Artículos

 

Evaluación de ácido acético como fumigante de mosquita blanca Bemisia tabaci (Gennadious) en laboratorio y campo*

 

Assessment of acetic acid like fumigant of silverleaf whitefly Bemisia tabaci (Gennadious) in laboratory and field

 

José Alfredo Samaniego Gaxiola^1§, José Emmanuel Amaya Carrillo² y José Luis Puente Manríquez²

 

¹Campo Experimental La Laguna. Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias. Boulevard José Santos Valdez Núm. 1200 Poniente. Col. Centro. C. P. 27440, Matamoros, Coahuila. ^§Autor para correspondencia: samaniego.jose@inifap.gob.mx.

²Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro - Unidad Laguna. Periférico y carretera a Santa Fe s/n, ejido San Antonio de los Bravos Torreón. C. P. 27000. Torreón, Coahuila. (carrillo_1 828@hotmail.com), (8717207730@prodigy.net.mx).

 

* Recibido: julio de 2011
Aceptado: marzo de 2012

 

Resumen

El objetivo de este trabajo fue evaluar la capacidad del ácido acético (AA) como fumigante en contra de Bemisia tabaci (moquita blanca) que es un plaga de importancia nacional. En el laboratorio, se fumigó el insecto con tres regímenes de dosis - tiempo: (ambos medios), baja - largos y altas - cortos. En el campo, las hojas de calabaza de cuatro variedades fueron fumigadas con 8, 16 y 32 µg ml^-1 de AA en tiempos de 20, 40 y 60 min; adicionalmente, se evaluó el daño en las hojas (fitotoxicidad) después de fumigarse. En el laboratorio, tiempo de fumigación > 15 miny 8 µg ml^-1 de AA mató 100% de la mosquita, mientras que, su supervivencia se redujo 40% al fumigarla ocho horas con 2 µg ml-1de AA; pero la incubación del testigo (mosquita sin fumigar) por ≥ 16 h también redujo su supervivencia; entretanto, con 8 y 16 µml-¹ de AA se redujo la supervivencia del insecto desde los cinco minutos (~20-80%). En el campo, la mosquita sobrevivió ~ 40% en las hojas de las cuatro variedades después de fumigarse con AA(8-32 µgml-¹) durante 20 min, pero el insecto prácticamente no sobrevivió al aumentar el tiempo de fumigación a 60 min. Las hojas mostraron un daño severo (fitotoxicidad) > al 50% excepto en la dosis de 8 µg ml-¹ a los 20 min con un daño de ~ 20%. Se discuten alternativas del empleo del AA como fumigante.

Palabras clave: ácidos grasos volátiles biofumigantes, protección vegetal.

 

Abstract

The aim of this work was to assess the capacity of acetic acid (AA) like fumigant against Bemisia tabaci (silverleaf whitefly) which is a pest of national importance. In laboratory, the bug was fumigated with three doses-time regimes: (both media), low dose-long time and high dose-short time. In field, squash leaves of four varieties were fumigated with 8, 16 and 32 µg ml-¹ of AA during of 20, 40 and 60 min; additionally, it was assessed damage in foils (phytotoxicity) after fumigation. In laboratory, fumigation time > 15 min and 8µgml-¹ of AA killed 100% of whitefly, while its survival was reduced 40% when fumigated eight hours with 2 µml-¹ of AA; but control incubation (whitefly without fumigation) during ≥ 16 h also reduced its survival; meanwhile, with 8 and 16 µgml-¹ of AA the pest survival was reduced since five minutes (~20-80%). In field, the whitefly survived ~ 40% in leaves of four varieties afterfumigating with AA(8-32 µg ml¹)during20min, but pest practically did not survive when increasing fumigation time to 60 min. The leaves showed severe damage (phytotoxicity) > to 50% except in dose of 8µg ml-¹ at 20 min with damage of - 20%. Alternative to use of AA like fumigant are discussed.

Key words: biofumigants volatile fatty acids, vegetal protection.

