Efecto de especies de planta y ozono (O3) sobre Zabrotes subfasciatus (Boheman)

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(1)UNIVERSIDAD CENTRAL “Marta Abreu” DE LAS VILLAS FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS CENTRO DE INVESTIGACIONES AGROPECUARIAS. EFECTO DE ESPECIES DE PLANTAS Y OZONO (O3) SOBRE Zabrotes subfasciatus (BOHEMAN). Tesis presentada en opción al grado científico de Doctor en Ciencias Agrícolas. ROBERTO VALDÉS HERRERA. Santa Clara 2012.

(2) UNIVERSIDAD CENTRAL “Marta Abreu” DE LAS VILLAS Facultad de Ciencias Agropecuarias Centro de Investigaciones Agropecuarias. EFECTO DE ESPECIES DE PLANTAS Y OZONO (O3) SOBRE Zabrotes subfasciatus (BOHEMAN). Tesis presentada en opción al grado científico de Doctor en Ciencias Agrícolas. Aspirante: Ing. Roberto Valdés Herrera M. Sc. Tutor: Lic. Edilberto Pozo Velázquez Dr. C. Santa Clara 2012.

(3) PENSAMIENTO.

(4) “Si uno no puede explicar lo que ha estado haciendo, su trabajo carece de valor” Edwin Shrödinger..

(5) AGRADECIMIENTOS.

(6) Agradecimientos El autor de este Trabajo desea agradecer a todas las personas que brindaron su ayuda para hacer posible la culminación de este estudio. A Dios, por estar siempre presente. A mi querida madre por guiarme por el buen camino. A mi esposa Yonay Chaviano Cárdenas por su amor, ayuda y comprensión. A mi familia, especialmente a mi tío Orestes por todo el apoyo brindado y su ayuda cuando más lo necesitaba. A mis suegros por apoyarme en mi formación. A mi tutor, Doctor en Ciencias Agrícolas Edilberto Pozo Velázquez, por su amistad y los conocimientos aportados en la realización de este estudio. A Marlen Cárdenas Morales, por su amistad, sus consejos siempre útiles y por brindarme su ayuda en todos los momentos. A mis compañeros de trabajo del Centro de Investigaciones Agropecuarias, por el apoyo brindado. A los compañeros del Instituto de Biotecnología de las Plantas, sin los cuales no hubiera podido culminar las investigaciones. A los compañeros de la Facultad de Ciencias Agropecuarias (FCA), por sus consejos siempre útiles. Al decano de la FCA Andrés Castro Alegría, actual rector de la UCLV, por su contribución, preocupación y apoyo. A todos los profesores por transmitirme sus conocimientos.. A todos, Muchas Gracias.. Roberto Valdés Herrera.

(7) DEDICATORIA.

(8) “A mi esposa e hijos, sin los cuales no puedo vivir. A mi madre, por darme el derecho de nacer y guiarme por el buen camino”..

(9) SÍNTESIS.

(10) SÍNTESIS Las investigaciones se realizaron en la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas, almacenes del Ministerio de Comercio del Interior y la Cooperativa de Créditos y Servicios “21 de Septiembre”, entre los meses de diciembre de 2008 a junio de 2012. Se desarrollaron con el objetivo de evaluar el efecto del ozono y diferentes especies botánicas con actividad insecticida sobre el desarrollo de Z. subfasciatus como alternativas para trazar una estrategia de lucha contra esta plaga. Para ello se seleccionaron especies botánicas con acción tóxica sobre el insecto, y determinó los tiempos, dosis letales y la forma de su utilización. Se evaluó el efecto del ozono sobre el insecto y las plantas procedentes de semillas tratadas. Z. subfasciatus mostró preferencias por el frijol común. Los menores TL50 fueron en apasote e hierba buena, con 4,59 y 8,72 días respectivamente. Con el uso de plantas de caisimón de anís que crecieron al sol se inhibió la ovoposición, y evitó la reproducción del insecto en la altura media y superior de los silos. El ozono fue efectivo en el control de Z. subfasciatus. Este gas no afectó el vigor de las semillas ni los caracteres morfo-fisiológicos y componentes del rendimiento del frijol.. ..

(11) ÍNDICE.

(12) ÍNDICE SÍNTESIS ÍNDICE DE TABLAS ÍNDICE DE FIGURAS INTRODUCCIÓN __________________________________________________________________ 1 1.REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA _______________________________________________________ 5 Generalidades del Frijol (Phaseolus vulgaris L.) _______________________________ 1.1.1 Sistemática y características botánicas_______________________________________ 1.1.2 Origen y diversidad ______________________________________________________ 1.1.3 Pérdidas post-cosecha provocadas por plagas de almacén _______________________. 1.1. 5 6 7 8. 1.2 Generalidades sobre Z. subfasciatus _______________________________________ 10 1.2.1 Características biológicas de Z. subfasciatus _________________________________ 12 1.2.2 Medidas de control _____________________________________________________ 14 1.3 Alelopatía ______________________________________________________________ 1.3.1 Modo de liberación de las sustancias alelopáticas _____________________________ 1.3.2 Algunos factores que influyen en el fenómeno alelopático _______________________ 1.3.3 Principales aplicaciones de la alelopatía en la agricultura _______________________ 1.3.4 Efecto insecticida ______________________________________________________. 17 17 17 18 18. 1.4. Ozono. Uso del ozono en control de plagas de almacén________________________ 20. 1.5. Vigor de la semilla _______________________________________________________ 22. 2. MATERIALES Y MÉTODOS _____________________________________________________ 24 Preferencia y desarrollo del gorgojo del frijol (Z. subfasciatus) a granos almacenados 25 2.1.1 Preferencia y atracción para la puesta de huevos de Z. subfasciatus_______________ 25 2.1.2 Longevidad y ovoposición de Z. subfasciatus sobre frijol común __________________ 26 2.1.3 Incremento de Z. subfasciatus en frijol común ________________________________ 27. 2.1. 2.2 Efecto de 15 especies botánicas sobre Z. subfasciatus ________________________ 28 2.2.1 Comportamiento de adultos de Z. subfasciatus en presencia de semillas de frijol común mezcladas con polvos de especies botánicas _______________________________________ 29 2.2.2 Desarrollo e incremento de Z. subfasciatus en semillas de frijoles mezcladas con polvos de especies botánicas _________________________________________________________ 30 a) Influencia sobre adultos de Z. subfasciatus_____________________________________ 30 b) Ensayo en semillas sanas mezcladas con semillas infestadas ______________________ 31 2.2.3 Determinación de los tiempos letales y dosis mínimas necesarias de polvos por especies botánicas ___________________________________________________________________ 32 a) Tiempos letales (TL50 y TL95)______________________________________________ 32 b) Dosis letales (DL50 y DL95) _______________________________________________ 33 2.2.4 Formas de secado de las plantas y su efecto sobre el desarrollo de Z. subfasciatus___ 33.

(13) a) Influencia de la temperatura para el secado de hojas en estufa ___________________ 33 b) Secado natural de hojas y su efecto sobre el desarrollo de Z. subfasciatus __________ 34 2.2.5 Determinación de la forma de aplicación de P. auritum _________________________ 35 2.2.6 Efecto de hojas secas de P. auritum sobre Z. subfasciatus en condiciones de silos simulados___________________________________________________________________ 35 2.3 Ozono, Zabrotes subfasciatus (Boheman) y Phaseolus vulgaris L. _______________ 37 2.3.1 Efecto del ozono sobre el gorgojo pinto del frijol (Z. subfasciatus) _________________ 37 2.3.2 Efecto del ozono sobre el vigor de las semillas de P. vulgaris ____________________ 38 a) Prueba de germinación ______________________________________________________ 39 b) Prueba de conductividad eléctrica ______________________________________________ 39 c) Pruebas de emergencia en bandejas____________________________________________ 39 2.3.3 Efecto del ozono sobre los caracteres morfo-fisiológicos y componentes del rendimiento 40 de P. vulgaris 2.4. Análisis estadístico ______________________________________________________ 42. 3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN _____________________________________________________ 43 3.1 Preferencia y desarrollo del gorgojo del frijol (Z. subfasciatus) a granos almacenados _ 3.1.1 Preferencia y atracción para la puesta de huevos de Z. subfasciatus_______________ 3.1.2 Longevidad y ovoposición de Z. subfasciatus sobre frijol común __________________ 3.1.3 Incremento de Z. subfasciatus en frijol común ________________________________. 43 43 47 51. 3.2 Efecto de 15 especies botánicas sobre Z. subfasciatus ________________________ 55 3.2.1 Comportamiento de adultos de Z. subfasciatus en presencia de semillas de frijol común mezcladas con polvos de especies botánicas _______________________________________ 55 3.2.2 Desarrollo e incremento de Z. subfasciatus en semillas de frijoles mezcladas con polvos de especies botánicas _____________________________________________ 57 a) Influencia sobre adultos de Z. subfasciatus __________________________________ 57 b) Ensayo en semillas sanas mezcladas con semillas infestadas____________________ 59 3.2.3 Determinación de los tiempos letales y dosis mínimas necesarias de polvos por especies botánicas ___________________________________________________________________ 61 a) Tiempos letales (TL50 y TL95)______________________________________________ 61 b) Dosis letales (DL50 y DL95)________________________________________________ 65 3.2.4 Formas de secado de las plantas y su efecto sobre el desarrollo de Z. subfasciatus___ 68 a) Influencia de la temperatura para el secado de hojas en estufa ___________________ 68 b) Secado natural de hojas y su efecto sobre el desarrollo de Z. subfasciatus __________ 70 3.2.5 Determinación de la forma de aplicación de P. auritum _________________________ 73 3.2.6 Efecto de hojas secas de P. auritum sobre Z. subfasciatus en condiciones de silos simulados___________________________________________________________________ 75 3.3 Ozono, Zabrotes subfasciatus (Boheman) y Phaseolus vulgaris L. _______________ 3.3.1 Efectos del ozono sobre el gorgojo pinto del frijol (Z. subfasciatus) ________________ 3.3.2 Efecto del ozono sobre el vigor de las semillas de P. vulgaris ____________________ a) Prueba de germinación __________________________________________________ b) Prueba de conductividad eléctrica _________________________________________ c) Prueba de emergencia de las semillas en bandejas ______________________________. 78 78 80 80 82 83.

