Desarrollo de un formulado biológico para controlar colonias de hormigas zompopas de la especie Atta cephalotes

Fecha

2024-02-27

Tipo

tesis de maestría

Autores

Mesén Porras, Esteve Alonso

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Resumen

Las hormigas zompopas del género Atta son insectos eusociales prolíficos y dominantes en los ecosistemas terrestres de las regiones tropicales del continente americano. Debido a su estructura jerárquica en castas y su comportamiento polífago que genera defoliación masiva en cultivos para mantener su cultivar fúngico, conocido como jardín fúngico (JF), y crecer la densidad colonial, las zompopas son una plaga agrícola relevante en Centro y Sudamérica. Aunque se han creado programas de Manejo Integrado de Plagas para controlarlas, su manejo ha sido difícil porque los agroquímicos son ineficientes debido a los hábitos crípticos y comportamiento adaptativo de las hormigas para remover componentes peligrosos mediante mecanismos de inmunidad social y respuesta inmune innata. Para proporcionar una posible solución a este problema económico y sanitario, se desarrolló un formulado biológico que integró una mezcla de microorganismos antagonistas microencapsulados y un lipopolicomplejo conteniendo moléculas sustrato de ARN pequeño interferente funcional para la molécula Dicer (DsiRNA) para inhibir la respuesta de las hormigas de la especie A. cephalotes a la infección. Para optimizar el inóculo de los antagonistas microbianos, se realizaron cultivos duales y se seleccionó una mezcla compatible de 3 microorganismos compuesta por un parásito del jardín fúngico, Escovopsis sp. y dos patógenos de las hormigas, Bacillus thuringiensis y Metarhizium pinghaense. Luego, la mezcla microbiana se almacenó en microcápsulas de alginato (MCs) resistentes a temperatura y luz UV, mejorando su vida media en >6 semanas al adicionar pectina. Posteriormente se ejecutaron análisis transcriptómicos de enriquecimiento funcional para identificar genes que se sobre-expresan al enfrentar a las hormigas a patógenos, utilizando datos de acceso libre obtenidos con hormigas zompopas del género Acromyrmex expuestas a esporas de Metarhizium brunneum. Estos análisis permitieron seleccionar a la defensina-2 (Def) como gen-diana para ser silenciado con el fin de reducir la capacidad de las zompopas de combatir la infección generada por los microorganismos del formulado. Se diseñaron dos DsiRNA sintéticas basadas en Def para activar la vía siRNA, las cuales fueron atrapadas en nanopartículas (NPs) conteniendo un liposoma catiónico y alginato para potenciar su vida media. Se ejecutaron ensayos de laboratorio y campo con formulados que incluyeron MCs y NPs para determinar algunos parámetros tales como concentración media efectiva (EC50) y tiempo mediano de supervivencia (ST50) y evaluar la eficiencia del producto para colapsar el JF cultivado por las hormigas. Los resultados obtenidos fueron promisorios, puesto que el formulado logró colapsar el JF a nivel de laboratorio y reducir la expectativa de vida de las colonias en el campo. Sin embargo, se requiere alcanzar una mayor letalidad para que el producto sea efectivo en sistemas agrícolas, por ejemplo, aumentando la concentración microbiana adicionando más MCs o la cantidad de moléculas de ARNi. Por lo tanto, este trabajo representa un avance importante en la búsqueda de alternativas de bajo costo y amigables con el ambiente para el control de hormigas zompopas y otros insectos que constituyen plagas agrícolas en Costa Rica.

Descripción

Palabras clave

Atta cephalotes, respuesta inmune innata, mezcla microbiana, microcápsulas de alginato, DsiRNA

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