Comprender la evolución de las plagas de los cultivos puede impulsar el control biológico


El gusano de la hoja del algodón egipcio (Spodoptera littoralis) es una especie plaga en Francia. Se encuentra en toda la cuenca del Mediterráneo, así como en África y Oriente Medio. Las larvas de polilla son extremadamente polífagas y causan daños a diversas especies de cultivos (p. ej., maíz, legumbres, algodón, tomates, pimientos).


por INRAE ​​- Instituto Nacional de Investigaciones Agroalimentarias y Ambientales


Como parte de esfuerzos más amplios para reducir los niveles de pesticidas, los investigadores deben desarrollar métodos efectivos de control biológico. Tales estrategias a menudo se basan en interrumpir la reproducción y atrapar polillas usando, más comúnmente, feromonas sexuales . Sin embargo, la síntesis de feromonas es un proceso costoso y, por lo tanto, sigue siendo importante tener a mano otras estrategias de control. Con este fin, los investigadores deben mejorar su comprensión de los receptores olfativos en esta polilla.

En 2019, los investigadores identificaron OR5 , un receptor olfativo en el gusano de la hoja del algodón egipcio que reconoce el compuesto principal en la mezcla de feromonas sexuales femeninas. En este nuevo estudio, los mismos científicos exploraron la trayectoria evolutiva del receptor dentro de Spodoptera para caracterizar mejor su funcionalidad y especificidad.

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Utilizaron un enfoque combinado en el que resucitaron receptores ancestrales en el laboratorio, con la ayuda de análisis por computadora, y modelaron la estructura 3D de los receptores. Así pudieron determinar que OR5 apareció hace unos 7 millones de años. Los investigadores también emplearon mutagénesis dirigida al sitio para explorar el ajuste genético fino de OR5, lo que les permitió identificar los ocho aminoácidos (AA) detrás del alto grado de especificidad del receptor.

Este hallazgo es particularmente inesperado, dado que investigaciones anteriores sobre la evolución de los receptores han sugerido que solo una o dos sustituciones de AA son suficientes para cambiar la funcionalidad de los receptores ecológicamente importantes.

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Los investigadores deben aclarar cómo surgen y adquieren especificidad los receptores olfativos a lo largo del tiempo evolutivo si desean anticipar el desarrollo de resistencia a los productos fitosanitarios basados ​​en feromonas. Esta investigación avanza en el objetivo anterior y, además, aclara la función de OR5, un receptor altamente específico que es esencial en la reproducción de dos especies de Spodoptera: el gusano de la hoja del algodón egipcio y el gusano cortador del tabaco (S. litura).

Este último ocurre principalmente en Asia y también es polífago. Los descubrimientos detallados anteriormente ayudarán a estimular el desarrollo de nuevas estrategias de biocontrol que se basan en (1) moléculas agonistas, que ocupan los receptores hasta la exclusión del compuesto clave de feromona, o (2) moléculas antagonistas, que bloquean la activación del receptor por parte de la compuesto clave de feromonas .

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El artículo se publica en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences .

Más información: Zibo Li et al, Una historia de dos copias: Trayectorias evolutivas de los receptores de feromonas de polilla, Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2023). DOI: 10.1073/pnas.2221166120