(14) 3.3.3. Efecto del ozono sobre los caracteres morfo-fisiológicos y componentes del rendimiento. de P. vulgaris. 85. CONCLUSIONES _________________________________________________________________ 97 RECOMENDACIONES_____________________________________________________________ 98 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ____________________________________________________.

(15) ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1. Granos utilizados en la determinación de la preferencia para la ovoposición de Z. subfasciatus ___________________________________________________________ 26 Tabla 2. Variedades de frijol común utilizadas para determinar la longevidad y ovoposición de Z. subfasciatus ___________________________________________________________ 27 Tabla 3. Especies botánicas utilizadas en el experimento _______________________________ 28 Tabla 4. Permanencia de hembras adultas de Z. subfasciatus sobre los diferentes granos, en 29 horas _________________________________________________________________ 43 Tabla 5. Huevos puestos por Z. subfasciatus sobre diferentes granos, en 30 horas__________ 44 Tabla 6. Huevos de Z. subfasciatus puestos sobre los granos ___________________________ 46 Tabla 7. Longevidad de adultos de Z. subfasciatus sobre variedades de frijol ______________ 47 Tabla 8. Adultos de Z. subfasciatus que emergieron de las semillas ______________________ 50 Tabla 9. Huevos puestos por Zabrotes subfasciatus (Boheman) en la primera generación (35 días) __________________________________________________________________ 51 Tabla 10. Huevos puestos por Zabrotes subfasciatus (Boheman) en la segunda generación (65 días) __________________________________________________________________ 52 Tabla 11. Merma en el peso de las semillas de frijol, en la II generación de Z. subfasciatus ___ 54 Tabla 12. Puestas de huevos de Z. subfasciatus sobre los tratamientos de semillas de frijol común mezcladas con polvos de especies botánicas _________________________ 57 Tabla 13. Disminución de Z. subfasciatus en los diferentes tratamientos con polvos de especies botánicas _____________________________________________________________ 60 Tabla 14. Estimación de los tiempos letales y límites de confianza de los polvos de especies botánicas sobre adultos de Z. subfasciatus _________________________________ 64 Tabla 15. Estimación de las dosis de inhibición en la puesta de huevos de Z. subfasciatus ___ 67 Tabla 16. Pérdida en el peso de los granos al transcurrir 40 días. 72. Tabla 17. Modo de empleo del caisimón de anís y desarrollo de Z. subfasciatus ____________ 73 Tabla 18. Efecto del residuo de caisimón de anís sobre el crecimiento longitudinal de la raíz y el tallo de las plántulas de frijol a los 7 días____________________________________ 75 Tabla 19. Insectos adultos de Z. subfasciatus a los 30 días de montado el experimento dentro de los silos simulados______________________________________________________ 76.

(16) Tabla 20. Estimación del tiempo letal del ozono sobre adultos de Z. subfasciatus ___________ 79 Tabla 21. Conductividad eléctrica en el medio de imbibición de las semillas de frijol común __ 83 Tabla 22. Longitud promedio del tallo y de la raíz de las plantas de frijol común variedad BAT 304 en la prueba de emergencia en bandejas ____________________________________ 84 Tabla 23. Longitud promedio del tallo y de la raíz de las plantas de frijol común variedad Delicias364 en la prueba de emergencia en bandejas ________________________________ 85 Tabla 24. Longitudes de raíces y tallos de plantas procedentes de semillas tratadas con ozono en la fase fenológica V4 _____________________________________________________ 86 Tabla 25. Nódulos presentes en las plantas de P. vulgaris en la fase fenológica V4 __________ 89 Tabla 26. Longitudes de raíces y tallos de plantas procedentes de semillas tratadas con ozono en la fase fenológica R6 _____________________________________________________ 90 Tabla 27. Nódulos presentes en las plantas de P. vulgaris en la fase fenológica R6 __________ 93 Tabla 28. Semillas por legumbre y por plantas obtenidas en los diversos tratamientos_______ 93 Tabla 29. Valores promedios de los parámetros de cosecha: rendimiento del grano por planta y peso de 100 semillas ____________________________________________________ 96.

(17) ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Preferencia de Z. subfasciatus por diferentes granos___________________________ 45 Figura 2. Ovoposición de Z. subfasciatus sobre semillas de P. vulgaris ___________________ 48 Figura 3. Huevos infértiles de Z. subfasciatus sobre semillas de P. vulgaris ________________ 49 Figura 4. Porcentaje de semillas afectadas en tres generaciones de Z. subfasciatus ________ 53 Figura 5. Dendrograma obtenido a partir del efecto que ejercieron los polvos de las diferentes especies botánicas sobre Z. subfasciatus ___________________________________ 56 Figura 6. Insectos adultos que emergieron en los tratamientos con polvos de especies botánicas ______________________________________________________________________ 58 Figura 7. Promedio de huevos por hembra ovopositados sobre los tratamientos con polvos de especies botánicas ______________________________________________________ 61 Figura 8. Insectos con incoordinación de movimientos en semillas de frijol tratadas con polvos de especies botánicas ___________________________________________________ 62 Figura 9. Mortalidad de Z. subfasciatus en semillas tratadas con polvos de especies botánicas ______________________________________________________________________ 63 Figura 10. Granos afectados y número de huevos puestos por Z. subfasciatus _____________ 65 Figura 11. Promedio de vida de Z. subfasciatus _______________________________________ 66 Figura 12. Efecto de la temperatura de secado de las hojas de caisimón de anís sobre el porcentaje de mortalidad de Z. subfasciatus _________________________________ 69 Figura 13. Huevos puestos por Z. subfasciatus sobre los diferentes tratamientos con caisimón de anís ________________________________________________________________ 70 Figura 14. Emergencia de Z. subfasciatus en diferentes tratamientos con polvos de caisimón de anís___________________________________________________________________ 71 Figura 15. Efecto del caisimón de anís en la germinación de semillas de frijol ______________ 74 Figura 16. Porcentaje de individuos vivos y muertos en el interior de los silos______________ 77 Figura 17. Puestas de huevos de Z. subfasciatus ______________________________________ 80 Figura 18. Efecto del ozono en la germinación de la variedad BAT 304 ____________________ 81 Figura 19. Efecto del ozono en la germinación de la variedad Delicias-364 _________________ 82 Figura 20. Área foliar de las plantas de P. vulgaris en estado fenológico V4 ________________ 87 Figura 21. Pesos frescos y secos de P. vulgaris en V4 __________________________________ 88.

(18) Figura 22. Área foliar de las plantas de P. vulgaris en estado fenológico R6 ________________ 90 Figura 23. Pesos frescos y secos de P. vulgaris en R6 __________________________________ 92 Figura 24. Legumbres por plantas en los diferentes tratamientos_________________________ 94 Figura 25. Óvulos abortados por las plantas de P. vulgaris var. BAT 304___________________ 95.

(19) INTRODUCCIÓN.

