FONAIAP   DIVULGA  No.  63                                                                                                                Julio-Septiembre   1999

Nematodos entomopatógenos: 

1. Generalidades

Ligia Carolina Rosales, Zoraida Suárez H, Ramón Nava, Víctor Tellechea.

Investigadores. FONAIAP. Centro Nacional de Investigaciones Agropecuarias. 
Departamento de Protecciól Vegetal. Laboratorio de Nematología. 
Apartado 4653 Maracay2105. Estado Aragua

El  conocimiento que se tiene en el país con respecto a los nematodos  entomopatógenos y su uso, es escaso. Este  trabajo pretende hacer una síntesis de algunos aspectos de importancia, que permitan al lector introducirse en el tema. Más que una aplicación inmediata de esta tecnología, podrá usarse como material de referencia o consulta en el momento que así sec requerido. En esta primera parte se presentan la clasificación, morfología, ciclo de vida comportamiento y cría masiva. En la según da parte de este trabajo se tratará lo referente a su uso práctico en el control de insectos plaga. 

Aspectos generales 

      El control moderno de insectos cada día se aleja más del uso bien continuo de lo! plaguicidas sintéticos, a favor del manejo integrado de plagas. Los efectos adversos del uso indiscriminado de los insecticidas químicos ha creado una situación, en la cual los insecticidas biológicos surgen como una alternativa promisoria. Actualmente se re quiere de productos químicos seguros a ambiente, con baja toxicidad, corta persistencia en el suelo y baja movilidad para prevenir la contaminación de las aguas subterráneas. 

      Estos requisitos han disminuido la oportunidad de encontrar nuevos como puestos y han incrementado los costos de desarrollo de nuevos productos, especial mente relacionados con la investigación en  toxicología y seguridad. En el caso de plagas del suelo, el problema es más grave aún, ya que para alcanzarlos el componente químico debe aplicarse con agua en e suelo, lo que incrementa la probabilidad de contaminación de las aguas subterráneas.

       Así surge la patología de insectos, que es la ciencia que estudia las enfermedades de los insectos, utilizándolas para el control de insectos-plaga o con el objetivo de controlarlas si éstas ocurren en insectos útiles El control microbiano es la principal meta de la patología de insectos y representa un área del control biológico de insectos. Este  método de control consiste en usar racional mente los patógenos para mantener a Ia plaga en un nivel que no cause daño económico. Los insectos pueden ser atacados por  virus, bacterias, hongos, protozoarios y nematodos. En este último caso, se les denomina nematodos entomopatógenos, los cuales están siendo usados para controla plagas en cultivos de alto valor comercial y podrán ser usados muy pronto a gran escala en programas de manejo integrado, o en  pequeñas plantaciones comerciales, granjas y sistemas de agricultura sustentable.

        Los nematodos entomopatógenos han sido considerados como enemigos natura les y se pueden integrar a otras medidas de control, cuando esas plagas han sido ataca. das con programas o manejos en forma inadecuada. La manera de cómo estos nematodos ejercen el control es más parecido a la acción de un insecticida químico que al de uno biológico (Gaugler, 1988). 

        Los nematodos introducen una bacteria simbionte en la cavidad del insecto, la cual destruye los tejidos internos del insecto parta crear un medio favorable para alimentar se y reproducirse. Estos nematodos son los únicos patógenos de insectos con un amplio rango de hospederos que incluye a la mayo. ría de los órdenes de insectos y pueden se. multiplicados artificial mente a gran escala en medio líquido o sólido. 

       La efectividad y persistencia de los nema todos entomopatógenos depende principalmente de condiciones favorables del suelo (Gaugler, 1981; K aya, 1993). La falta de humedad, la exposición a la luz y las temperaturas extremas, constituyen los factores determinantes que disminuyen la probabilidad de éxito al usarlos. El consenso genera es que los principales factores que afectar la infectividad de nematodos entono. patógenos son: el tipo de suelo, tamaño de la partícula del suelo, potencial de humedad del suelo y temperatura. 

       Los nematodos entomopatógenos pueden ser aplicados con algunos productos químicos y así potenciar su acción, pero hay ciertos grupos químicos que reducen grandemente la virulencia de estos nematodos. Entre los más perjudiciales se puede citar el tungicida fentil-acetato, los herbicidas Alaclor y Paraquat y los insecticidas Paratión, Aldicarb, Carboturán y Metomil (Rovesti et al., 1988). 