 

 

Introducción

El cultivo de calabaza Cucurbita spp., en México, el año 2008, ocupó una superficie de más de 4 mil ha (SIAP, 2010). En La UAAAN Unidad - Laguna (Torreón, Coahuila), se trabaja evaluando variedades de calabaza, producto de la cruza de especies de Cucurbita; sin embargo, estas variedades, al igual que otros cultivos en La Laguna, son a menudo infestadas fuertemente por la mosquita blanca, nombre con el que se le conoce a Bemisia tabaci (Gennadius). Este insecto posee una gran cantidad de biotipos (Brown et al., 1995), que constituyen una plaga presente en todo el mundo, que puede atacar a más de 500 especies de plantas, muchas de ellas cultivos como melón, sandía, tomate, así como plantas ornamentales. La mosquita se alimenta de la savia de las plantas, lo que induce defoliación y menor crecimiento, así como manifiesta una gran capacidad para trasmitir virus a los cultivos que invade. El impacto económico de esta plaga se estimó en más de mil millones de dólares tan sólo en California, Estados Unidos de América (Urias-López et al., 2005; Center for Invasive Species Research, 2010).

El ácido acético (AA) destaca entre los ácidos grasos volátiles de cadena corta (AGV), por su bajo costo y por considerarse un compuesto de bajo riesgo para humanos, animales y ambiente (Shafiur, 2007), así como por tener propiedades fungicidas, herbicidas y de ajustar el pH (Pesticide Action Network North América, 2010). Si bien el AA se ha evaluado ampliamente como fumigante principalmente de frutas (Sholberg, 2009), también se ha hecho para desparasitar abejas Apis mellifera L. (Pernal et al., 2010). La necesidad de encontrar nuevos productos para combatir plagas y enfermedades, que sean baratos, no riesgosos en su manejo y no peligrosos al ambiente, nos enfoca a evaluar algunos compuestos como fumigantes o fungicidas, tales como el AA y AGV. Por todo ello, nosotros consideramos que el AA tendrá un efecto fumigante sobre Bemisia que dependerá de la dosis y tiempo de fumigación. Por tanto, los objetivos de este trabajo se dirigieron a: evaluar, en el laboratorio, el AA como fumigante de B. tabaci variando dosis y tiempos de fumigación; en el campo, evaluar el ácido como fumigante en hojas de cuatro variedades de calabaza; y, determinar la fitotoxicidad del ácido sobre las hojas fumigadas.

 

Materiales y métodos

Establecimiento del cultivo

En el campo agrícola que pertenece a la UAAAN UL, se establecieron durante el 16 de abril de 2009, cuatro variedades de calabaza pertenecientes a Cucurbita moschata Duchesne ex Lam. Las variedades de calabaza fueron Bárbara, Sandy, Muzquee de Provence y Kikuza. Durante el mes de septiembre de 2009, se recolectó la mosquita blanca de las hojas de la calabaza.

Recolección y manejo de la mosquita

Al amanecer, hojas de las cuatro variedades de calabaza infestadas con la mosquita se recolectaron y depositaron en frascos de plástico de 4 L. La tapa de estos frascos, consistieron en una malla de tul que permitía el flujo de aire e impedía que el insecto escapara. Los frascos se transportaron al laboratorio de fitopatología del Campo Experimental La Laguna (INIFAP) en Matamoros, Coahuila, en donde llegaron aproximadamente a la 9 am. La malla en la boca de los frascos se retiró y se les adaptó un embudo de vidrio de 20 cm de diámetro, de tal forma que el embudo embonó con la boca del frasco. El otro extremo del embudo (en forma de tubo recto) se tapó con un algodón para evitar que los insectos escaparan. Luego, al extremo del tubo del embudo se adaptó a una tapa de lámina que enroscaba en una botella de vidrio de 250 ml. A través del tubo del embudo se dejaron pasar aproximadamente 25 mosquitas (Figura 1), luego los frascos de 25 0 ml se les colocaron tapas sin perforar. Los frascos con las mosquitas permanecieron a temperatura de laboratorio ~ 25 °C por no más de dos horas antes de someter las mosquitas a fumigación. Justo antes de fumigar las mosquitas dentro de los frascos, los frascos con el insecto se colocaron por 45 s en un congelador cuya temperatura fue de -10 °C, ello con la finalidad de que el insecto permaneciera inmóvil temporalmente y no escapara. Inmediatamente después, los frascos se sacaron del congelador y se les añadió AA (fumigó) y fueron cerrados herméticamente e incubados a 28 °C en los tiempos que posteriormente se indicarán.