(20) INTRODUCCIÓN Las plagas insectiles en almacenes de alimentos, ocasionan pérdidas económicas a nivel mundial que oscilan entre 162 y 475 millones de dólares anuales. Maes (2005) refiere que en estudios realizados en Centroamérica, el 70 % de las pérdidas en granos almacenados son causados por plagas insectiles, dentro de las cuales se han identificado más de 60 especies (Rodríguez et al., 2000). En Cuba, la incidencia de insectos plagas y roedores ha ocasionado pérdidas anuales de alrededor de 22 000 t de alimentos almacenados. La FAO (2005) refiere que entre los principales daños del ataque de insectos a los granos almacenados están: la pérdida del peso del producto, encubierta a veces por los cambios del contenido de humedad, la disminución del poder germinativo de la semilla y el aumento de la temperatura por la densidad de población (lo que produce humedad en el grano y facilita la infestación por hongos); además de producir pérdidas en su valor nutritivo, sabor y olor. (Aparecida, 2001) Dentro de las plagas que atacan los granos almacenados se encuentra Zabrotes subfasciatus (Boheman) (Coleoptera; Chrysomelidae) (Aparecida, 2001; Mazzoneto y Vendramim, 2002; COSUDE, 2004; Kingsolver, 2004; FAO, 2005; GRIN. 2005, Sperandio y Zucoloto, 2009). Este insecto, responsable de cuantiosas pérdidas a nivel mundial, es una plaga primaria de gran importancia económica en las regiones tropicales y subtropicales de América Latina, donde ataca frijoles almacenados. Z. subfasciatus ha sido propagado, a través de semillas infestadas, a diversos países donde ocasionalmente ha ampliado su registro de hospedantes y afectado otros granos de leguminosas. La característica del daño que produce, es que al emerger las larvas barrenan el grano, lo cual dificulta su control. (Bruner et al., 1975; King y Saunders, 1984; FAO, 2005; IICA, 2010) El riesgo de infestación por este brúchido es considerado una razón para no almacenar granos de leguminosas, pues éstos al ser almacenados en lugares no adecuados, hasta por. 1.

(21) CENTRO DE INVESTIGACIONES AGROPECUARIAS Efecto de especies de plantas y ozono (O3) sobre Zabrotes subfasciatus (Boheman) 6 meses, deterioran el producto (pérdidas del 40 % en el peso de las semillas y el 80 % del total de las semillas), lo cual lo cataloga como no apto para el consumo humano o animal. (Cardona, 1994) En nuestro país con vistas a reducir las pérdidas ocasionadas por Z. subfasciatus a los granos almacenados, se utiliza fosfamina, insecticida muy eficaz en estas condiciones (CENIAP, 1988; Schwartz et al., 1993; ATSDR, 2003 y Cuba, 2006) aunque solo elimina a los adultos. No obstante, desde hace algunos años se ha constatado que el producto es menos efectivo, debido a la insecto resistencia (FAO, 2005). Por esto es importante la búsqueda de nuevas alternativas a este problema. (Farrera, 2004; EUFIC, 2005; FAO, 2005) La necesidad de reducir las pérdidas ocasionadas por los insectos plaga en almacenes, silos, instalaciones industriales y en la transportación de alimentos, en Cuba, sin el uso del bromuro de metilo, condujo al desarrollo de un trabajo científico por parte de varias instituciones. En el mismo se abordaron cinco componentes fundamentales, donde se incluye el desarrollo de un programa de capacitación para la implementación del Manejo Integrado de Plagas (MIP) y el desarrollo a nivel de base de alternativas sostenibles para sustituir el bromuro de metilo. Este conjunto de acciones ha conducido a la reducción de las pérdidas por plagas en el periodo de almacenamiento (CNSV, 2008); no obstante, las nuevas tecnologías deben atravesar un complejo proceso de adaptación del nivel micro al escenario macro-social (Castro, 2006); pero no se hace mención del ozono o de polvos de diversas especies botánicas como alternativas para el control de estas plagas, a pesar de que los mismos han sido utilizados con resultados prometedores en países como Brasil, México y Chile. (Weaver & Subramanyan, 2000) En los últimos años la utilización del ozono en la agricultura incluye el almacenamiento y la preservación de verduras y frutas, así como la desinfección de equipos manufacturados y de. 2.

(22) INTRODUCCIÓN Roberto Valdés Herrera materiales de empaquetamiento (Graham, 1997; Méndez et al., 2003). El ozono puede generarse eléctricamente en los almacenes de granos, eliminando la necesidad de guardar y disponer de paquetes insecticidas (Kells et al., 2001), no deja ningún residuo (Pereira et al., 2008) y ha mostrado ser efectivo en experimentos realizados con Sitophilus zeamais L. y Tribolium castaneum (Herbst). (Rozado et al., 2008) A su vez, las sustancias naturales de las plantas no son tan agresivas ni fulminantes como los insecticidas convencionales; de ahí que no se consideren productos insecticidas, sino insectistáticos. Estas sustancias pueden confundir a los insectos, provocar inhibición de la alimentación, del crecimiento, de la ovoposición o actuar como repelentes, lo cual se manifiesta en la disminución de la densidad de la población de la plaga (Rodríguez y Vendramim, 1998; Rodríguez, 2000 y Silva, 2002). El uso más sencillo de estos residuos es la mezcla física de los polvos secos de las plantas con el grano; por ello se ha evaluado una gran cantidad de polvos de origen vegetal, con vistas al control de estos insectos en países como Brasil, México y Chile (Weaver & Subramanyan, 2000). Si se tiene en cuenta estos antecedentes y que hasta el momento no han sido informados en nuestro país estudios relacionados con la evaluación del ozono y de polvos de especies botánicas para el control de Z. subfasciatus, resulta necesario acometer estudios encaminados a la búsqueda de alternativas para la conservación de granos, libres de productos tóxicos, sin que se afecte la capacidad de germinación y el vigor de las semillas. Por ello nos formulamos la siguiente hipótesis de trabajo: . Hipótesis. El uso de ozono y polvos de diferentes especies botánicas con actividad insecticida pudieran ser una alternativa promisoria en el control de poblaciones de Z. subfasciatus, lo cual contribuiría a mitigar el impacto de esta plaga en los granos almacenados.. 3.

(23) CENTRO DE INVESTIGACIONES AGROPECUARIAS Efecto de especies de plantas y ozono (O3) sobre Zabrotes subfasciatus (Boheman) Para dar cumplimiento a la hipótesis nos planteamos el siguiente objetivo general: . Objetivo general. Evaluar el efecto que ejercen el ozono y diferentes especies botánicas con actividad insecticida sobre el desarrollo de Z. subfasciatus como alternativas para trazar una estrategia de lucha contra esta plaga. . Objetivos específicos 1. Evaluar la susceptibilidad de granos almacenados de diferentes leguminosas a Z. subfasciatus y el incremento de la población de este insecto sobre cinco variedades de frijol común (P. vulgaris). 2. Evaluar el efecto de polvos de diferentes especies botánicas sobre el desarrollo de Z. subfasciatus en semillas de frijol común. 3. Determinar la influencia de la forma de secado y la utilización de las plantas más efectivas en la inhibición del desarrollo de Z. subfasciatus en frijol común. 4. Evaluar el efecto que ejerce el ozono sobre el desarrollo de Z. subfasciatus en frijol común. 5. Determinar el efecto que ejerce el ozono sobre la germinación, el crecimiento y el rendimiento del frijol común.. 4.

(24) 1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA.

(25) 1. 1.1. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA. Generalidades del Frijol (Phaseolus vulgaris L.). Según Grolleaud (1997) las leguminosas, en particular los frijoles, forman parte de la alimentación básica en numerosos países y tienen la ventaja de aportar un complemento proteico en la dieta de las personas. La especie del género Phaseolus más importante para la alimentación de los países de Centro y Suramérica y los ubicados en la región del centro y este de África es el frijol común (Llanes, 2005), siendo así que Mc Clean et al. (2004) refieren que el frijol representa el 50 % de los granos que se consumen en el mundo, de la familia fabácea y constituye la principal fuente de proteína dentro de la dieta de los países de América Latina y África. La producción de fríjol en el mundo se concentra en 129 países de los cinco continentes; a este cultivo se dedican cerca de 25 millones de hectáreas con un rendimiento promedio de 0,7 t/ha (Cabral, 2006). En ambientes tan diversos como América Latina, norte y centro de África, China, Estados Unidos, Europa y Canadá, se producen en la actualidad alrededor de 18 millones de toneladas anualmente, hecho que acredita al frijol común como la leguminosa más consumida en el mundo, siendo Latinoamérica su mayor productor y consumidor (FAO, 2005). En Latinoamérica y el Caribe la producción en el año 2008 fue de 5,5 millones de toneladas, seguida por África oriental y meridional con 2,5 millones de toneladas. (FAO, 2008) En Cuba, el consumo de frijol goza de una larga tradición y gran demanda. Este grano es fundamental en la alimentación del pueblo, siendo un alimento de preferencia en la dieta diaria, al menos en una de las comidas. Su aceptable contenido de proteínas lo sitúan como un cultivo estratégico del país; no obstante, en la producción los rendimientos a nivel nacional se muestran inestables, reportándose en 2009 rendimientos de 0,74 t/ha. (ONE, 2010). 5.