      Por otra parte, algunos nematodos entomopatógenos poseen mecanismos de sobrevivencia que les permiten permanecer largos períodos en el ambiente: tolerancia osmótica, a las temperaturas extremas (trío y calor), a la desecación, resistencia a los plaguicidas y limitaciones de aireación (Glazer, 1996). 

Clasificación 

     Las familias más utilizadas en el control biológico de insectos, son las de la clase Adenophorea: Mermitidae y de la clase Secernentea: Steinernematidae y Heterorhabditidae. Actualmente se conocen 24 especies del género Steinernema y ocho especies del género Heterorhabditis. Los nematodos pertenecientes a la clase Adenophora durante su estado infectivo son de vida libre en el suelo o el agua. 

      La diferencia entre las familias Heterorhabditidae y Steinernematidae se puede reconocer por ciertos caracteres morfológicos evidentes, en su fase juvenil del tercer estadio (J3), como es la presencia de un diente o esclerotización en la cabeza (Figura 1 ), más o menos marcado en los Heterorhabditidae y ausente en los Steinernematidae (INRA, 1996). 

      Los nematodos entomopatógenos se caracterizan por su asociación mutualística con bacterias específicas del género Xenorhabdus y Photorhabdus para Steinernematidae y Heterorhabditidae, respectivamente (Boemare, 1996) . 

Morfología 

      Los nematodos tienen forma de gusano, muchas veces microscópicos. Pueden variar desde 2 hasta 10 m m (hembras) y de O, 1 -0,9 m m (machos). 

      La distinción entre las hembras y los machos de ambas familias consiste en un dimorfismo sexual claro, ligado al tamaño y a la forma. La presencia de una primera generación de hembras gigantes es un buen criterio para reconocer los Steinernema. 

Ciclo de vida 

       Durante el estadio infectivo o tercer esta- dio, no se alimenta y lleva en sus intestinos la bacteria mutualística. Las larvas de este estadio pueden sobrevivir largo tiempo, por- que tiene reservas de alimentos. Además poseen una doble cutícula y otras adaptaciones fisiológicas y morfológicas que ayudan a resistir condiciones adversas. 

      Los juveniles infectivos entran al insecto hospedero a través de las aberturas naturales (boca, ano y espiráculos) y penetra al hemocel. En ocasiones, pueden penetrar también a través de las áreas intersegmentales hasta el hemocel (Bedding y Molyneux, 1982). 

     Una vez en el hemocel, los juveniles liberan las bacterias, las cuales se multiplican y matan al insecto en 48 horas. Los nematodos se alimentan de las células bacterianas y degeneran el tejido del hospedero, produciendo dos o tres generaciones y emergiendo del cadáver los juveniles para buscar nuevos hospederos. Cada juvenil de Heterorhabditidae, tiene el potencial de reproducción, porque se desarrolla en un individuo hermafrodita en la primera generación. 

      Los huevos liberados por el hermafrodita, en el cadáver del insecto, se desarrollan en adultos anfimícticos (machos y hembras) que inician un nuevo ciclo de vida, mientras que los huevos que permanecen en el cuerpo del hermafrodita desarrollan juveniles infectivos (K aya, 1993).

Comportamiento 

      Los nematodos entomopatógenos poseen diferentes comportamientos de búsqueda para localizar a sus hospederos. Algunas especies, por ejemplo Steinernema carpocapsae y S. scapterisci, tienen una estrategia de "inmovilidad y espera," y tienden a permanecer cerca de la superficie del suelo, atentos para infectar insectos que se alimentan de los materiales presentes en el suelo.

       Otras especies, por ejemplo S. glaseri y Heterorhabditis bacteriophora, tienen una estrategia activa de búsqueda de sus hospederos (K aya and Gaugler, 1993). La mayoría de los nematodos con esta estrategia tienden a ser altamente móviles y responden a los estímulos químicos del hospedero y están adaptados a insectos menos móviles en el suelo. Cabe señalar que las dos estrategias representan los extremos en el comportamiento de los nematodos entomo- patógenos, pero es importante reconocer que existe un gradiente entre estos dos extremos. 

Simbiosis nematodo-bacteria 

      Los nematodos de las familias Heterorhabditidae y Steinernematidae están simbióticamente asociados con bacterias del género Photorhabdus y Xenorhabdus, respectivamente. Los juveniles infectivos o "dauer" de estos nematodos llevan las células de sus bacterias simbiontes en la parte anterior del intestino. Indepen. dientemente de la presencia de la bacteria simbiótica, los nematodos Steinernematidae desarrollan una vesícula intestinal durante la formación del estado infectivo, la cual almacena las células bacteriales. Los Heterorhabditidae no poseen esta estructura y las células de Photorhabdus spp. estár distribuidas en ellumen del intestino, a menudo rodeadas de una especie de membrana de origen desconocido (Endo y Nickle, 19911 citados por Elhers, 1996). La simbiosis mencionada es indispensable para que el insecto se enferme y muera. 