Experimentos en el laboratorio

Las cantidades de AA (grado reactivo) usada por frasco de 250 ml se expresan como µg ml-¹, debido a que se consideró que la densidad del ácido es próxima a uno, y entonces 1 µL corresponde entonces a 1 mg, el cual se dividió entre el volumen de cada frasco (1 mg /250 ml) y se multiplicó por 1 000 para expresar entonces µg ml-¹. Cuándo se usó en el ácido en dosis > 4 µgml-¹ éste se tomó directamente con una micro pipeta; pero en dosis menores a la referida, se tomaron 10 µL de alguna de las diluciones acuosa donde se añadió AA a razón de 1.25, 2.5, 5 y 10 ml aforando a 100 ml de agua destilada, lo que correspondió a las dosis de 0.5, 1.0, 2.0 y 4.0 µg ml-¹, respectivamente. Tres experimentos de fumigación para B. tabaci se realizaron: en el primero, se usaron dosis medias (0.5, 1.0, 2.0, 4.0 y 8.0 µg ml-¹) en tiempos medios de incubación a 28 °C (15, 30, 45 y 60 min); en el segundo, las dosis fueron bajas (0, 0.5, 1 y 2 µg ml-¹) y tiempos largos (4, 8, 16, 24 y 48 h); en el tercero, las dosis fueron altas (8, 12 y 16 µg mi¹) en tiempos cortos (5, 7.5 y 10 min). Al finalizar la incubación de los frascos fumigados, se destaparon y se permitió por 15 min que las mosquitas volaran y escaparan, aquéllas que no lo hicieron y permanecieron sin movimiento alguno en el fondo de los frascos se recolectaron y se observaron al microscopio estereoscópico buscando señales de movimiento. Las mosquitas que no mostraron ningún movimiento y permanecieron rígidas, se consideraron muertas. Cada tratamiento de fumigación de dosis y tiempo tuvo cuatro repeticiones (cuatro frascos).

Experimentos en campo

Las variedades de calabaza Bárbara, Sandy, Muzquee de Provence y Kikuza pertenecientes a Cucurbita moschata Duch. ex Lam., fueron establecidas en el campo agrícola dentro de la Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro -Unidad Laguna. De cada variedad (Bárbara, Sandy, Muzquee y Kikuza) al azar, se tomó cuatro plantas y de cada planta una hoja. Las cuatro hojas de las cuatro plantas por cada una de las variedades, se tomaron como cuatro repeticiones por tratamiento (dosis y tiempos de fumigación que se indicarán). Cada hoja, sin desprenderla de la planta, fue cubierta con una bolsa de plástico de 5 L, enseguida se adicionó ácido acético a razón de 8, 16 y 32 µg ml-¹. Por cada dosis del ácido añadida a las bolsas, los tiempos que permanecieron cerradas fueron de 20, 40 ó 60 min. Después, se realizó el recuento de mosquitas vivas y muertas como se indicó previamente. Las hojas donde se aplicó fumigación fueron evaluadas para síntomas de fitotoxicidad, para ello, se implementó una escala de daño (fitotóxico) con los valores siguientes; 1, 2, 3, 4 y 5 correspondieron a 0, 25, 50, 75 y 100% de daño. El daño de la hoja se registró 10 min después de haber concluido el período de fumigación, en donde una hoja no tratada (fumigada) fue el testigo o valor 1, y en donde los subsecuentes valores representaron niveles de desecación (daño) hasta observar una desecación completa valor 5= 100% de daño.

Análisis de datos

Cada experimento se estableció con un diseño completamente al azar y un arreglo factorial. A los resultados se les aplicó un análisis de varianza con medias repetidas a través del tiempo. Los datos de supervivencia de la mosquita blanca se expresaron en porcentaje fueron transformados con raíz cuadrada de arco seno antes de su análisis. La separación de medias de los tratamientos se realizó con la prueba de Tukey. Los análisis estadísticos se hicieron usando el paquete estadístico SAS (1999). Los experimentos en laboratorio se repitieron dos veces, mientras que el experimento de campo, sólo una vez.

