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¿Qué son las sustancias semioquímicas? ¿Cómo pueden contribuir en el control de plagas de la vid como la polilla del racimo (Lobesia botrana)?

La nueva agricultura requiere del desarrollo de nuevas herramientas de biocontrol que permitan manejar las distintas amenazas biológicas de forma sostenible y compatible con el modelo de producción ecológica. La aplicación de productos derivados de las bacterias Xenorhabdus y Photorhabdus se postula como una buena alternativa.

Semioquímicos en el viñedo: el uso de feromonas como un ejemplo de éxito

Desde mediados de los años cincuenta hasta los años ochenta, la viticultura experimentó un enorme crecimiento tanto en el número de hectáreas dedicadas al cultivo de vid como en el valor económico del sector vitivinícola. Así, hoy en día, la viticultura ocupa 7.3 millones de hectáreas, de las cuales, el 6,2% cuentan ya con la certificación de producción en ecológico, y en total el sector genera aproximadamente unos 32.000 millones de euros al año en todo el mundo (OIV, 2019, 2021). Este crecimiento ha sido posible principalmente gracias a la incorporación de mejoras tecnológicas en la producción de uva y al aumento en el uso de productos fitosanitarios, que permiten combatir los daños causados por plagas y enfermedades. En la actualidad, el sector vitícola se encuentra en la búsqueda de nuevas técnicas, herramientas y estrategias para prevenir y controlar las plagas y enfermedades de una manera más efectiva y sostenible, permitiendo así mantener los niveles de calidad y de producción de las cosechas.

Un ejemplo de éxito en el desarrollo y la innovación de herramientas para el manejo de plagas de la vid es el empleo de señales semioquímicas. Los semioquímicos son compuestos químicos utilizados por los organismos para comunicarse entre sí y desempeñan un papel crucial en la interacción y el comportamiento de los organismos en su entorno. Existen diferentes tipos de señales semioquímicas, y se clasifican en dos categorías principales: feromonas y aleloquímicos (Figura 1). Las feromonas son sustancias químicas que desempeñan un papel importante en la comunicación entre individuos de la misma especie. Las feromonas pueden transmitir información sobre el estado reproductivo, la atracción sexual, el establecimiento de territorios o la alarma ante peligros, entre otros aspectos. Estas señales son detectadas por los receptores olfativos o quimiorreceptores de otros individuos de la misma especie, lo que desencadena respuestas fisiológicas o de comportamiento específicas. Por otra parte, los aleloquímicos son sustancias químicas que afectan al crecimiento, al desarrollo y/o al comportamiento de organismos de diferentes especies. Algunos ejemplos de aleloquímicos incluyen las sustancias químicas liberadas por las plantas para repeler insectos o las sustancias químicas producidas por algunos microorganismos que inhiben el crecimiento de otros organismos.

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Figura 1. Tipos de señales semioquímicas y sus funciones.

Las feromonas son sustancias químicas que desempeñan un papel importante en la comunicación entre individuos de la misma especie. Las feromonas pueden transmitir información sobre el estado reproductivo, la atracción sexual, el establecimiento de territorios o la alarma ante peligros, entre otros aspectos. Estas señales son detectadas por los receptores olfativos o quimiorreceptores de otros individuos de la misma especie, lo que desencadena respuestas fisiológicas o de comportamiento específicas. Por otra parte, los aleloquímicos son sustancias químicas que afectan al crecimiento, al desarrollo y/o al comportamiento de organismos de diferentes especies. Algunos ejemplos de aleloquímicos incluyen las sustancias químicas liberadas por las plantas para repeler insectos o las sustancias químicas producidas por algunos microorganismos que inhiben el crecimiento de otros organismos.

El ejemplo más extendido del uso de semioquímicos en vid es el uso de feromonas para lograr la interrupción del apareamiento de la polilla del racimo. La polilla del racimo, Lobesia botrana (Lepidoptera: Tortricidae) está considerada la mayor plaga de los viñedos de Europa meridional, norte de África y Oriente Próximo (Figura 2). Desde la década de los setenta, se ha ido incrementando cada vez más su manejo mediante el uso de señales semioquímicas, en concreto mediante feromonas. Esta estrategia está basada en distribuir por el viñedo la feromona sexual sintética de la polilla hembra, de forma que estas señales afectan a la capacidad de los machos para encontrar a sus parejas de apareamiento. Además, estas feromonas interfieren con la emisión de feromonas de las hembras, su fecundidad y su longevidad. Actualmente esta técnica se aplica en aproximadamente 140,000 hectáreas, o alrededor del 3-4% del área de cultivo de uvas, proporcionando un control altamente selectivo y respetuoso con el medio ambiente (Benelli et al., 2023; Shapira et al., 2018).

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Figura 2. Daños en uva causados por larvas de Lobesia botrana.

