productor en el logro de un manejo exitoso y responsable de los
maíces Bt, la comunicación es uno de los pilares de los programas
de manejo de resistencia (IRM) entre las formas mas comunes
son:
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Los materiales educativos
La difusión en los medios especializados
La capacitación directa a los productores
Las encuestas periódicas
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3) Monitoreo: el objetivo es DETECTAR Y CONFIRMAR cualquier
posible desarrollo de resistencia con la suficiente antelación como
para implementar medidas de remediación que permitan retrasar o
prevenir la difusión de dicha resistencia y evitar la capacidad de
control de los maíces Bt. El patrón espacial de evolución puede
surgir en:

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un foco localizado que evoluciona rápidamente y se expande o,
a partir de una población donde la resistencia esta dispersa y evoluciona
lentamente.
• 4) Remediación : en caso de confirmarse la aparición de resistencia,
deberá aplicarse un plan de remediación que permita reducir la
frecuencia de insectos resistentes. En este caso las acciones a tomar
podrán incluir la aplicación de insecticidas químicos para reducir la
frecuencia de insectos resistentes e incluso la suspensión de la
paliación de cultivos Bt en la zona afectada.

El Manejo de la Resistencia a Insectos en
Argentina
Programa de Manejo de Resistencia de Insectos (MRI) en maíz Bt es llevado
a cabo por la Asociación de Semilleros Argentinos (ASA).
Objetivos del Programa: Promover un uso responsable de la tecnología, que
permita retrasar cualquier potencial desarrollo de resistencia y detectar
inmediatamente cualquier cambio en la susceptibilidad de la población de
insectos.
Para el Manejo adecuado de la tecnología Bt el productor debe tener en
cuenta lo siguiente:
 Los refugios deben sembrarse con un maíz no Bt de ciclo similar en la
misma fecha de siembra que el lote de Bt.
 El refugio debe ser el 10 % de la superficie del lote.
 Los refugios deben sembrarse en bloque en uno de los bordes del lote.
Tratamientos Químicos:
1.
2.
No deben realizarse aplicaciones de insecticidas para el
control del barredor de tallo (Diatraea saccharalis) en
los refugios.
En caso de detectarse ataque de gusano cogollero
(Spodoptera frugiperda) por encima del umbral de
acción, pueden aplicarse insecticidas. El mejor control
del gusano cogollero se obtiene con aplicaciones de
insecticidas en los primeros estadios del cultivo.
De esta forma se disminuye la presión de la plaga en
estadios mas avanzados, preservando la función del
refugio.