(26) CENTRO DE INVESTIGACIONES AGROPECUARIAS Efecto de especies de plantas y ozono (O3) sobre Zabrotes subfasciatus (Boheman Llanes (2005) refiere que en Cuba se cultivan aproximadamente 52 000 ha de frijol, sin incluir las áreas dedicadas al autoabastecimiento. La producción total solo cubre el 5 % de la demanda, lo que exige la importación de 120 000 t anuales de este grano, equivalente a 40 millones de dólares. La importancia del frijol también está concebida por su gran contenido de nutrientes. Socorro y Martín (1989) defienden que esta fabácea presenta un alto contenido de proteínas del tipo tiamina y riboflavina, y un adecuado porcentaje de vitaminas. También se pueden encontrar la isoleucina, leucina, lisina, fenilalanina y triptófano; además las semillas poseen un gran valor energético. Bliss (1993) y Amurrio (1999), dan a conocer que una de las propiedades más importantes del cultivo de P. vulgaris, es que posee acción fertilizante; debido a la fijación de nitrógeno atmosférico por la simbiosis con la bacteria del género Rhizobium, que forma nódulos en sus raíces. Quintero (1998), Brunet et al. (1999), Miranda et al. (2006) y Pérez et al. (2006) resaltan la importancia de este cultivo en la alimentación de la población cubana. Según Martínez et al. (2007) es una especie idónea para la rotación y asociación con otros cultivos por el aporte de nitrógeno que incorpora a los suelos. 1.1.1 Sistemática y características botánicas El fríjol común pertenece al género Phaseolus y recibe el nombre científico de Phaseolus vulgaris L. Según Franco et al. (2004), su ubicación taxonómica es: Reino: Plantae División: Magnoliophyta Clase: Magnoliopsida Subclase: Rosidae Orden: Fabales Familia: Fabaceae Género: Phaseolus Especie: P. vulgaris L.. 6.

(27) REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA Roberto Valdés Herrera Entre las plantas de la especie no existen barreras genéticas que impidan el cruzamiento entre el ancestro silvestre y su respectivo descendiente cultivado. Ambos pool de genes (119), silvestre y cultivado, difieren poco, diferencia enmarcada generalmente en los genes que se relacionan con la morfología de la planta. (Debouck, 1991; Mora, 1997 y Mc Clean et al., 2004) El frijol es una planta herbácea, anual, con un ciclo vegetativo de 90-100 días aproximadamente. El tamaño y hábito de crecimiento de la planta es variable ya que hay variedades que son de guías largas o trepadoras, y otras tienen forma de arbusto pequeño (Socorro y Martín, 1989). Según la Universidad Nacional del Nordeste (UNNE, 2005) y la Universidad de Extremadura (UNEX, 2005) las flores son vistosas, hermafroditas, por lo general zigomorfas. El fruto es una legumbre, generalmente seco y dehiscente. Las semillas presentan un hilum especializado y complejo, pueden tener varias formas y ser de un solo color o poseer varios colores (Socorro y Martín, 1989; UNEX, 2005). Además, tienen la propiedad de perder rápidamente la humedad una vez maduras, lo que permite que puedan ser almacenadas sin mayores dificultades, ya que sus tegumentos son bastantes impermeables. (Socorro y Martín, 1989) 1.1.2 Origen y diversidad El frijol es uno de los cultivos más antiguos, conocido por lo menos 5 000 años antes de la era cristiana. A finales del siglo pasado e inicios del presente se aceptó que el origen del género Phaseolus es americano; aunque anteriormente se había sugerido como centro de origen al continente asiático. (Kaplan y Kaplan, 1988; Gepts y Debouck, 1991; Mora, 1997; Beebe et al., 2003; Šustar-Vozlič et al., 2006) Se han encontrando formas cultivadas de frijol en países como Estados Unidos de Norteamérica, México, Perú, Chile, Argentina y Centroamérica; sin embargo, esta distribución no implica una unidad morfológica ya que tienden a mostrar diferencias en 7.

(28) CENTRO DE INVESTIGACIONES AGROPECUARIAS Efecto de especies de plantas y ozono (O3) sobre Zabrotes subfasciatus (Boheman dependencia de las regiones y de acuerdo con las características ancestrales y adaptativas. Desde México hasta el norte del Perú las semillas tienden a ser de tamaño pequeño y redondeadas, en cambio desde el sur de Bolivia hasta Argentina son de mayor tamaño y paralelepípedas. (Kaplan y Kaplan, 1988; Gepts y Debouck, 1991, Mora, 1997) El fríjol, término más difundido con el que se le conoce, también es conocido como fréjol, feijão, alubia, judías, entre otros (Gepts y Debouck, 1991). Actualmente existen diversas variedades comerciales; sin embargo, MINAGRI (2010) refiere que en Cuba las más cultivadas son ICA Pijao, BAT 482, Velasco Largo entre otras. Las actuales variedades comerciales de frijol común muestran una amplia gama de características morfológicas y agronómicas (Voysest y Dessert, 1991). Estas diferencias son útiles en programas de mejoramiento para seleccionar las plantas apropiadas según las necesidades de los diferentes países en los que se tienen en cuenta las preferencias del consumo de la población según el Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT, 1982). 1.1.3 Pérdidas post-cosecha provocadas por plagas de almacén Para lograr la seguridad alimentaria se deben tener en cuenta la producción y post-cosecha de alimentos. Ambas son de igual importancia siempre y cuando se considere que un sistema de operaciones de post-cosecha manejado adecuadamente permite tener acceso a los alimentos producidos por parte del consumidor. Las pérdidas post-cosecha de granos y cereales alimenticios en el mundo en desarrollo, se calcula en un 25 %, lo que significa que la cuarta parte de la producción no llega al consumidor y se pierden para siempre los esfuerzos y recursos económicos del proceso productivo. (FAO, 1993 citado por Permuy, 2008) La conservación y protección de los granos almacenados constituye una necesidad alimentaria social y económica (FAO, 2003). Fuentes de la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) estiman que con las pérdidas globales de los granos durante el período post-cosecha se puede alimentar a más de 130 millones de 8.

(29) REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA Roberto Valdés Herrera personas (Cuba, 2006). En América Latina se reportaron pérdidas de post-cosecha de 16 % por almacenamiento inadecuado. Los daños causados por aves, roedores, insectos y hongos, alcanzaron el 27 % para maíz y 23 % para frijol común. (Cuba, 2006 y Permuy, 2008) Las altas temperaturas y humedad de los granos, junto con el agrupamiento de estos en el período de almacenamiento, proporcionan condiciones que aceleran el desarrollo de los gorgojos. Estos insectos pueden alcanzar poblaciones de gran cuantía en silos o almacenes que no son revisados periódicamente, encontrándoles en conductos de ventilación, equipos utilizados para mover el grano y semillas descartadas como basura. (Krischik y Burkholder, 1997) El problema del deterioro y las pérdidas de las cosechas es de particular importancia para los agricultores de subsistencia, ya que su producción forma parte de los alimentos básicos que consume la familia durante todo el año. Además la parte no consumida la comercializan para adquirir otros productos que les son indispensables para su vida cotidiana. (FAO, 2009) Estudios realizados en América Central vinculan el 70 % de los granos que se malogran en la etapa de almacenamiento, al ataque de cerca de cien especies de insectos, dentro de los cuales se mencionan a los gorgojos como plagas de importancia económica (Cuba, 2006; FAO, 2006). Los efectos principales del ataque de insectos a los granos almacenados están dados por la pérdida del peso del producto (encubierta a veces por los cambios del contenido de humedad), la disminución del poder germinativo de la semilla y el aumento de la temperatura por la densidad de población (lo que produce humedad en el grano y facilita la infestación por hongos), además de producir pérdidas en su valor nutritivo, sabor y olor. (FAO, 2005) Son varias las especies de insectos que atacan los granos almacenados, sin embargo muchas de ellas provienen de otros productos que se almacenan como maíz, sorgo y arroz,. 9.

