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Los compuestos de sorgo que disuaden a los insectos pueden ser pesticidas ecológicos


Los compuestos producidos por las plantas de sorgo para defenderse de la alimentación de insectos podrían aislarse, sintetizarse y utilizarse como un elemento disuasivo de insectos no tóxico, según investigadores que estudiaron las interacciones planta-insecto que incluían componentes de campo, de invernadero y de laboratorio.


Universidad Estatal de Pennsylvania


Los investigadores examinaron el papel de los productos químicos de sorgo llamados flavonoides, específicamente 3-desoxiflavonoides y 3-desoxiantocianidinas, para proporcionar resistencia contra el áfido de la hoja de maíz, un pequeño insecto azul-verde que chupa la savia de las plantas. Para defenderse contra plagas como los áfidos, el sorgo ha desarrollado defensas que incluyen la biosíntesis de metabolitos secundarios, incluidos los flavonoides para envenenar a las plagas.

Un estudio previo de Penn State demostró que en el sorgo, la acumulación de estos flavonoides está regulada por un gen llamado semilla amarilla1 que controla las respuestas a estrés como los patógenos fúngicos, señaló Surinder Chopra, profesor de genética del maíz, Penn State. Su grupo de investigación en la Facultad de Ciencias Agrícolas dirigió ambos estudios.

En la investigación actual llevada a cabo en el Centro de Investigación Agrícola Russell E. Larson de la Universidad, los investigadores cultivaron dos líneas de sorgo casi idénticas: una con un gen y1 funcional que produce flavonoides, y la otra un mutante llamado null y1, que no posee Gen de semilla amarilla funcional1 responsable de producir los flavonoides.

Cuando compararon las dos líneas de plantas, los investigadores encontraron que un número significativamente mayor de áfidos adultos de la hoja de maíz colonizaron las plantas nulas y1 en comparación con las plantas con el gen y1 funcional que producía flavonoides. Los áfidos se alimentaron activamente de las plantas nulas y1 donde algunos de ellos mostraron signos de estrés con hojas amarillentas. Las plantas de sorgo funcionales que produjeron los flavonoides tuvieron un número mucho menor de áfidos y no mostraron efectos adversos por la alimentación del áfido .

Los experimentos en invernaderos con plantas similares de sorgo en maceta demostraron que los áfidos preferían claramente alimentarse y reproducirse en plantas nulas y1, y los adultos produjeron muchas más ninfas.

En un experimento de laboratorio complementario, los investigadores alimentaron dos grupos de dietas de áfidos adultos de tejidos de hojas de sorgo, pero a uno le agregaron un extracto que contenía los flavonoides. Después de unos pocos días, la mayoría de los áfidos que se alimentaban del tejido enriquecido en flavonoides murieron y la reproducción se redujo: ninguno de esos áfidos tenía ninfas antes de sucumbir.

Tal vez, sorprendentemente, explicó Chopra, los flavonoides no están presentes en el floema (tejido vascular en las plantas que conducen los azúcares que buscan los áfidos), sino en las células epidérmicas que forman la capa de defensa más externa. Cuando los áfidos prueban y perforan repetidamente las células epidérmicas con sus estiletes o picos, toman los flavonoides que llevan a su desaparición.

Chopra sugirió que los hallazgos, publicados en línea en el Journal of Chemical Ecology , indican que los flavonoides pueden implementarse como potentes elementos disuasorios de insectos para proteger los cultivos.

«Las plantas de sorgo han evolucionado para emitir con precisión compuestos que ofrecen defensas contra insectos dañinos depredadores que los amenazan, y aún así, estas sustancias químicas en sus defensas no dañan a los insectos beneficiosos», dijo Chopra. «Si pudiéramos desarrollar insecticidas no tóxicos, sería un cambio de juego, dado que la toxicidad de los pesticidas sintéticos es una gran preocupación, y se consideran peligrosos para la salud humana «.

Chopra, apoyado por Penn State, ha solicitado una patente sobre el uso de flavonoides como elementos disuasorios de insectos. Señaló que si bien se necesita mucha más investigación, la consideración más importante es que los flavonoides son productos naturales de plantas que no causan ninguna contaminación y no son perjudiciales para la salud humana o animal.

Chopra cree que esta investigación puede ser un paso temprano hacia el desarrollo de nuevos fitoquímicos para las defensas de los cultivos. «Se está investigando qué tan bien funcionan los flavonoides contra otros herbívoros, pero sabemos que con los áfidos de las hojas de maíz son muy, muy potentes», dijo.


Más información: Rupesh R. Kariyat et al, sorgo 3-Deoxyanthocyanidin Flavonoids Confer Resistance Against Corn Leaf Aphid, Diario de Ecología Química (2019). DOI: 10.1007 / s10886-019-01062-8Proporcionado por la Universidad Estatal de Pennsylvania


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