Laboratorio de Producción de Nematodos
Mecanismo de acción
Heterorhabditis bacteriophora es un huésped obligado para la bacteria simbiótica Photorhabdus luminescens, tanto para el crecimiento, como para la reproducción. La transmisión de bacterias simbióticas por los nematodos de la etapa infecciosa juvenil (IJ) es esencial para que el nematodo parasite con éxito los insectos y se reproduzca.
Los JI localizan a un insecto y entran en el hemocele a través de la boca, el ano o espiráculos o por la penetración del exoesqueleto con un diente bucal, donde regurgitan las bacterias simbióticas, estas matan rápidamente al insecto y producen metabolitos para inhibir a los competidores microbianos, nematóides y artrópodos. Además las bacterias convierten los tejidos del hospedador en productos que los nematodos pueden absorber fácilmente. Una vez dentro del insecto, los JI deben luchar contra las sofisticadas defensas inmunes innatas del insecto. Los insectos se defienden contra los organismos grandes por encapsulación y activación de la cascada de fenol oxidasa, este último se observa por un aspecto negro debido a la producción de melanina. H. bacteriophora y/o las bacterias asociadas evitan o suprimen estas defensas inmunes, adquiriendo el insecto hospedero una coloración marrón-rojiza. Los insectos también tienen receptores tipo Toll que detectan patrones moleculares asociados a patógenos (PAMPs) que a su vez activan péptidos antimicrobianos. Después de 2-3 generaciones, los JIs se forman de nuevo y emerge en masa transmitiendo bacterias simbióticas. La bacteriosis o septicemia causa la muerte del huésped entre 24 a 38 horas, en condiciones de humedad en suelo alta y la temperatura entre 14-33 °C, con pH entre los 3.5 a 10.5.
Los JI entomopatógenos emplean diferentes comportamientos de forrajeo para la búsqueda de sus insectos hospederos, estrategias de crucero y emboscadoras. H. bacteriophora es un crucero forrageador que significa que busca activamente o caza su presa. Además de detectar el CO2 de la respiración y las señales volátiles liberadas por el huésped, los JI se sienten atraídos por (E)-beta-cariofileno, un terpeno liberado por las raíces de las plantas sobre el daño herbívoro, por lo tanto, los JIs han desarrollado mecanismos quimiosensores no sólo para detectar hospedantes de insectos, sino también lugares en los que es probable que los huéspedes insectos estén presentes.
La superficie exterior del gusano adulto así como algunos juveniles es muy resistente y se denomina cutícula, de composición escleroproteica, normalmente lisa, aunque existen algunas especies con estriaciones o rugosidades cuticulares, principal órgano de resistencia a condiciones adversas. Bajo la cutícula se encuentran varias capas musculares y un espacio compuesto de líquido que funciona como un esqueleto hidrostático llamado pseudocele el cual favorece la distribución de nutrientes y la recolección de productos de excreción y en el cual también se encuentran las gónadas.
Ciclo de Vida
Los juveniles infectivos penetran el huésped, los cuales se desarrollan para lograr adultos hembras hermafroditas (endotoquia) que fertilizadas producen huevos, de estos en un ciclo de una generación pueden derivarse juveniles infectivos y/o machos (pequeños) y hembras (grandes) que se aparearan produciendo huevos, donde eclosionará la nueva generación de juveniles infectivos. Estos antes de salir del huésped depredado y muerto, portaran en sus intestinos las bacterias simbiontes. La etapa de juvenil pude ser de pocos días hasta 6 meses.
Los juveniles infectivos cuando penetran el huésped regurgitan las bacterias simbiontes en forma pulsatil, en espacios de tiempo, entre las 24 a 78 horas mudan, son adultos, cerca de las 160 horas posteriores el cambio gradual de coloración del huésped, se debe a la presencia de hermafroditas (hembras endotoquias), que producen una siguiente generación de juveniles que serán machos y hembras que entre 90 a 100 horas siguientes estarán produciendo una segunda generación de juveniles Infectivos, que pueden salir del huésped a parasitar o producir una tercera generación, de juveniles infectivos. En algunos casos estos juveniles mantendrán la cutícula de la muda anterior, que se desnudan cuando penetran al siguiente huésped.
Sistema de Producción
En Fundacaña, el sistema de producción masiva del nematodo H. bacteriophora se basa en la reproducción In Vivo sobre larvas del lepidóptero Galleria mellonella. Los sistemas de reproducción in vivo comprenden la cría de la especie hospedera en todas las fases de su ciclo vital mediante adaptaciones homologas en laboratorio a las condiciones típicas de vida al de las condiciones, medios y nutrientes bases de la vida silvestre. En el caso de G. mellonella que viene a ser nuestra materia prima de producción, se cría en dietas artificiales teniendo como base maíz, miel y melaza.
El ciclo de producción comprende un total de entre 49 y 56 días, desde la copula de las mariposas y colecta de huevos hasta la obtención del producto final, los nematodos dosificados en medio acuoso a ser entregados a los productores. Los huevos de las mariposas son inoculados en las dietas artificiales, donde transcurrirán 28 días de crecimiento hasta su colecta y selección para ser infectados. Una vez infectadas las larvas son incubadas en condiciones especiales para garantizar su correcto desarrollo y maximizar la reproductividad de estos, los cuales son puestos en trampa White, donde por agotamiento de nutrientes emergen del cuerpo de la larva descompuesta. Tras la colecta se realizan los respectivos controles de calidad, dosificación a razón de 2×106 individuos JI y envasado en medio acuoso.
Este nematodo, tras 4 años de aplicación continúa en los campos cañeros de centrales y asociaciones aliadas de Fundacaña ha mostrado un efecto eficiente para el control de candelilla y otras plagas del cultivo, permitiendo reducir significativamente los daños y pérdidas derivados del ataque de estas.
Aplicaciones
Se destacan, entre las plagas que pueden ser reguladas por Heterorhabditis las del género Phyllophaga la cual ha causado daños de consideración en diferentes cultivos, el maíz (Zea mays L.), papa (Solanum tuberosum L.), caña de azúcar (Saccharum officinarum L.), pastos y vegetales. Igualmente el caso de Spodoptera frugiperda (J. E. Smith), palomilla del maíz la cual causa graves daños a este cultivo. Así como Cylas formicarus (tetuán) que afecta a los tubérculos del boniato.