(30) CENTRO DE INVESTIGACIONES AGROPECUARIAS Efecto de especies de plantas y ozono (O3) sobre Zabrotes subfasciatus (Boheman por lo que en general no alcanzan a producir pérdidas importantes en los granos de leguminosas. (Schoonhoven et al., 1988) Los gorgojos más importantes en el período post-cosecha son Acanthoscelides obtectus Say; Callosobruchus maculatus F. y Zabrotes subfasciatus (Boheman) (COSUDE, 2004 y FAO, 2005). No obstante, Z. subfasciatus es considerada la plaga más importante y severa que afecta los frijoles almacenados en América Central (Alexandre, 2001; COSUDE, 2004; FAO, 2006; Valencia, 2006). Este gorgojo es capaz de provocar grandes pérdidas económicas que oscilan entre un 9 a un 20 % del producto cosechado, aunque alcanza valores superiores en áreas tropicales y subtropicales (COSUDE, 2004; FAO, 2005). Los climas regularmente húmedos y calientes favorecen el desarrollo de la especie en los productos almacenados. (FAO, 2005) El riesgo de ataque por los brúchidos es considerado la razón principal para no almacenar el grano por elevados períodos de tiempo (Schoonhoven, 1976). El almacenamiento en lugares no adecuados, hasta por 6 meses, conlleva al deterioro del grano (pérdidas del 40 % en el peso de las semillas y el 80 % del total de las semillas), lo cual lo cataloga como no apto para el consumo humano o animal. (Cardona, 1994) Los daños causados por estos insectos se pueden clasificar en daños por cantidad (números de semillas dañadas) y daños por calidad (granos contaminados de excrementos o de cuerpos de los mismos insectos). (Schoonhoven et al., 1988) 1.2. Generalidades sobre Z. subfasciatus. Z. subfasciatus, comúnmente conocido como gorgojo pinto del frijol, es la plaga más importante del frijol almacenado en las regiones tropicales (Schoonhoven, 1976; Schoonhoven et al., 1988). Se encuentra en altitudes inferiores a los 1000 m.s.n.m. y las hembras pegan sus huevos a la testa de la semilla. Este insecto ha sido propagado a muchos países de Europa por medio de frijoles infestados, donde ha ampliado su registro de hospedante (Meik y Dobie, 1986) atacando únicamente semilla almacenada, lo cual lo 10.

(31) REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA Roberto Valdés Herrera diferencia de A. obtectus. (Schoonhoven, 1976; Schoonhoven et al., 1988; Aparecida, 2001; Valencia, 2006) Zabrotes subfasciatus (Boheman) pertenece al orden Coleoptera, este insecto anteriormente ubicado en la familia Bruchidae (Tribelli y Velázquez, 1985; Herford, 1935 citado por OIRSA, 2005) presenta la siguiente ubicación taxonómica según Kingsolver (2004); GRIN (2005); Sperandio y Zucoloto (2009); PESI (2012); ITIS taxonomy (2012); MEROPS (2012) y PaDIL (2012): Reino: Animalia Phylum: Arthropoda Subphylum: Hexapoda Clase: Insecta Subclase: Pterygota Infraclase: Neoptera Order: Coleoptera Suborder: Polyphaga Infraorder: Cucujiformia Superfamilia: Chrysomeloidea Familia: Chrysomelidae Subfamilia: Bruchinae Género: Zabrotes Especie: Zabrotes subfasciatus (Boheman) Es un gorgojo originario de las regiones tropicales y subtropicales de América Central y del Sur, donde tiene como hospedante a plantas silvestres del género Phaseolus (Bonet et al., 1987). Bruner et al. (1975) afirman que Z. subfasciatus llegó a Cuba procedente de México en granos de frijoles infectados. Este insecto no se considera una plaga de importancia económica en el campo (Valencia, 2006) debido a que necesita semillas de fríjol descubiertas para poner sus huevos porque cuando son puestos sobre las vainas, las larvas emergen pero mueren rápidamente al no penetrar en el interior de la semilla. La verdadera importancia del insecto se encuentra en los 11.

(32) CENTRO DE INVESTIGACIONES AGROPECUARIAS Efecto de especies de plantas y ozono (O3) sobre Zabrotes subfasciatus (Boheman granos almacenados de frijol común (P. vulgaris), frijol lima (P. lunatus), soya (Glycine max L.) y de algunos cereales almacenados, donde se desarrollan y se encuentran protegidos de los enemigos naturales. (INTA, 2006) El 84 % de las plantas hospedantes conocidas de Z. subfasciatus son leguminosas, el porcentaje restante se encuentra en plantas de la familia Palmae, Convolvulaceae, Malvaceae, entre otras (Johnson, 1970). Cárdenas et al. (2008) refiere que las hembras de este insecto prefieren granos de fríjol común para poner los huevos. Según Carvalho y Rossetto (1968), Z. subfasciatus tiene poca capacidad de dispersión y ataca exclusivamente frijoles almacenados. No obstante, la especie ha sido propagada a muchos países de Europa por medio de granos infestados, donde tiene ocasionalmente ampliado su registro de hospederos, convirtiéndose en una plaga seria de otras leguminosas. (Meik y Dobie, 1986) Z. subfasciatus es considerado el menor brúquido que infecta los granos almacenados debido a que solamente mide de 2 a 3 mm de longitud. Esta especie infecta los granos almacenados de leguminosas si no existen factores climáticos limitantes (Ferreira, 1960; King y Saunders, 1984; FAO, 2006). Todo el estado larval del insecto ocurre dentro de un único grano, y por tanto este es la única forma de alimentación (Credland y Dendy, 1992). Labeyrie (1981), Credland y Dendy (1992) refieren que las hembras pueden depositar los huevos en las semillas almacenadas, atacar las semillas de vainas de leguminosas parcialmente dehiscentes o que se encuentren dañadas por insectos fitófagos. Al contrario de muchos brúquidos, las hembras no fijan los huevos en las vainas, pues para ponerlos necesitan estar en contacto con las semillas. (Pimbert y Pierre, 1983; King y Saunders, 1984) 1.2.1 Características biológicas de Z. subfasciatus INTA (2006) y Valencia (2006) refieren que la especie presenta dimorfismo sexual, siendo las hembras más grandes que los machos. La hembra pone y adhiere fuertemente los huevos en la superficie del grano en grupos de 2, 3, 4 o más huevos, mientras les protege 12.

(33) REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA Roberto Valdés Herrera individualmente con una sustancia excretada a la hora de la puesta que lo fija firmemente al fríjol. El huevo parece vulnerable al daño físico pero esto es insignificante debido a que las larvas eclosionan rápidamente. (Southgate, 1979; King y Saunders, 1984; Taitella et al., 2003) Después de la eclosión las larvas penetran directamente en el grano sin salir al exterior donde se desarrollan hasta formar un orificio de salida en la cutícula del grano. Los adultos al emerger no necesitan alimentarse para reproducirse, por lo que la hembra determina la cantidad de recursos disponibles para cada uno de sus descendientes, aunque pueden alimentarse del néctar de las flores. (Dendy y Credland, 1992) El número promedio de huevos por grano es de 1,94 ± 1,17, no obstante se pueden encontrar desde 1 hasta 10 huevos sobre cada semilla, pero el 96,3 % de los granos contiene hasta cinco huevos. La fecundidad media de Z. subfasciatus es de 38,13 ± 9,63 huevos por hembra (Taitella et al., 2003). Moya (2006) refiere que el promedio de huevos puestos por una hembra, a temperatura ambiente, es de 36 huevos. La larva es blanca con la cabeza de color pardo, pasa por cuatro instares larvales y forma cavidades dentro del grano, donde pasará al estado de pupa (Zacher, 1930; Steffan, 1946; citados por Rodríguez, 2000). La larva, antes de transformarse en pupa prepara el agujero por donde emergerá el adulto; las pupas son blancas e inmóviles. (COSUDE, 2005; FAO, 2005) El adulto es de cuerpo ovoide con excepción de la base de las antenas y el ápice de los tarsos. La hembra es de color negro con cuatro manchas de color cremoso en los élitros. El protórax es casi semicircular, redondeado en el frente. El fémur posterior carece de dientes y en el extremo apical de la tibia tiene dos espinas. El macho es de color pardo y su tamaño es menor al de la hembra. El adulto mide de 1,8 a 2,5 mm de largo. (OIRSA, 2005). 13.

(34) CENTRO DE INVESTIGACIONES AGROPECUARIAS Efecto de especies de plantas y ozono (O3) sobre Zabrotes subfasciatus (Boheman Pajni y Jabbal (1986) y Taitella et al. (2003) refieren que la longevidad de los adultos es de 9,4 ± 1,54 días para las hembras y 13,3 ± 2,51 días para los machos; su ciclo evolutivo es de 28,9 ± 8,5 días; aunque puede variar si los adultos se alimentan. Según Alexandre (2001) el tiempo de vida medio del adulto es de 13,8 días para el macho y 10,9 para la hembra en condiciones de laboratorio, donde el ciclo completo es de 26 días. Si la temperatura disminuye, el período para su desarrollo se alarga (a 20 °C su ciclo es de 100 días). Resisten una temperatura máxima de 37,5 °C y una mínima ligeramente inferior a 20° C. (Tribelli y Velázquez, 1985) Pajni y Jabbal (1986) observaron que los machos y las hembras a 30 ºC y una humedad relativa del 70 % son capaces de copular después de una hora de emerger de los granos, y las hembras comienzan a ovopositar de 2 a 30 horas después de la cópula. El período de prefecundación es de 1,2 ± 0,71 días y de 1,2 ± 1,10 días pos-fecundación antes de poner los huevos. (Taitella et al., 2003) Alexandre (2001) refiere que las hembras después de comenzar a poner los huevos y ser privadas del hospedante durante cinco días, reabsorben los huevos, perdiendo la capacidad de ponerlos sobre las semillas. 1.2.2 Medidas de control En la actualidad son muchas las medidas utilizadas para controlar las plagas de los granos almacenados. Algunas de estas medidas son: la utilización de locales de almacenamiento adecuados, la limpieza periódica de los mismos, el almacenaje del producto de manera que facilite los muestreos, la inspección periódica, y como medida correctiva: el uso de insecticidas, ampliamente utilizados en el control de estas plagas. (CENIAP, 1988) Según Maes (2005) un control biológico eficaz y sencillo es poner al sol los granos cerca de un nido de hormigas bravas (Solenopsis geminata F.), ya que estas se llevarán con prioridad los insectos adultos y los granos con larvas adentro. Otro control se puede obtener mediante la acción de algunos parasitoides, principalmente avispas betilidos (Dibrachys cavus 14.