 

Resultados

Dosis y tiempos medios de fumigación de B. tabaci indican que, desde 15 hasta 120 min de fumigación usando 0.5 ó 1.0 µg ml-¹ de AA permitieron una supervivencia mayor a 90%; en contraste, el insecto no sobrevivió después de 30 min de fumigarse con 8 µg ml^-1. Una supervivencia alrededor de 75% de la mosquita permaneció desde los 45 hasta los 120 min después de fumigarse con 2 µg ml-¹; mientras que, al fumigar con 4 µg ml^-1 la supervivencia disminuyó conforme aumentó el tiempo de fumigación (Figura 2).

Dosis bajas de 0.5 y 2 µgml¹ del ácido utilizadas en tiempos de ocho horas de fumigación del insecto permitieron una supervivencia entre 80 a 60%, respectivamente; sin embargo, con un tiempo de 16 o más horas, la mosquita murió en el tratamiento testigo (Figura 3). Es decir, la mosquita, en el tratamiento testigo, fue severamente afectada por las condiciones de confinamiento ≥ 16 h; si bien, con estos tiempos de confinamiento, la fumigación en todas sus dosis indujo una menor supervivencia del insecto que el tratamiento testigo.

Dosis altas de 4 a 16 µgml^-1 del AA en tiempos de fumigación cortos de 5 a 10 min, resultaron en un incremento de la muerte del insecto conforme aumentó la dosis y el tiempo de fumigación, hasta que la supervivencia de la mosquita estuvo alrededor de 20, 10 y 5% después de fumigarse 10 min con 4,8 y 16 µgml-¹ del ácido, respectivamente (Figura 4). Estos resultados tuvieron una marcada desviación estándar, la cual disminuyó al aumentar la dosis y tiempo de fumigación.

En el análisis estadístico, en los experimentos efectuados en el laboratorio respecto a la supervivencia de B. tabaci, el tiempo, dosis y su interacción fueron significativos, excepto, para la interacción dosis x tiempo en el experimento dosis alta - tiemplo corto. Mientras que, en el experimento en campo, la dosis, tiempo, variedades y la interacción de todas fueron significativas. En el experimento daño provocado por el AA en las hojas de las cuatro variedades de calabaza, la dosis y el tiempo fueron significativos y no así las variedades ni la interacción de tiempo, dosis, variedades (Cuadro 1).

La fumigación de las hojas de la calabaza infestadas por B. tabaci indica que al aumentar la dosis (8-32 µg ml^-1 de AA) y el tiempo (20-60 min) de fumigación el insecto disminuyó su supervivencia (Figura 5).

No obstante, el daño causado por el AA fue mayor a 50% en las hojas fumigadas, de todas las variedades, en todos los tiempos y dosis de fumigación, excepto en la dosis más baja usada (8 µg ml-¹) y tiempo de fumigación de 20 min, que provocó un daño que osciló de 20 a 30% (Figura 6).

Discusión

El modo de acción del AA sobre organismos implica el modificar el pH intracelular - extracelular (João et al., 1996; Uhre y Arneborg, 1998); afectar proteínas asociadas al ADN (histonas) (Hinnebusch et al., 2002); o irritando tejido como mucosas (Hamilton et al., 1998). Al irritar los tejidos el AA podría romper células provocando muerte necrótica, pero en dosis menores, el ácido puede mata células de manera no destructiva o muerte por apoptosis (Phillips et al., 2006). Nuestros resultados indican una muerte rápida de B. tabaci (desde cinco minutos) cuando se fumigó a dosis altas (> 8 µg ml-¹) y una muerte lenta (hasta ocho horas) al fumigar con dosis bajas de 0.5 a 2 µg ml-¹, lo que podría significar muerte necrótica con las dosis más altas y posiblemente muerte por apoptosis en dosis bajas. B. tabaci confinada > 8 h, indujo una disminución drástica de su supervivencia (Figura 4), esto afecta la interpretación de la fumigación después de dicho tiempo. La supervivencia (medias) de la mosquita tanto en testigo como dosis de fumigación fue mayor a las 24 h que a las 16 h (Figura 4); sin embargo, en ambos casos, las marcadas desviaciones estándar abarcan en varios casos los valores de ambos tiempos de incubación en cada dosis. Ello podría deberse a las características distintas de los insectos, tales como su tamaño, edad, sexo; es decir, en ambos tiempos de confinamiento o fumigación tendríamos algunos individuos que lograron sobrevivir debido posiblemente a las características mencionadas.

