Introducción

En México se producen alrededor de 750 cultivos a nivel nacional, donde al maíz se considera básico. Existe una proyección de volumen de producción maíz de 174 millones de toneladas de alimento y en el periodo de 2016 al 2030 aumentará 4.7%, que hace al campo mexicano más susceptible a las plagas (^{SAGARPA, 2017}). La mayoría de los agricultores son considerados dentro de una escala de baja a mediana producción y la mayoría se guían solo por una técnica de control, lo que ha fomentado el uso indiscriminado de plaguicidas, omitiendo las alternativas de control que se ofertan a nivel nacional, como lo es el manejo integrado de plagas (^{Zepeda-Jazo, 2018}).

En el periodo de 2014 al 2017 aumentó el uso de herbicidas de 61.7% a 66.9% y de insecticidas de 45.3% a 54.8% (^{INEGI, 2017}), lo que propicia la pérdida de fertilidad del suelo y la contaminación de ecosistemas agrícolas. ^{Fernández et al. (2013}), mencionan que la producción del maíz en México se visualiza siempre con una perspectiva política, social y económica entorpeciendo el manejo del cultivo; sin embargo, la producción se ha incrementado conforme avanzan las décadas de 1961 con 1.1 t ha^-1 hasta 2012 con 3 t ha^-1 (^{Cadet-Díaz y Gurrero-Escobar, 2018}).

El cultivo del maíz es afectado por diversos insectos plaga y enfermedades que perturban directamente al crecimiento (^{Hernández-Trejo et al., 2018}). Las plagas causan daño desde el momento de la siembra ya que existen factores que favorecen la aparición de estas como: condiciones de clima, labores preparatorias del terreno, rotación de cultivos y el control de malas hierbas, entre otros (^{Fernández et al., 2013}).

Según ^{Tinsley et al. (2012}), por cada nodo de raíces lesionado por las larvas del gusano del maíz, se puede esperar una pérdida de rendimiento de aproximadamente 15%, la cual coincide con ^{Subramanian et al. (2016}), los cuales aseguran que el gusano de la raíz del maíz tiene un impacto devastador en cultivos. Las plagas del maíz se clasifican según el área afectada como plagas del suelo, del follaje, mazorca, grano y poscosecha, causando cada un daño específico en la planta. En la actualidad se reportan alrededor de 70 especies de insectos plaga para el maíz entre ellas el gusano del maíz (Diabrotica undecimpunctata) (^{Deras, 2020}).

Existen diferentes métodos de control de las plagas, prevaleciendo, ante todo los insecticidas químicos de amplio espectro y de acción rápida, los cuales incrementan la contaminación de los ecosistemas agrícolas, la pérdida de enemigos naturales e inclusive el deterioro de la salud humana, además de que el uso irracional ocasiona resistencias en los insectos plaga (^{Hernández-Trejo et al., 2018}). Por lo tanto, el uso de insecticidas biorracionales se considera una alternativa viable para el control de las plagas, debido a que disminuyen la población de insectos sin causar problemas al ambiente. Los extractos vegetales son una nueva tendencia para el manejo y control de insectos plaga de varios cultivos (^{Landivar-Ortíz et al, 2017}).

Una de las plantas silvestres tóxicas de México es Datura metel Linneo, la cual tiene actividad insecticida, herbicida, antifúngica, antibacteriana, anticancerígena, antiinflamatoria y anti-reumatoide, además de ser rica en compuestos alcaloides (^{Monira y Munan, 2012}). Esta planta presenta varios componentes bioactivos como saponinas, alcaloides, esteroides, taninos, flavonoides y triterpenoides (^{Dhawan y Gupta, 2017}). Los alcaloides pueden llegar a causar la muerte por inanición o por intoxicación (^{Flores-Villegas et al., 2019}). Por lo que la presente investigación tuvo como objetivo evaluar la eficacia de D. metel para el control de los adultos del gusano del maíz D. undecimpunctata, en Durango.

Materiales y métodos

El presente trabajo se llevó a cabo en el laboratorio de la Universidad Politécnica de Durango. Se recolectaron 1 620 individuos adultos de D. undecimpunctata, los cuales se depositaron en cajas plásticas de 30 cm de largo por 10 cm de alto y 20 cm de ancho. Los insectos fueron recolectados en Vicente Guerrero, Durango, localizado en las coordenadas 23º 44’ 03’’ latitud norte y 103º 59’ 12’’ longitud oeste. El material vegetal se recolectó en el municipio de Nombre de Dios, Durango (23° 50’ 54’’ latitud norte, 104° 14’ 38’’ longitud oeste), consistiendo en 20 plantas de D. metel, las cuales fueron secadas durante una semana a temperatura ambiente (25 °C) y a la sombra.