(35) REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA Roberto Valdés Herrera (Walker), Holepyris sylvanidis (Brethes), Cephalonomia tarsalis (Ashmead)); Pteromalidos (Anisopteromalus calandrae (Howard), Choetopsila elegans (Westwood), Meraporus requisitus (Tucker), Zatropis incertus (Ashmead)). La medida de control más utilizada es la aplicación de insecticidas, utilizando para ello los piretroides y los organofosforados; que son insecticidas muy eficaces en estas condiciones (CENIAP, 1988; Schwartz et al., 2003; ATSDR, 2003 y Cuba, 2006). Maes (2005) refiere que actualmente esta plaga se controla de manera convencional con la utilización de fosfamina, aunque solo elimina los adultos, lo que unido a la condición de grano almacenado para alimento, ha hecho que se busquen nuevas alternativas en este sentido. (Farrera, 2004; EUFIC, 2005; FAO, 2005) Otro método de control utilizado es el físico, que se realiza cuando se remueven las semillas al sol, lo que provoca la muerte de insectos adultos y evita el desarrollo de hongos (mohos) sobre las heces de estos insectos (Nicaragua, 2006). A nivel de almacenes comerciales o industriales, mantener los granos en temperaturas inferiores a 10 °C brinda un control eficaz de la plaga. La tierra de diatomeas tiene un gran potencial como protector de granos. No es tóxico, proporciona una buena protección cuando el grano se almacena adecuadamente, y se puede separar fácilmente de él, y posiblemente reciclarse en los contenedores de almacenamiento. Entre los factores importantes a considerar cuando se utiliza tierra de diatomeas para la protección del grano están: la cantidad utilizada, el tipo de grano, el tipo de insecto a controlar, los niveles de humedad, la temperatura, y la longitud de almacenamiento. El tipo de grano almacenado es importante porque la diatomita no se adhiere tan bien al maíz como lo hace a otros granos. (Quarles, 1992) En los últimos años se han comenzado a utilizar medios de control biológicos como la aplicación de Beauveria bassiana (Bals.) Vull. y residuos de plantas que presenten olores. 15.

(36) CENTRO DE INVESTIGACIONES AGROPECUARIAS Efecto de especies de plantas y ozono (O3) sobre Zabrotes subfasciatus (Boheman fuertes y penetrantes, las que tienen efectos alelopáticos sobre los adultos del insecto. (Rodríguez y López, 2001; CENTA, 2005) En Cuba constituye una necesidad reducir las pérdidas ocasionadas por Z. subfasciatus en los granos almacenados. Esta plaga se controla de manera convencional con la utilización de fosfamina, insecticida muy eficaz en estas condiciones (ATSDR, 2003 y Cuba, 2006), pero la necesidad de reducir las pérdidas ocasionadas por los insectos plaga en almacenes, silos, instalaciones industriales y en la transportación de alimentos, en nuestro país, sin el uso del Bromuro de metilo, condujo al desarrollo de un trabajo conjunto de varias instituciones, en el cual se abordaron cinco componentes fundamentales: . Establecimiento de un conjunto de controles, medidas, regulaciones y acciones. oficiales a través de la Operación Puerto-Transporte-Economía Interna. . Desarrollo de un programa de capacitación teórico-práctico en la implementación del. MIP y asesoría especializada en ácaros, insectos, roedores, hongos, micotoxinas y uso de fosfina. . Desarrollo a nivel de base de alternativas sostenibles al uso de Bromuro de metilo.. . Distribución a las brigadas de fumigación, de equipos y suministros necesarios para. garantizar buenas prácticas de fumigación. . Asimilación del programa de MIP en todas las unidades de almacenamiento de. alimentos del país. Este conjunto de acciones ha conducido a la reducción de las pérdidas por plagas en almacenamiento (CNSV, 2008); no obstante, no se menciona el uso del ozono y de polvos de especies botánicas como alternativas para el control de estas plagas, a pesar de que los mismos han sido utilizados con resultados prometedores en países como Brasil, México y Chile. (Weaver & Subramanyan, 2000). 16.

(37) REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA Roberto Valdés Herrera Una nueva alternativa de control de plagas en los granos almacenados es el uso del ozono. Méndez et al. (2003) refieren que este gas puede ser utilizado para eliminar los insectos sin dañar las características nutricionales de granos y cereales como trigo, sorgo y arroz; además, no daña el medio ambiente cuando son sometidos a un tratamiento con 50 ppm durante 30 días. 1.3. Alelopatía. Putnam (1988) refiere que el estudio de las capacidades alelopáticas se ha convertido en una práctica común con sólidos fundamentos científicos debido al fuerte desarrollo que ha experimentado en los últimos tiempos. Actualmente se ha investigado que no solo por la competencia existente entre las plantas, sino también por la acción alelopática que ejercen entre ellas, muchas malezas como Sorghum halepense (L.) Pers., Cyperus rotundus (L.) y Cynodon dactylon (L.), entre otras, afectan la germinación y el desarrollo de muchas plantas cultivables. (Pereira y Braga, 1990) 1.3.1 Modo de liberación de las sustancias alelopáticas Harborne (1999) y Sampietro (2003) coinciden en que los aleloquímicos sintetizados y almacenados en células de las plantas son liberados al entorno en respuesta al estrés que se le imponga. La forma en que se libera un agente alelopático depende de su naturaleza química, aunque existen cuatro formas fundamentales de liberación de los aleloquímicos: volatilización, lixiviación, exudados radicales y la descomposición de los residuos vegetales. 1.3.2 Algunos factores que influyen en el fenómeno alelopático Bowen (1991) citado por Puente (1998), refiere que la concentración de las sustancias aleloquímicas es muy importante para que se produzcan efectos alelopáticos. Las actividades de los compuestos aleloquímicos constituyen una respuesta dependiente a la concentración de estos. La respuesta es de estimulación o atracción, con bajas concentraciones, pero al incrementarse estas se produce inhibición o rechazo. (Lovett, 1989; citado por An et al., 1998). 17.

(38) CENTRO DE INVESTIGACIONES AGROPECUARIAS Efecto de especies de plantas y ozono (O3) sobre Zabrotes subfasciatus (Boheman Blum et al. (1992); citados por Hernández (2004) señalan tres factores fundamentales que influyen directamente en el fenómeno: la sensibilidad de la especie, la liberación de toxinas al medio y la actividad e interacciones bióticas y abióticas que ocurren con las toxinas (microorganismos, temperatura, etc.). No obstante, Alderéz (1996) citado por Puente (1998) refiere que todo fenómeno alelopático, de cualquier naturaleza, ejerce su efecto como tal si se cumplen dos condiciones: 1. Que exista suficiente cantidad o concentración del compuesto alelopático. 2. Que el aleloquímico entre en contacto o interactué con el organismo susceptible. 1.3.3 Principales aplicaciones de la alelopatía en la agricultura Las investigaciones contemporáneas tienden a exponer el contexto de alelopatía, incluido en las interacciones entre plantas y animales superiores. No obstante la alelopatía está vinculada con la comunicación química entre plantas, y entre plantas y otros organismos. Esta comunicación contribuye a la defensa de las plantas debido a que estos compuestos pueden tener efecto insecticida, herbicida, nematicida, fungicida, entre otros. (Lovett y Ryuntyu, 1992; Colombia, 2005) 1.3.4 Efecto insecticida La actividad orgánica de algunas plantas se ha aprovechado para su aplicación como insecticidas botánicos (fitoinsecticidas). Los metabolitos secundarios de plantas con efectos insecticidas, pueden actuar como inhibidores de la alimentación de los insectos y de la síntesis de quitina; además pueden afectar el crecimiento, el desarrollo, la reproducción y el comportamiento de estos organismos. (Guisaza, 2001) Este mismo autor refiere que a través de los tiempos, en el desarrollo de la agricultura se han utilizado diversos extractos de plantas con efecto insecticida, pero sin duda uno de los más importantes ha sido el extracto de Piretro, obtenido de flores secas de margarita (Chrysanthemum cinerariaefolium Benth. & Hook), cuyos componentes activos son piretrinas, cinerinas y jasmolinas. 18.

