Modelos computacionales muestran el movimiento de plagas agrícolas

Una tecnología desarrollada por investigadores brasileños puede permitir un manejo más eficiente de insectos que atacan cultivos

Por Elton Alisson  |  Agência FAPESP – El cogollero del maíz u oruga militar tardía (Spodoptera frugiperda) –un insecto que se alimenta de hasta 100 tipos de plantas– es capaz de transitar entre distintos cultivos y provocar serios perjuicios, toda vez que posee resistencia tanto a los insecticidas como a los cultivos transgénicos que expresan proteínas con acción insecticida, extraídas de la bacteria Bacillus thuringiensis Berliner (Bt).

A los efectos de comprender mejor de qué manera éste y otros insectos se dispersan por áreas agrícolas y, de esa forma, permitir que los agricultores puedan manejarlos más eficientemente, investigadores de la Escuela Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz” de la Universidad de São Paulo (Esalq-USP), en colaboración con colegas de la Universidade Estadual Paulista (Unesp), en su campus del municipio de Botucatu (estado de São Paulo, Brasil), han desarrollado modelos matemáticos tendientes a describir el movimiento de plagas agrícolas.

Algunos de los resultados más recientes de este estudio, que cuenta con el apoyo de la FAPESP, salieron publicados en Scientific Reports.

“La idea es utilizar modelos computacionales para definir estrategias tendientes a reducir los daños que provocan las poblaciones de plagas en las plantas y contener su expansión en los cultivos”, declaró Wesley Augusto Conde Godoy, docente de la Esalq y coordinador del proyecto, a Agência FAPESP.

Inicialmente se modeló el movimiento de la Diabrotica speciosa, un escarabajo conocido popularmente como una de las vaquitas de San Antonio, que ataca a diversos cultivos, tales como la soja, el maíz y el algodón.

Mediante modelado computacional, los científicos identificaron qué configuraciones espaciales en sistemas agrícolas diversificados, es decir, conjuntos agrícolas con distintos cultivos, favorecen o inhiben la dispersión de dicha plaga. “Observamos que la presencia de franjas de maíz distribuidas por el área agrícola podría reducir la dispersión espacial del insecto”, dijo Conde Godoy.

Motivados por los resultados obtenidos con la Diabrotica speciosa, investigaron entonces posibles aplicaciones del modelado computacional para describir la dinámica espacial de otras plagas agrícolas como la oruga militar tardía, un insecto que ha venido exhibiendo resistencia a la soja, el maíz y el algodón transgénico.

A los efectos de retardar la evolución de la resistencia de la oruga militar tardía y de otras plagas agrícolas a los cultivos Bt, se les ha venido recomendando a los agricultores el mantenimiento de los llamados refugios, áreas donde se planta un cultivo no transgénico en sectores de cultivos transgénicos.

El objetivo de los refugios consiste en asegurar el mantenimiento de ejemplares susceptibles a la tecnología Bt dentro de la población. Al cruzarlos con ejemplares resistentes, sería posible retardar la evolución de la resistencia de la población de la plaga a las proteínas con acción insecticida, según explicó Conde Godoy. “Ya se ha comprobado que cuanto mayor es el área de refugio, menor será la frecuencia de ejemplares resistentes al cultivo Bt”, dijo.

Mediante un modelo computacional basado en autómatas celulares –una herramienta que permite prever el movimiento de los insectos–, los científicos investigaron la efectividad de distintas configuraciones de refugios para los escenarios de mezcla de semillas, refugios estructurados en bloques y refugios estructurados en franjas.

“Logramos identificar la mejor configuración y el mejor tamaño de los refugios a los efectos retrasar la evolución de la resistencia de la oruga militar tardía a una planta Bt”, dijo Conde Godoy.

La comparación del movimiento

Los investigadores combinaron el modelo computacional con datos del movimiento del cogollero del maíz obtenidos en laboratorio para analizar y comparar el movimiento del insecto en hojas de algodón Bt y no Bt. Los resultados del estudio indicaron que el mismo se mueve más en las hojas de algodón transgénico que en las hojas del algodón no transgénico.

“Aún no se sabe qué mecanismos podrían desencadenar comportamientos de esta índole. Con todo, los resultados obtenidos hasta el momento tienen implicaciones prácticas importantes, pues pueden tener relación con el aumento de la velocidad de resistencia del insecto a las plantas Bt”, dijo Godoy.

El menor movimiento de la oruga en las hojas de algodón no Bt puede estar relacionada con un costo adaptativo, que generalmente es encontrado en poblaciones resistentes del insecto cuando se las mantiene en ausencia de la presión de selección, según explicó el investigador.

“Pretendemos seguir investigando este problema, toda vez que la continuidad del estudio puede suministrar aportes significativos a programas de manejo de plagas, al hacer posible una mejor configuración de los cultivos, de manera tal de retrasar la resistencia de éste y de otros insectos a los cultivos transgénicos”, dijo Conde Godoy.

El artículo intitulado Larval dispersal of Spodoptera frugiperda strains on Bt Cotton: a model for understanding resistance evolution and consequences for its management (doi: 10.1038/s41598-017-16094-x), de José B. Malaquias, Wesley A. C. Godoy, Adriano G. Garcia, Francisco de S. Ramalho y Celso Omoto, puede leerse en la revista Scientific Reports, en el siguiente enlace: nature.com/articles/s41598-017-16094-x.