Manejo de la Resistencia de Plagas en cultivos genéticamente

Manejo de la Resistencia de
Plagas en cultivos
genéticamente modificados
J. Concepción Rodríguez Maciel
Colegio de Postgraduados
Abril 09, 2015. Ciudad de México, México.
https://www.google.com.mx/search?q=correlaciones+chistosas+imagenes. 2015
Resistance concept
A significant heritable decrease in a
population´s susceptibility to a toxin
Gassamann, Carrière, and Tabasnik. 2009. Ann. Rev Entomol
Field GMO failure to keep pest
population below the economic
threshold, due to the selection of one or
more inheritable trait(s) of the pest
Concho
Resistance manegement
concept
• Art, science and technology
to keep the frequency and
intensity of resistance gene
expression below a tolerable
level.
Dr. Concho
COMPONENTES DE UN MANEJO
DE LA RESISTENCIA
• Línea base de susceptibilidad
• Estrategias y tácticas de manejo de
la resistencia
o Dosis alta
o Refugio
• Monitoreo
LÍNEA BASE DE
SUSCEPTIBILIDAD
• Variabilidad de las respuesta de las
plagas objetivo a las proteínas de Bt
antes de que éstas se usen en
campo
LÍNEA BASE DE
SUSCEPTIBILIDAD
LÍNEA BASE DE
SUSCEPTIBILIDAD
Jalali et al., 2003
Means to mitigate resistance
High dose/Refuge
Ostlie, et al., 1997. Gore, J., et al., 2002., Gould and Tabashnik, 1998.,
Caprio, et al., 2002., Matten 2002.
BASES DE LA ESTRATEGIA ALTA
DOSIS/REFUGIO
La resistencia es recesiva
La copula entre individuos
resistentes
(RR) y susceptibles (RS, SS) es al azar
Frecuencia de los genes de resistencia
es baja (10-3)
Gould y Tabashnik 1998
EXPRESIÓN DE
ALTA DOSIS
25 veces la cantidad de toxina necesaria para matar una
larva susceptible
9)
La planta de algodonero Bollgard® expresa de 6.81 a
26.5 µg/g de peso seco de Cry 1Ac.
(Follaje y fructificaciones en el nudo 9 en el nudo)
100% de mortalidad de Heliothis virescens
75 – 90% de mortalidad de Helicoverpa zea
>90% de mortalidad de Heliothis armigera y H.
punctigera.
Matten 2000
REFUGIO
REFUGIO: DEFINICIÓN
Área agrícola o silvestre capaz de producir
individuos susceptibles (SS) con elevada
probabilidad de copular con aquellos
resistentes (RR) que pudieran emerger del
cultivo biotecnológico y dar lugar a
heterocigotos susceptibles (RS), los cuales
mueren al alimentarse del cultivo Bt y así mitigar
la evolución de la resistencia de las plagas en
los cultivos biotecnológicos
REFUGIO
• Producir 500 individuos susceptibles por cada individuo que se
produzca en el cultivo biotecnológico
• La producción de individuos del cultivo biotecnológico y del
refugio debe ser sincronizada y de similar aptitud biológica
o Sembrarse en las mismas fechas
o Manejo agronómico similar
• Elevado grado de cumplimiento
REFUGIO: consideraciones
• Tiempo que tarda la hembra en emerger y realizar una cópula
efectiva (siempre que se usen los espermatozoides)
• Distancia (m) que existe entre la emergencia y la primera cópula
efectiva
TIPOS DE REFUGIO
• No estructurado
• Estructurado
o
o
o
o
Externo
Interno (Incrustado)
Embebido
comunitario
REFUGIO NO
ESTRUCTURADO
• Es aquel que aporta individuos susceptibles pero
que no fue diseñado para tal fin
o Cultivos agrícolas que comparten la plaga objetivo con el cultivo
biotecnológico
o Plantas silvestres que son hospederas de la plaga objetivo
REFUGIO NO
ESTRUCTURADO
Cuadro 1. Estadísticas de la superficie sembrada en 2009 con maíz blanco y maíz amarillo en estados
mexicanos con potencial de cultivar maíz GM resistentes a insectos (SIAP, 2010)
Superficie sembrada (ha)
% de maíz blanco
Estado
Maíz blanco
Maíz amarillo
(refugio no estructurado)
Baja California Sur
4,285.75
nd
100.0
Chihuahua
110,659.99
104,411.60
51.5
Coahuila
28,095.00
591.00
97.9
Durango
181,030.00
nd
100.0
Nayarit
46,648.00
3,049.00
93.9
Sinaloa
561,244.33
5,112.00
99.1
Sonora
19,514.00
nd
100.0
Tamaulipas
93,578.35
43,657.62
68.2
Promedio
88.8
nd = no aparecen datos en las estadísticas de producción de maíz debido a que la superficie de maíz es muy pequeña o no se
siembra
REFUGIO
ESTRUCTURADO
• Es aquel que se diseña y se implementa con
objetivo de manejar la resistencia de las plagas a
los cultivos biotecnológicos
REFUGIO
ESTRUCTURADO
• 96 :4
• 80:20
Discovery and Characterization of Field Resistance to Bt Maize:
Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae) in Puerto Rico
NICHOLAS P. STORER,1 JONATHAN M. BABCOCK, MICHELE SCHLENZ, THOMAS MEADE,
GARY D. THOMPSON, JAMES W. BING, AND RANDY M. HUCKABA
J. Econ. Entomol. 103(4), (2010)
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Se empezó a utilizar maíz Cry1F en noviembre de 1996
Su cultivo a nivel comercial inició en 2003
El maíz se produce todo el año
Las generaciones de gusano cogollero son traslapadas
Antes del maíz GM se utilizaban formulaciones
comerciales de insecticidas a base de bt.