(39) REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA Roberto Valdés Herrera Según Colombia (2005) existen numerosas plantas que pueden ser utilizadas por su efecto insecticida. Así, plantas como la adelfa (Nerium oleander L.), ajo (Allium sativum L.), cebolla (Allium cepa L.), ajo puerro (Allium porrum L.), eucalipto (Eucaliptos sp.) y el nim (Azadirachta indica A. Juss.) contienen aleloquímicos en concentraciones tales que les confieren propiedades insecticidas contra pulgones, moscas blancas, chinches y larvas de lepidópteros. Algunas plantas invasoras como el paraíso (Melia azedarach L.) (Angiosperma; Meliaceae) (Puentes, 2005) presentan efectos insecticidas y son utilizadas en el control de numerosas especies de insectos. Los principios activos que esta planta presenta son las saponinas y alcaloides neurotóxicos (azaridina). (González, 2001; Argentina, 2005; Instituto Hórus, 2005; Renate, 2005) Una de las plantas más utilizadas en el mundo para controlar insectos es el nim (Azadirachta indica Juss.) (Meliaceae) (Puentes, 2005). Las semillas de este árbol poseen un 20 % de aceite; y de éste, el 2 % está formado por compuestos activos de alto potencial para la fabricación de productos farmacéuticos, insecticidas y jabones (AUPEC, 2005). Según Biswas et al. (2002) el azadiractín ha sido identificado como uno de los principales compuestos activos de la planta. Esta sustancia actúa sobre los insectos repeliéndolos, inhibiendo su alimentación e interrumpiendo su crecimiento, metamorfosis y reproducción. (NRC, 1992 citado por Stoney y Hughes, 1998) El anamú (Petiveria alliacea L. (familia: Phytolaccaceae)) (Greuter, 2002) es usado como repulsivo de insectos, nematicida y garrapaticida. El trisulfuro de dibenzylo, uno de los compuestos en las raíces de la planta, manifiesta sus potencialidades como insecticida al lograr realizar un control eficiente de Cylas fornicarius var. elegantulus e Hypothenemus hampei (CORNELL, 2005; Da Ponte et al., 1996).. 19.

(40) CENTRO DE INVESTIGACIONES AGROPECUARIAS Efecto de especies de plantas y ozono (O3) sobre Zabrotes subfasciatus (Boheman En Colombia las mentas pueden ser utilizadas para controlar hormigas, debido a los principios activos que contiene, los cuales actúan como repelente de estos insectos (Colombia, 2006). Aunque según Mejías (1995) el extracto de hierba buena actúa también como repelente de áfidos; mientras que Vergel et al. (2006) exponen que puede ser utilizado en el control del trips de la cebolla (Trips tabaci Lindeman), siendo sus principales ingredientes activos el mentol (50-86 %), el menteno y el felandreno. (INCCA, 2005) Las maderas de algunas plantas, como la del sasafrás (Bursera graveolens Triana & Planch), al ser quemadas emiten vapores que repelen los insectos (Ecuador, 2005). No obstante, otras maderas, como la de los eucaliptos se pueden utilizar en la agricultura, convertidas en ceniza y mezcladas con agua, para controlar las moscas minadoras que afectan diferentes cultivos; sin disolver pueden ser utilizadas en el control de plagas de los granos almacenados. (Colombia, 2005a) 1.4. Ozono. Uso del ozono en control de plagas de almacén. La palabra ozono (O3) proviene del vocablo griego “ozein” que significa oler. Su nombre químico es peróxido de oxígeno y constituye un estado alotrópico del oxígeno (Galindo et al., 1998). Es una molécula de tres átomos de oxígeno que no es muy estable; no obstante, existe en forma natural en las altas capas de la atmósfera y fue descubierto en 1840. Se produce de manera natural de dos formas: una mediante la acción de los rayos ultravioletas sobre el oxigeno atmosférico, formando la llamada Ozonósfera o capa de ozono, y otra mediante la activación del oxigeno por descargas eléctricas de alto voltaje. El ozono es un agente oxidante (Kim et al., 1999) que inicialmente se empleó en la agricultura como germicida. (Galaxad, 2011) El ozono por sí solo tiene poca capacidad para afectar los materiales inorgánicos. La corrosión de metales como zinc, plata, aluminio, níquel, hierro y cobre se ve acelerada cuando existe ozono/dióxido de azufre. Sin embargo, por sí solo, parece tener poco efecto en la corrosión de metales. (Health-Canadá y Environment-Canadá, 1999) 20.

(41) REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA Roberto Valdés Herrera La aplicación de ozono en la conservación de alimentos se debe a la creciente preocupación por el uso excesivo de pesticidas para controlar las plagas de almacén y la resistencia de estas a los productos químicos (Vijay, 2012). El ozono puede ser aplicado mientras la mercadería está almacenada, puesto que el gas, después de reaccionar oxidando al contaminante, en la mayoría de los casos recupera la forma de oxígeno. (Seminario et al., 2009) Este gas es un poderoso agente oxidante que puede ser generado a través de un proceso de descarga eléctrica (Kim et al., 1999). Se obtiene in situ con el empleo de equipos generadores a partir de aire u oxígeno, no presenta inconvenientes de almacenamiento y transportación, y no deja residuos (Pereira et al., 2008); de esta forma su utilización se torna atrayente en el control de insectos y hongos en granos almacenados, descartando el uso de las necesidades de manipulación y almacenamiento de recipientes con productos químicos. (Kells et al., 2001; Méndez et al., 2003) Según Arnal et al. (2005) el uso del ozono permite la conservación de los granos, ya que evita la proliferación de hongos en los lugares de almacén debido a la alta humedad. La aplicación de ozono en granos ya sea en fase húmeda o seca permite la descontaminación de hongos, levaduras, bacterias y sus toxinas. El ozono no es selectivo y por lo tanto no genera cepas resistentes. El tratamiento previo al almacenaje en silos bolsas reduce el deterioro por microorganismos en el almacenaje y descontamina la superficie de granos de residuos de plaguicidas. También tiene efecto secante, por lo que es posible usarlo en secado estático de cereales y oleaginosas, con un costo inferior al secado convencional. Dada la carga positiva de los microorganismos patógenos, el ozono es atraído hacia ellos destruyéndolos de forma casi inmediata. El alto poder oxidante del ozono elimina parásitos, virus, bacterias, hongos, mohos, esporas y otros muchos contaminantes en segundos. Según la FDA (organismo regulador de alimentos y medicamentos en América) el ozono. 21.

(42) CENTRO DE INVESTIGACIONES AGROPECUARIAS Efecto de especies de plantas y ozono (O3) sobre Zabrotes subfasciatus (Boheman acaba con el 99,9992 % de todos los patógenos conocidos cuando se insufla en agua. El ozono es el desinfectante más potente que se conoce, que además no deja residuos tóxicos, puesto que se descompone en oxígeno y agua, o en dióxido de carbono en el aire. (Gómez, 2007) Según Casini y Santajuliana (2009) el ozono puede eliminar los insectos sin dañar la calidad de los granos o los alimentos tratados y ni el medio ambiente. El reemplazo de productos químicos para el control de insectos es imperativo debido a la insecto resistencia y a la condición de grano almacenado como alimento. En la Universidad de Purdue (EE.UU.) se han realizado investigaciones mediante el empleo de tratamientos con ozono para el control de insectos en granos de arroz, maíz, trigo y soja, determinando que el gas no causa daño a la calidad culinaria y/o industrial de los granos que han sido tratados. (Casini y Santajuliana, 2009) El tratamiento de ozono incluye dos aplicaciones. En la primera el gas se mueve lentamente a través de la masa de granos y reacciona con las impurezas de la superficie de las semillas, lo que degrada muy rápidamente al ozono. En la segunda aplicación el ozono se mueve muy rápidamente debido a que la superficie está limpia y al interactuar con los insectos los elimina. Concentraciones de ozono de 50 ppm son necesarias para esta tarea. (Casini y Santajuliana, 2009) Méndez et al. (2003) no refieren efecto negativo en las características nutricionales del trigo y el arroz cuando fueron sometidos a un tratamiento con 50 ppm de ozono durante 30 días. Estudios realizados por Tiwari et al. (2010) han demostrado que el ozono es un agente natural que puede ofrecer ventajas únicas para el procesamiento de granos y hacer frente a la creciente preocupación por el uso de pesticidas dañinos. 1.5. Vigor de la semilla. Según Nobbe (1879) citado por García y Lasa (1991) algunas propiedades de las semillas, como velocidad de germinación y crecimiento de las plántulas, variaban dentro de un lote, 22.