El volumen reducido de aire, la humedad, el agua disponible y la ingesta de alimento de B. tabaci confinado en los frascos de 25 0 ml podrían haber afectado su supervivencia en tiempo > 8 h, por ello, futuras evaluaciones deberán de realizar ajustes necesarios al respecto. Al confinar la mosquita > 8 h, un mayor volumen de aire podría ser proporcionado al colocar el insecto en frascos de 1 L o más; también se podría colocar agua antes de cerrar los frascos, aunque habría que hacer cálculos que nos permitiesen estimar la concentración de AA en una atmósfera con una humedad relativa modificada por el agua añadida (Khan et al., 2005); el proporcionar alimento (hojas de calabaza) al insecto durante su confinamiento podría ser factible y ello podría determinar sí la falta de ingesta afecta su supervivencia, pero adicionar hojas en frascos donde se fumigue con AA provocara una captura del ácido por las hojas, pues se sabe que el AA es sumamente reactivo y puede entrar y salir del follaje (Staudt et al., 2000).

El AA al gasificarse dentro de los frascos (donde permaneció la mosquita) se combina con el vapor de agua, en nuestro trabajo no medimos la humedad del aire contenido en los frascos; sin embargo, aún una humedad relativa tan baja como 30% que es común en La Laguna (Capel-Molina, 1980) contiene agua a razón de 6.9 g m^-3 de aire (TIS, 2011), ésta cantidad equivale (agua-aire) a 6.9 µg ml^-1. Cuando se adicionaron ≤ 4 µg ml-¹ de AA, se hizo añadiendo 10 µL (ver materiales y métodos) de diluciones acuosas cuyo contenido de agua fue de 90 a 98.75%, lo que equivale a no menos de 36 µg ml-¹ de agua. Esta cantidad de agua es suficiente para satura la atmósfera de los 250 ml de aire de los frascos. Por esto, nosotros pensamos que el AA a ≤ 4 µgml-¹ está en disolución y tiene efecto en matar al insecto; en contraste, el ácido adicionado en una cantidad mayor a la señalada actúa principalmente en forma de gas matando al insecto. Sí el AA puede matar a la mosquita en disolución, entonces, podría formularse y evaluarse como un insecticida asperjado.

En el campo, el AA fue menos eficiente como fumigante de la mosquita blanca que en las evaluaciones realizadas en el laboratorio, algunas causas pudieron ser cierta pérdida de ácido al manipular las bolsas donde se envolvieron las hojas de la calabaza, la absorción del ácido por la misma hoja y la combinación de ambos. La mortandad de la mosquita blanca por variedad fue estadísticamente distinta (Cuadro 1), esto podría deberse a distinta cantidad de mosquita presente en cada variedad, pero la cantidad y actividad de mosquita por variedad también podría estar influenciada por la hora en la que se fumigaron las hojas y el daño previo de las hojas por la mosquita. Por el contario, la fitotoxicidad de las hojas de calabaza fumigadas con AA fue similar para las cuatro variedades evaluadas.

La aplicación práctica del AA como un fumigante para insectos es aún una posibilidad, particularmente se podría aplicar en sitios cerrados como lo podría ser invernaderos. Sin embargo, es necesario investigar sí dosis tan bajas como 0.5 a 2 µg ml-¹ pudiesen ser efectivas al incrementar el tiempo de fumigación. Si bien, en este trabajo, se determinó que al incrementar el tiempo de fumigación hasta ocho horas, la supervivencia de B. tabaci descendió, lo mismo ocurrió al incrementar el tiempo de confinamiento del insecto por más de ocho horas (sin fumigar). Para evitar tiempos largos de confinamiento que afecten la supervivencia de la mosquita, se podría fumigar repetidas ocasiones, usando dosis bajas (0.5 a 2 µg ml-¹) en tiempo igual o menor a ocho horas. Otra forma de mantener confinada a la mosquita tiempos mayores a ocho horas sin afectar su supervivencia, como se mencionó, podría ser el incubarla en recipientes de mayor volumen, sí esto funciona, entonces se podría ver el efecto del AA sobre el insecto a mayor tiempo. En contaste, el AA aplicado en un sistema cerrado, semejante al de atmósferas modificadas, podría incrementar la eficiencia de la dosis y disminuir el tiempo de fumigación, es decir, al incrementar la presión atmosférica en un sitio donde se mantenga confinado al insecto y se fumigue con AA, el ácido podría penetrar con mayor eficiencia al insecto y matarlo.