La resistencia fue autosómica y altamente recesiva a la
proteína Cry1F
Efecto de isla
Gran presión de plaga, sobretodo en 2006
Se presentó una sequía que limitó hospederos
alternativos
Discovery and Characterization of Field Resistance to Bt Maize:
Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae) in Puerto Rico
NICHOLAS P. STORER,1 JONATHAN M. BABCOCK, MICHELE SCHLENZ, THOMAS MEADE,
GARY D. THOMPSON, JAMES W. BING, AND RANDY M. HUCKABA
J. Econ. Entomol. 103(4), (2010)
• En una población susceptible no hay supervivencia
a 600 ng cm-2 y las larvas de campo no morían a
10,000 ng cm-2.
• Las larvas de gusano cogollero dañaron de igual
manera al maíz convencional y al maíz GM
• No se presentó resistencia cruzada con las
proteínas Cry1Ab y Cry1Ac
Fitness Costs Associated With Field-Evolved Resistance to Bt Maize in
Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae)
S.R.K. JAKKA, V. R. KNIGHT, AND J. L. JURAT-FUENTES1
J. Econ. Entomol. 107(1): (2014);
• Compararon la aptitud biológica de las
poblaciones de campo de gusano cogollero de
Puerto Rico resistentes a Cry1F con una población
susceptible.
• La aptitud biológica fue similar excepto que:
o Las larvas resistentes tardan más tiempo en desarrollarse
Fitness Costs Associated With Field-Evolved Resistance to Bt Maize in
Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae)
S.R.K. JAKKA, V. R. KNIGHT, AND J. L. JURAT-FUENTES1
J. Econ. Entomol. 107(1): (2014);
• Los adultos susceptibles emergen 2-3 días antes
que los resistentes
• Los adultos RS coinciden con los RR
Field-evolved resistance to Cry1F maize by Spodoptera frugiperda
(Lepidoptera: Noctuidae) in Brazil
Juliano Ricardo Farias a, David A. Andow, Renato Jun Horikoshi,
Rodrigo Jose Sorgatto, Pablo Fresia, Antonio Cesar dos Santos, Celso Omoto
Crop Protection 64 (2014) 150e158
• La proteína Cry1F era la más efectiva contra el
gusano cogollero
• En muchas regiones de Brasil, el maíz se cultiva
todo el año
• Se tienen generaciones traslapadas de gusano
cogollero todo el año.
• El gobierno no asumió regulación al respecto y
consideró que era del interés único de las
empresas
• Los agricultores hicieron caso omiso del refugio
Field-evolved resistance to Cry1F maize by Spodoptera frugiperda
(Lepidoptera: Noctuidae) in Brazil
Juliano Ricardo Farias a, David A. Andow, Renato Jun Horikoshi,
Rodrigo Jose Sorgatto, Pablo Fresia, Antonio Cesar dos Santos, Celso Omoto
Crop Protection 64 (2014) 150e158
• La población de campo que ya era resistente se
seleccionó en laboratorio para llegar a
homocigosis. Las larvas neonatas pudieron soportar
más de 20,000 ng cm-2, mientras que una
susceptible muere con menos de 600 ng cm-2.
• La proporción de resistencia fue >5,000X
• La resistencia fue autosómica y recesiva
• Las larvas resistentes de campo fueron capaces de
atacar al maíz GM
GRACIAS