La plantación generalizada de híbridos de maíz diseñados para combatir el gusano de la raíz del maíz, la plaga más dañina del cultivo en el Cinturón del Maíz, está reduciendo tanto la efectividad de la tecnología como las ganancias de algunos agricultores.
por la Universidad Estatal de Iowa
Los hallazgos provienen de un nuevo análisis de 12 años de ensayos de campo y datos de uso de semillas en 10 estados productores de maíz del Medio Oeste, incluido Iowa. El estudio , publicado en Science , muestra que los gusanos de la raíz son cada vez más resistentes a la protección incorporada del maíz que está modificado genéticamente para producir proteínas insecticidas derivadas de una bacteria llamada Bacillus thuringiensis (Bt).
El título del artículo de Science , «Demasiado de algo bueno: lecciones del maíz Bt afectado por el gusano de la raíz en el cinturón del maíz de Estados Unidos», captura la idea principal del estudio, dijo Aaron Gassmann, profesor de patología vegetal, entomología y microbiología en la Universidad Estatal de Iowa.
«El mensaje clave es que hay demasiado de algo bueno», afirmó Gassmann, uno de los tres profesores de la Universidad Estatal de Iowa entre los 20 coautores del estudio. «La sobresiembra de maíz Bt hace que los agricultores pierdan algunos de sus beneficios para suprimir las poblaciones de gusanos de la raíz y preservar las cosechas».
El estudio reveló que los agricultores de algunas zonas del Medio Oeste estaban sembrando maíz Bt con control de gusanos de la raíz a una tasa superior a la ideal, basándose en un valor óptimo que pondera los beneficios del año en curso junto con el impacto futuro de la supresión y la resistencia a las plagas. La brecha de sobresiembra fue especialmente pronunciada en estados donde es poco común que los agricultores siembren maíz continuamente en los mismos campos, según el estudio.
«Cuando analizamos las cifras, descubrimos que algunos de esos agricultores, desde su propia perspectiva de beneficio privado inmediato, sin considerar los efectos más amplios, estaban plantando más maíz Bt con control de gusanos de la raíz del que debían», dijo David Hennessy, profesor de Sistemas Económicos de Cargill en la Universidad Estatal de Iowa y uno de los coautores del artículo.
Poderosa herramienta de debilitamiento
Los escarabajos adultos del gusano de la raíz del maíz ponen sus huevos en verano para invernar en el suelo antes de eclosionar a finales de la primavera, cuando las larvas se alimentan de las raíces del maíz en desarrollo. El maíz Bt, diseñado para combatir el gusano de la raíz, impregna la planta con proteínas tóxicas para el insecto, pero inofensivas para la mayoría de los demás organismos, incluyendo a los humanos y el ganado.
Al comparar las lesiones radiculares en maíz Bt y maíz no Bt, los investigadores pueden estimar la eficacia de la protección Bt. En el análisis de los datos de los ensayos de campo, la eficacia disminuyó entre 2005 y 2016 para las tres proteínas Bt estudiadas. La eficacia combinada fue del 92 % en 2005, dos años después de la introducción del maíz Bt contra el gusano de la raíz. Para 2016, había disminuido al 80 %.
Es importante frenar la resistencia del gusano de la raíz al Bt porque se trata de una plaga sumamente dañina que le cuesta a los agricultores estadounidenses hasta 2 mil millones de dólares por año en costos de gestión y reducción del rendimiento.
«Probablemente el 80% de lo que hablo es sobre el manejo del gusano de la raíz del maíz . Si voy a ofrecer una variedad de temas para elegir, siempre escogen el gusano de la raíz», dijo la coautora del estudio, Erin Hodgson, profesora de patología vegetal, entomología y microbiología, y entomóloga de extensión y divulgación de ISU.
Los híbridos Bt son una solución atractiva para los agricultores contra el gusano de la raíz, ya que constituyen una alternativa sencilla, eficaz y segura a la aplicación de pesticidas, afirmó Hodgson. La gran mayoría de la cosecha de maíz de Iowa es maíz Bt.
«Cuando el maíz Bt con gusano de la raíz estuvo disponible, fue un gran avance. A los agricultores les gustó mucho. Independientemente de la presión de las plagas, siguieron usándolo porque funcionó muy bien. No necesariamente quieren dejarlo», dijo Hodgson.
La rotación reduce la necesidad de Bt
Las poblaciones generales de gusanos de la raíz han disminuido gracias al maíz Bt, pero los campos donde se cultiva maíz de forma continua proporcionan a la plaga un hábitat ideal para desarrollar resistencia y dañar los cultivos.
En los estados occidentales incluidos en el estudio (Iowa, Illinois, Wisconsin, Minnesota, Nebraska y las Dakotas), el maíz continuo es relativamente común y la pérdida de rendimiento debido al gusano de la raíz en los últimos tres años de los ensayos analizados promedió 47,5 bushels por acre.
El predominio de la rotación de cultivos en los estados orientales del estudio (Indiana, Michigan y Ohio) ayudó a reducir la presión del gusano de la raíz, lo que provocó una pérdida de rendimiento de solo 8,5 bushels por acre.