Posteriormente se realizó una separación de hojas, tallo y raíz, enseguida se homogenizaron a un tamaño de malla de 2-3 mm en un molino tipo Thomas-Wiley Miller. Para obtener el extracto por maceración, se colocaron 250 g de materia seca de cada parte de la planta en 500 ml de metanol (relación 2:1) (^{Flores-Villegas et al., 2019}) y se mantuvo a temperatura ambiente con agitación periódica por 24 h. Posteriormente el extracto metanólico recolectado se concentró en un evaporador rotatorio (D 404-2, Prendo) a 40 °C bajo presión reducida.

Para determinar la actividad insecticida de cada estructura de D. metel, se realizaron diluciones aplicando el método de máximas y mínimas (^{Pulido y Cruz, 2013}) lo que permitió identificar las dosis (10, 20, 50 y 70 mg L^-1), dichas dosis fueron asperjadas sobre 30 adultos de diabróticas en cada caja plástica, constituyendo cada caja una unidad experimental. La aplicación de hizo de manera uniforme utilizando un frasco de aspersión. Además, se contó con un grupo control al cual se le aplico agua destilada y alcohol al 70%. Las lecturas de mortalidad se realizaron a las 0, 2, 4, 6, 8, 10, 12 y 24 h después de la aplicación de los extractos. El insecto que colocado sobre un papel de filtro no tenía actividad locomotora propia se consideró muerto, ya sea de forma espontánea o cuando se estimula con un cepillo o una pinza.

Para asegurar que los valores de mortalidad obtenidos se deben exclusivamente al efecto letal del producto evaluado, se utilizó la siguiente fórmula de ^{Abbott (1925}), en la cual:

1)

2)

Donde: y= dosis y x= tratamiento (1= hoja, 2= tallo y 3= raíz).

El estudio estadístico y el cálculo de la DL₅₀ fue realizado con el programa PCS Farm, al cual se ingresan las diferentes dosis y los niveles de respuesta, en este caso mortalidad, para cada una. El programa realiza una regresión lineal dada por la relación probit-log de la dosis según el método gráfico numérico modificado para computadores de Lichfield y Wilcoxon, que entrega la DL₅₀ y el intervalo de confianza al 95% (^{Cubillos et al., 1999}). La determinación de las diferencias entre las DL₅₀ se realizó mediante X2 de tendencia (software Epi Info 5.0).

Resultados y discusión

Se encontró que la DL₅₀ del extracto de D. metel para D. undecimpunctata en estado adulto depende de la parte vegetal de la que se obtuvo el extracto, requiriéndose menor cantidad cuando este proviene de la raíz, seguido por el extracto de hojas y por último el de tallo para el cual se requiere un volumen considerablemente mayor (Cuadro 1).

Los resultados de concentración-mortalidad descritos en el modelo probit fueron adecuados e indican que la transformación logarítmica es la mejor para describir los valores de mortalidad de D. undecimpunctata por la concentración de D. metel a diferentes dosis y tiempos, lo que coincide con lo descrito por ^{Bhusal et al. (2020}), donde mencionan que el análisis probit es el que mejor representa los porcentajes de mortalidad. La Figura 1 muestra las líneas de regresión ajustadas que muestran la linealidad de los datos con respecto a las concentraciones de cada parte analizada (hoja, tallo y raíz) de D. metel.

Figura 1 Transformación log-probit prevista de adultos de gusano del maíz muertos (Diabrotica undecimpunctata) a diferentes dosis de extracto de Datura metel para la hoja (a), el tallo (b) y la raíz. 

Los resultados obtenidos de hoja, tallo y raíz a diferentes dosis presentaron diferentes efectos y alta mortalidad en los adultos de las diabroticas, similar a lo reportado por ^{Flores-Villegas et al. (2020}), donde mencionan que puede ocurrir una mortalidad de 86% al utilizar la raíz de D. metel. La toxicidad observada por D. undecimpunctata se debe principalmente a que los alcaloides presentes en la planta actúan localmente o a distancia y disuaden principalmente al insecto de volar, posarse en ella, alimentarse u ovipositar (^{Bustos et al., 2017}). Cabe señalar que, en la actualidad los bioplaguicidas han presentado un incremento en su participación global en el manejo de insectos y ácaros plaga (^{Del Puerto et al., 2014}). Para el control del gusano del maíz D. undecimpunctata se han aplicado principalmente bacterias y hongos como Bacillus thuringiensis Berliner y Beauberia bassiana Bals (^{Lemus-Soriano, 2017}).