Desarrollo de nuevas herramientas basadas en aleloquímicos para el manejo de L. botrana

El uso de feromonas es un ejemplo de éxito en el uso de las señales semioquímicas para el manejo de plagas. Pero, ¿existen también señales aleloquímicas que permitan ayudar en el manejo de la polilla del racimo? El uso de señales aleloquímicas ha sido mucho menos investigado e implementado en la agricultura y son pocos los casos de éxito recogidos hasta el momento (Calcagnile et al., 2019). Sin embargo, cada vez hay más evidencias que respaldan la hipótesis de que los aleloquímicos pueden desempeñar un papel importante en el manejo de plagas y enfermedades en un futuro próximo.
En el grupo IN-vid del Instituto de las Ciencias de la Vid y el Vino (Logroño, La Rioja, España) se está trabajando en el desarrollo de nuevas señales aleloquímicas de origen bacteriano que modifiquen el comportamiento oviposicional y trófico de L. botrana. En un reciente estudio publicado en la revista Journal of Invertabrate Pathology se muestran los avances logrados en el empleo de dos especies bacterianas de los géneros Xenorhabdus y Photorhabdus como fuentes emisoras de señales aleloquímicas para el manejo de la polilla del racimo. Las bacterias del género Xenorhabdus y Photorhabdus se están convirtiendo en uno de los géneros bacterianos más estudiados debido a su capacidad para producir toxinas y señales aleloquímicas con función de repelencia hacia otros organismos. En este estudio, se investigó el efecto de los compuestos orgánicos volátiles (señales aleloquímicas) producidos por las especies bacterianas Xenorhabdus nematophila y Photorhabdus laumondii sobre el comportamiento oviposicional de la polilla del racimo y cómo estas señales pueden condicionar la preferencia alimentaria de las larvas. Los resultados mostraron que las uvas empapadas en los productos obtenidos de la fermentación de X. nematophila y P. laumondii tuvieron ~ 55 % y ~ 95 % menos huevos puestos que el control, respectivamente. De igual manera, los compuestos volátiles emitidos por los productos fermentados de P. laumondii redujeron la actividad oviposicional de L. botrana en un ~ 100% durante tres días (Figura 3). Además, ambos productos obtenidos de las dos fermentaciones bacterianas tuvieron efectos disuasorios sobre la alimentación de las larvas (~ 65% de las larvas eligieron las uvas de control) y redujeron significativamente la gravedad del daño causado por las larvas en las uvas tratadas.

Figura 3. Bioensayo para determinar el efecto de disuasión sobre la polilla del racimo causado por las señales aleloquímicas producidas por el fermento de Photorhabdus laumondii.

Conclusiones

Las señales semioquímicas son ya una alternativa ecológica y económica en el control integrado de L. botrana en los viñedos. Más allá del uso ya extendido de las feromonas, la reciente investigación realizada por el grupo IN-vid muestra cómo las sustancias aleloquímicas pueden tener un papel muy importante para el desarrollo de nuevas técnicas y herramientas para la gestión de los viñedos. A pesar de que aún son necesarios estudios que exploren su aplicación en campo y un escalado óptimo de producción, aportar nuevos enfoques en el manejo de plagas es vital en el paradigma hacia la sostenibilidad y la expansión de la producción bajo el modelo ecológico. Esta investigación en viñedo, además, puede servir de modelo para explorar su efectividad para el manejo de otras plagas en otros agroecosistemas, por lo que se ampliarían notablemente las oportunidades de desarrollo y empleabilidad

Para más información:

Benelli G, Lucchi A, Anfora G, Bagnoli B, Botton M, Campos-Herrera R, Carlos C, Daugherty MP, Gemeno C, Harari AR, Hoffmann C, Ioriatti C, López Plantey RJ, Reineke A, Ricciardi R, Roditakis E, Simmons GS, Tay WT, Torres-Vila LM, … Thiéry D. 2023. European grapevine moth, Lobesia botrana Part I: Biology and ecology. Entomologia Generalis, 43(2), 261–280. https://doi.org/10.1127/entomologia/2023/1837

> Referencias bibliográficas

  • Calcagnile M, Tredici S M, Talà A, Alifano P. 2019. Bacterial semiochemicals and transkingdom interactions with insects and plants. In Insects (Vol. 10, Issue 12, p. 441). https://doi.org/10.3390/insects10120441
    OIV. 2019. 2019 Statistical report on world vitiviniculture
    OIV. 2021. The World Organic Vineyard. September, 1–21
  • Shapira I, Keasar T, Harari AR, Gavish-Regev E, Kishinevsky M, Steinitz H, Sofer-Arad C, Tomer M, Avraham A, Sharon R. 2018. Does mating disruption of Planococcus ficus and Lobesia botrana affect the diversity, abundance and composition of natural enemies in Israeli vineyards? Pest Management Science, 74(8), 1837–1844. https://doi.org/10.1002/ps.4883

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