(43) REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA Roberto Valdés Herrera fenómeno al que se le dio el nombre de “Fuerza conductora” o “Fuerza de brote”; sin embargo, el término que ha predominado ha sido el término de “vigor de nacencia”. Los ensayos de germinación son una medida reproducible de la viabilidad, que predice la emergencia en el campo de las semillas cuando estas se siembran en condiciones casi ideales. (Sherf, 1953 citado por García y Lara, 1991) La prueba de germinación es el procedimiento más ampliamente usado y aceptado como indicador de la calidad de un lote de semillas. Sin embargo, debido a que esta prueba se realiza bajo condiciones óptimas para cada especie, en la práctica ha mostrado sobreestimar el comportamiento de las semillas y resulta deficiente para discriminar lotes de semillas en relación con la rapidez y uniformidad de germinación (McDonald, 1980; Copeland y McDonald, 2001). Con el fin de superar estos inconvenientes, surge el concepto de vigor de semillas, definido como “aquellas propiedades de las semillas que determinan su potencial para una emergencia rápida y uniforme, y para el rango de condiciones de campo”. (AOSA, 1983 citado por Contreras y Barros, 2005) El vigor de las semillas, como atributo de calidad no constituye un componente inalterable, sino que sufre permanentes cambios con significado progresivamente negativo para la vida de la semilla. Estos cambios pueden ser irreversibles, y consecuentemente la recuperación completa de un estado inicial de alto vigor es improbable. (Craviotto y Arango, 2012) Los ensayos de vigor pueden ser directos o indirectos. Los métodos indirectos se dividen a su vez en fisiológicos, bioquímicos y físicos (Craviotto y Arango, 2012). Ningún ensayo de vigor contempla todos los aspectos del vigor de nacencia (Burris et al., 1969; Tekrony, 1973 y Woodstock, 1973 citados por García y Lasa, 1991), y por lo tanto se han intentado desarrollar combinaciones de ensayos que permitan una cuantificación más eficiente.. 23.

(44) 2.MATERIALES Y MÉTODOS.

(45) 2.. MATERIALES Y MÉTODOS. Los experimentos se llevaron a cabo en el Centro de Investigaciones Agropecuarias (CIAP), el Instituto de Biotecnología de las Plantas (IBP), ambos ubicados en la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas, almacenes del Ministerio de Comercio del Interior (MINCIN) del municipio de Placetas, en locales de almacenamiento de pequeños agricultores de Villa Clara y en áreas de la Cooperativa de Créditos y Servicios (C.C.S.) “21 de Septiembre”, entre los meses de diciembre de 2008 a junio de 2012. Se tomaron 30 parejas de insectos adultos de Zabrotes subfasciatus (Boheman) (Coleoptera; Chrysomelidae) provenientes de una cría sucesiva del laboratorio de Patología de Insectos en granos de fríjol común (Phaseolus vulgaris L.). Los insectos fueron colocados en frascos de cristal de 2 L de capacidad, provistos de una tela antiáfidos que facilita la aireación, según lo recomendado por Schoonhoven et al. (1988), y se les suministraron semillas de fríjol común (Phaseolus vulgaris L.) variedad Mulangri-112 con vistas a lograr su multiplicación, por la tecnología de Singh et al. (1979). Siguiendo la metodología referida por Rodríguez et al. (2000), cada tres meses se introdujeron 10 parejas de insectos adultos, de nuevas crías procedentes de semillas de frijol común infestadas por Z. subfasciatus, con vista a conservar la heterocigosis. Para ello se colectaron insectos en su estado adulto provenientes de granos almacenados en la Estación Experimental “Álvaro Barba Machado”, de las cámaras climatizadas del CIAP y de granos almacenados por pequeños agricultores del municipio de Santa Clara. Los insectos colectados fueron colocados por parejas en tubos de ensayo que contenían 10 semillas de frijol común, hasta la muerte de los individuos. Posteriormente, las semillas infestadas se colocaron en placas de Petri de 9 cm de diámetro. Al emerger los adultos de la nueva generación, se colocaron en frascos de cristal de 2 L de capacidad junto a adultos emergidos de crías sucesivas en laboratorio (30 parejas), y se les suministraron semillas de P. vulgaris var. Mulangri-112 que no estuvieran tratadas con productos. 24.

(46) Roberto Valdés Herrera MATERIALES Y MÉTODOS Para los experimentos fueron seleccionados insectos adultos tomados, de forma aleatoria, de una muestra de la población. La cantidad de insectos a utilizar en cada experimento varió según las necesidades y los requisitos de cada investigación. En cada caso se utilizaron insectos de dos días de emergidos, según lo recomendado por Barbosa et al. (2000), Aparecida (2001) y Rodríguez y López (2001). La identificación de hembras y machos se realizó mediante el dimorfismo sexual de la especie. (Valencia, 2006) 2.1. Preferencia y desarrollo del gorgojo del frijol (Zabrotes subfasciatus Boheman) a granos almacenados. En los experimentos realizados se utilizaron 3 kg de semillas sanas por especie, previamente seleccionadas de granos de las especies Canavalia (Canavalia ensiformis L.), frijol común (P. vulgaris), lenteja (Lens esculenta L.) y chícharo (Pisum sativum L.). Las semillas que presentaron malformaciones o daños provocados por insectos o ratas fueron descartadas de los experimentos. Las semillas sanas fueron almacenadas de forma independiente, en frascos de cristal transparente de 1 L de capacidad, que se sellaron para evitar su infestación por insectos. Los frascos con semillas que mostraron presencia de infestaciones por plagas en su interior, en un período de 1 mes, fueron descartados para el montaje de los experimentos. 2.1.1. Preferencia y atracción para la puesta de huevos de Z. subfasciatus. En la determinación de la preferencia y atracción para la puesta de huevos del insecto frente a diferentes granos almacenados, hospedantes de Z. subfasciatus (tabla 1) se siguió la metodología referida por Oriani et al. (1996), Lara (1997), Mazzonetto & Boiça Jr. (1999) y Mazzonetto (2002). Para ello se utilizaron placas de Petri de 17,5 cm de diámetro y 2,5 cm de altura, conteniendo en su interior recipientes de 2 cm de diámetro y 1 cm de altura, colocados en la periferia al azar según los puntos cardinales, equidistantes uno de otro. En cada uno de los recipientes se colocaron 1,5 g de semillas de uno de los granos, de forma independiente. Posteriormente se montaron dos ensayos; en el primer ensayo se colocó una. 25.

(47) CENTRO DE INVESTIGACIONES AGROPECUARIAS Efecto de especies de plantas y ozono (O3) sobre Zabrotes subfasciatus (Boheman hembra de Z. subfasciatus en el centro de la placa mientras que en el segundo ensayo se colocaron tres parejas de insectos adultos. Cada una hora se anotó la posición del insecto sobre las semillas en el primer ensayo y el porcentaje de insectos sobre cada grano en el segundo ensayo, en aras de determinar la atracción de los insectos. A las 30 horas se retiraron los insectos de los respectivos recipientes y se procedió a contar el número de huevos puestos sobre las semillas de cada grano. El experimento se conformó de 30 réplicas. Tabla 1. Granos utilizados en la determinación de la preferencia para la ovoposición de Z. subfasciatus Nombre Nombre Científico Familia Variedad Color de la Vulgar testa Canavalia Canavalia ensiformis L. Fabaceae Blanco. Frijol común. Lenteja Chicharo. Phaseolus vulgaris L.. Lens culinaris L. Pisum sativum L.. Fabaceae. BAT 304 Guamá 23 BAT 482 BAT 93 Velasco largo. Fabaceae Fabaceae. Negro Jaspeado Blanco Beige Rojo Pardo Amarillo. Al emerger los adultos de las semillas, se tomaron al azar 3 hembras y 3 machos que se colocaron en una placa de Petri de 9 cm de diámetro con semillas de la misma especie de grano, donde permanecieron por espacio de 15 días. Después de ese período de tiempo se procedió al conteo de huevos fértiles e infértiles puestos sobre las semillas. 2.1.2. Longevidad y ovoposición de Z. subfasciatus sobre frijol común. Cinco variedades de P. vulgaris de superficie del grano lisa (tabla 2) fueron utilizadas para proveer a Z. subfasciatus de semillas hospedantes, de forma independiente. Se siguió la metodología referida por Aparecida (2001), para ello se colocaron los insectos sobre las semillas hasta que murieron. En el montaje del ensayo, se utilizaron placas de Petri de 9 cm de diámetro por 1 cm de altura, se colocaron 10 semillas de una variedad de frijol en el interior de cada placa (una variedad por placa, de forma independiente) y una pareja de insectos. Las placas fueron colocadas en una incubadora Blue Line de procedencia 26.