La diferencia en los beneficios de protección del rendimiento hizo que la tasa ideal de Bt fuera mucho menor en los estados del este, aunque el uso real de Bt no varió tanto entre las regiones. En los estados del este, las tasas de maíz Bt fueron de aproximadamente el 50 % entre 2014 y 2016.
Si los agricultores de Indiana, Michigan y Ohio hubieran sembrado maíz Bt a una tasa óptima del 18%, habrían ahorrado colectivamente 99 millones de dólares al año al evitar el sobreprecio de 25,7 dólares por acre por la semilla Bt. Las tasas óptimas de Bt en los estados del oeste oscilaron entre el 45% y más del 75%.
«Aún controlábamos la plaga con híbridos Bt como si el gusano de la raíz fuera la principal causa de la pérdida de rendimiento en estados como Indiana. No lo era, y no lo había sido durante algún tiempo», afirmó Christian Krupke, profesor de entomología de cultivos extensivos en la Universidad de Purdue y coautor principal del estudio, junto con Ziwei Ye, profesor adjunto de economía agrícola y desarrollo rural en la Universidad Renmin de China.
La gran diferencia en las tasas ideales para el maíz occidental y oriental demuestra la importancia de la rotación de cultivos para controlar el gusano de la raíz. La presión del gusano de la raíz aumenta con el tiempo en los campos, por lo que cualquier interrupción en la siembra de maíz ayuda a mantener a raya sus poblaciones, afirmó Gassmann.
Si bien a menudo hay incentivos económicos para plantar maíz de manera continua, incluso darles a los campos un descanso del maíz cada pocos años ayuda a controlar la presión del gusano de la raíz, dijo Hodgson.
«Mi mensaje principal a los agricultores es que revisen sus campos. Revisen sus raíces y evalúen el daño. Ver dónde se encuentran les ayudará a tomar mejores decisiones para el próximo año», dijo.
Ofrecer más opciones
Ofrecer a los agricultores más opciones de semillas también ayudaría a reducir el uso excesivo de Bt, según los investigadores. Los rasgos de Bt dirigidos a plagas de insectos como el gusano de la raíz y el barrenador del maíz suelen combinarse con otros atributos genéticos valiosos, como el rendimiento y la resistencia a la sequía. Los agricultores tienen pocas posibilidades de personalizar sus cultivos seleccionando únicamente los rasgos que prefieren.
En un estudio independiente , publicado en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias ( PNAS ), Gassmann describió otro factor del diseño de semillas que contribuye a la creciente resistencia del gusano de la raíz al maíz Bt. Modificar los cultivos para producir dos o más toxinas Bt diferentes es un método común para retrasar la resistencia, un enfoque piramidal que ralentiza la selección natural.
Sin embargo, las empresas de semillas suelen ofrecer pirámides Bt en las que uno de los rasgos ya presenta una resistencia significativa, lo que contradice la redundancia prevista al incluir múltiples toxinas. El estudio de PNAS demostró que las plagas de gusanos de la raíz resistentes a un rasgo de una pirámide tienden también a desarrollar resistencia al otro.
Las combinaciones de rasgos Bt deben ser eficaces para que el enfoque funcione, afirmó Gassmann. Aumentar el nivel típico del 5% de «refugios» no Bt en los campos de maíz Bt y considerar la tecnología Bt como parte de una estrategia contra el gusano de la raíz, en lugar de como una parte integral de ella, también sería útil.
«Nuevas pirámides y una gestión más diversificada harían que esas características Bt fueran más duraderas», dijo.
Los rasgos Bt son costosos y requieren mucho tiempo para que los desarrollen las empresas de semillas, y mejorar las estrategias para retrasar la resistencia puede ayudar a aumentar la longevidad de esos rasgos, dijo Gassmann.
El valor del estudio
Informes de estudios individuales de campo y laboratorio han documentado la presencia de resistencia del gusano de la raíz al maíz Bt durante aproximadamente 15 años, incluyendo estudios previos de Gassmann. Sin embargo, el estudio de Science abarca varios estados a lo largo de muchos años, y fue analizado por un grupo de entomólogos, fitopatólogos, científicos agrícolas y economistas de 13 instituciones.
«Es raro tener datos tan precisos. Obtener los gráficos año tras año es un desafío», dijo Hennessy.
El estudio se originó a partir de observaciones de un grupo de trabajo para entomólogos de maíz organizado por el Departamento de Agricultura de EE. UU., y muestra el valor de los conjuntos de datos públicos generados por la investigación aplicada a largo plazo, dijo Krupke.
«Éstos son algunos de los tipos de datos más útiles para desarrollar recomendaciones de políticas», afirmó.
Más información: Ziwei Ye et al., Demasiado de algo bueno: Lecciones del maíz Bt afectado por el gusano de la raíz en el Cinturón del Maíz de EE. UU., Science (2025). DOI: 10.1126/science.adm7634
Aaron J. Gassmann et al., Evolución secuencial de la resistencia del gusano de la raíz del maíz occidental a múltiples rasgos de Bacillus thuringiensis en maíz transgénico, Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2025). DOI: 10.1073/pnas.2422337122