En el análisis estadístico se observaron diferencias estadísticas significativas entre los extractos de hoja, tallo y raíz (Cuadro 2). El mayor porcentaje de mortalidad se encontró con extractos obtenidos a partir de la raíz coincidiendo con la DL₅₀ calculada. Los insecticidas orgánicos generados a partir de plantas tóxicas reducen las poblaciones del gusano del maíz D. undecimpunctata (^{Nzinga et al., 2016}) a poblaciones por debajo de su umbral económico, lo que permite minimizar el uso de plaguicidas sintéticos, además de que la mayoría de los insecticidas orgánicos que se han aplicado en campo normalmente no son fitotóxicos debido a que en el proceso de aplicación se eliminan las sustancias con esos efectos (^{Bustillo, 2008}).

Al aplicarse los extractos crudos sobre los insectos adultos de D. undecimpunctata se comenzó a observar los efectos tóxicos en ellos de manera inmediata después de la aplicación, sin embargo, para el extracto de tallo los efectos se presentaron después de las 4 h de su aplicación. Además, se observó un efecto disuasivo en el gusano de la raíz, lo que significa un deterioro en la alimentación primaria del insecto, lo que provoca que aumente la mortalidad (^{Esparza-Díaz et al., 2010}). Por otro lado, en el modelo lineal generalizado se observó un comportamiento de la mortalidad con un coeficiente de ajuste de 0.89 (Cuadro 3).

La prueba univariada (Cuadro 4) con un nivel de significancia α= 0.05, muestra que la dosis y el tipo de tratamiento (dosis 10, 20, 50 y 70 mg L^-1) presentan diferencias significativas (p< 0.05); es decir, son factores importantes para el incremento de la mortalidad de D. undecimpunctata.

En el Cuadro 5, se muestra las diferencias estadísticas entre las diferentes dosis aplicadas 10, 20, 50 y 70 mg L^-1 de D. metel sobre los adultos de D. undecimpunctata. Además, el modelo muestra que al aumentar la dosis a 70 mg L^-1 de raíz fue posible alcanzar una mortalidad de 76%. Según ^{Yaranga (2015}), el efecto biotóxico de D. metel probablemente esté relacionada con la actividad sinérgica de los alcaloides, triterpenos, algunos tipos de fenoles y taninos y a la complejidad de los productos trazas.

La ecuación 1, expresa el comportamiento de la mortalidad de D. undecimpunctata utilizando diferentes dosis y tratamientos: %mortalidad= 48.5478-51.2582x+1.4055y+13.8889x²+0.0882xy-0.009y²

1). Donde: y= dosis y x= tratamiento (1= hoja, 2= tallo y 3= raíz). En la Figura 2 hay incremento de la mortalidad de D. undecimpunctata utilizando diferentes dosis y tratamientos. Se empleó la raíz y dosis superiores a 50 mg L^-1 es posible incrementar la mortalidad hasta 76%.

Figura 2 Gráfico de contorno para la mortalidad de Diabrotica undecimpunctata utilizando extractos de Datura metel en hoja, tallo y raíz con diferentes dosis. 

El modelo fue validado, tomando en consideración los supuestos de normalidad de residuales, homogeneidad de varianza y la independencia de los predichos contra residuales. La Figura 2 de residuales vs predichos (Figura 3a) presenta un comportamiento aleatorio. La prueba de homogeneidad de varianza (Figura 3b) muestra que los residuales tienen una distribución normal, prueba de Kolmogorof-Smirnof, Lilliefors y Shapiro-Wilk p> 0.5.

Figura 3 a) prueba de homogeneidad de varianza y gráfico de predichos; y b) prueba de normalidad. 

La independencia de los valores residuales y los predichos del modelo, fue verificada por medio de la correlación de estos (Cuadro 6), concluyendo que son independientes con p< 0.05.

Conclusiones

Todos los tratamientos redujeron significativamente la población de adultos del gusano del maíz. Los efectos de las estructuras evaluadas mostraron una alta tasa de mortalidad de hasta 76%. Además, que existe una relación directamente proporcional entre la estructura evaluada y la dosis aplicada a los adultos del gusano del maíz D. undecimpunctata y el tiempo de exposición. El extracto que requiere mayor dosis de aplicación es el procedente del tallo y el que menos requiere dosificación es el extracto de la raíz. La producción de insecticidas biorracionales ofrece la posibilidad de disminuir el deterioro de los ecosistemas y beneficiar a la entomofauna del entorno.