Otras formas de aplicar el ácido acético como insecticida podría ser diluido en agua (volátil) y en forma líquida (aspersión). Al diluir 2 µgml-¹ de AA en agua en una proporción 1:10 este se volatilizó en poco más de dos min. Actualmente, las constantes de volatilización del AA y de otros ácidos grasos volátiles diluidos en agua ya se determinado experimentalmente (Khan et al., 1995). Si el AA se aplicara asperjado, se tendría que asegurar que penetrara B. tabaci, por esto, se requeriría por lo menos evaluar algún adherente y un coadyuvante.

Los resultados de este trabajo, no determinaron sí la mosquita presenta efectos posteriores a su fumigación en dosis donde ellas lograron sobrevivir, por lo que también sería necesario realizar evaluaciones al respecto.

Una limitante muy importante del AA como fumigante sobre productos agrícolas perecederos (frutos y verduras) lo es su fitotoxicidad (Sholberg et al., 2003; Sholberg, 2009), lo que también se observó en este trabajo; por tal motivo, es clave usar dosis lo más bajas posible, tal vez alrededor de 1 l^-1 de AA.

El AA y otros AGV o el AA contenido en vinagre se han usado como fumigantes de frutos para protegerlos de hongos como Botrytis cinerea Pers.: Fr., Monilinia fructicola Honey, Penicillium expansum L. y Penicillium spp. (Sholberg, 1998; Sholberg et al., 2000). Este ácido también se empieza a utilizar para matar malezas (PANNA, 2010) y es responsable de mantener un buen ensilado (Danner et al., 2003). Por todo ello, el uso de AA como fumigante tiene un potencial importante, aunado a su bajo costo como ácido acético glacial, que de acurdo a nuestra estimación, su uso a 1, 8 y 32 µg ml^-1 para fumigar un volumen de un m³ costaría 1, 12 y 50 centavos, respectivamente (sólo el costo de ácido). Adicionalmente, otros grupos de insectos fueron igualmente susceptibles al AA como pulgones; asimismo, este ácido tiene la capacidad de matar a hongos de almacén (Lerma-Valero et al., 2010) así como hongos fitopatógenos que habitan en el suelo (Conn et al., 2005; Samaniego-Gaxiola et al., 2008; Abbasi et al., 2009; Samaniego-Gaxiola, 2010). Por todo ello, la evaluación del AA como fumigante para disminuir las poblaciones de organismos perjudiciales es prometedora, pero requiere más investigación, particularmente encaminada a la manera en la que puede actuar según el ambiente aire o líquido, tanto en la parte aérea como dentro del suelo.

 

Conclusiones

El ácido acético mató a Bemisia tabaci en aproximadamente 90% cuando se fumigó con 8 y 12 µg ml^-1 por 15 y 10 min, respectivamente. Dosis de AA de 8 µg ml^-1 mataron al insecto entre 50-60% en lapsos de fumigación de dos a ocho horas. La supervivencia de la mosquita blanca se afectó (40-60%) después de confinarla entre 16 a 24 h, ello no permitió evaluar apropiadamente el efecto de la fumigación del AA a dosis de 0.5 a 2 µg ml-¹. Las hojas de cuatro variedades de calabaza fumigadas para matar B. tabaci mostraron toxicidad al ácido, aunque el insecto murió en función de la dosis usada para fumigar y el tiempo de fumigación. Para obtener las dosis de AA < 8 µg ml-¹, el ácido se diluyó en agua, luego se aplicó como fumigante a la mosquita, esto sugiere que el ácido actuó matando al insecto en forma de disolución.

 

Literatura citada

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