Relaciones entre los insectos y los nematodos 

      Existen muchas asociaciones entre los nematodos y los insectos, siendo las más importantes: a) forésis; b) parasitismo fa-cultativo; c) parasitismo obligado (Alves, 1986). Las relaciones hospedero-nematodo se han observado en diferentes hábitats y en ellas se ha estudiado la atracción del nematodo hacia el hospedero, las fuentes de alimentación, así como la influencia de estímulos químicos. 

      Los nematodos son atraídos hacia los insectos por la presencia de CO2' la temperatura del cuerpo del insecto, la presencia de la bacteria Xenorhabdus nematophílus, componentes fecales del insecto, el insecto hospedero y el plasma del insecto hospedero. El grado de esta atracción varía entre las especies del insecto (Figura 2). 

Cría masiva 

      Los nematodos entomopatógenos pueden ser multiplicados in Vivo en un insecto hospedero o in vitro, ya sea en un medio semisólido tridimensional o en un fermentador líquido. Todas las especies de Steinernematídae y Heterorhabdítídae pueden ser multiplicadas en insectos.

      La polilla de la cera, Gallería mellonella (L.) (Lepidóptera: Pyralidae) habita en las colmenas. Es responsable de grandes pérdidas en loS apiarios a través del mundo, causando grandes daños en climas tropicales. Bajo condiciones naturales las larvas se alimentan en los panales, donde se desarrollan hasta el estado adulto. Bajo condiciones de laboratorio las larvas son fácilmente criadas en cera y polen, y su desarrollo, que puede mostrar grandes variaciones, ha sido estudiado intensamente. La producción masiva de G. mellonella no necesita requerimientos especiales, pero se usa generalmente con fines limitados a la investigación ya microensayos. Una larva de G. mellonella puede producir hasta 200.000 juveniles infectivos de nematodos. La producción in vitro necesita tomar en consideración la asociación con la bacteria simbionte respectiva. Todos los Heterorhabditidae y los Steinernematidae pueden ser multiplicados en un medio tridimensional, el cual consiste de una esponja impregnada en un medio nutritivo. Así mismo, requiere de varios equipos como: cámara de flujo laminar, autoclave, agitador, frascos Erlenmeyer, etc.

      En este caso, debe ajustarse el método a las condiciones particulares de cada especie. Se producen grandes cantidades de nematodos, cerca de 25 millones de nematodos infectivos por Erlenmeyer, los cuales pueden ser usados en pruebas de campo o en pequeñas parcelas experimentales. En un futuro cercano, la producción por fermentación, será capaz de producir cantidades inimaginables de nematodos, los cuales podrán ser comercializados para ser aplicados en cualquier explotación agrícola. Los estudios más avanzados al respecto se encuentran en Francia y Portugal. Sin embargo, esta técnica requiere equipos muy especializados y costosos, un fermentador de 10 I puede producir diez millardos de nematodos infectivos por semana (Bonifasi y Neves, 1990).

        Para mantener una producción de nematodos entomopatógenos en ellaboratorio, es necesaria la cría de un hospedero de los mismos, que nos permita obtener grandes cantidades del tercer estadio de los juveniles, el cual es el estadio infectivo.

       Varios hospederos alternativos se conocen para este fin, entre ellos Spodoptera frugiperda(Smith), (Lepidóptera: Noctuidae) y Amyelios transitella Walker, han sido usados para la cría de nematodos de una manera económica. Sin embargo, la polilla de la cera G. mellonella, es la comúnmente usada, debido a que se consigue con facilidad en los apiarios, es muy susceptible a la infección por el nematodo y muestra una diagnosis muy fácil de los síntomas de infección, así como la facilidad de criarla en el laboratorio sin equipos costosos (Sirjusingh, 1990).

       En Venezuela, varios laboratorios de control biológico de insectos han realizado crías de G. mellonella, con la finalidad de reproducir en ellas otros parásitos, principalmente la avispa Bracon kirkpatricki (Wilkinson) (Hymenóptera) (Unellez/Anca, 1990); sin embargo, poco se ha realizado en el uso de nematodos entomopatógenos, pero por su bondad en el control de insectos-plaga debe difundirse el uso de esta tecnología, para que sea conocida y más ampliamente investigada y utilizada.

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