Por: I.A Eduardo Dávila S.
M.Sc y Ph.D., Gerente General de Talex – Colombia.

I.A. Carolina Dávila S.
Representante técnica de Talex para flores.

 

Introducción

El manejo integrado de ácaros es una disciplina estratégica, que consiste en la propuesta, implementación y seguimiento de un programa conformado por tácticas compatibles entre sí, para mantener la población de ácaros por debajo de niveles que causen daño económico, bajo sostenibilidad ambiental (Hoy, 2011).  Del grupo de herramientas que se integran (Figura 1), este trabajo se orienta al entendimiento y medición cuantitativa de la resistencia y tolerancia de la planta hospedera, táctica que ha venido desarrollándose con éxito en diferentes cultivos y en particular en la floricultura Colombiana (Dávila, 2014 y Dávila 2015). En la disciplina MIPE, el uso del control químico debe considerarse como resultado del monitoreo de plagas/benéficos, cuando la infestación del herbívoro sobrepasa los umbrales de daño, por elusión a las otras herramientas de manejo; es decir, la estrategia MIPE se mueve en el sentido de las manecillas del reloj y no en dirección contraria.

Se conoce que toda planta responde en defensa al ser atacada por patógenos o herbívoros, y que la respuesta defensiva depende críticamente de la detección y reconocimiento de su atacante. Los artrópodos herbívoros, como Tetranychus urticaeKoch, tienen “éxito” como plagas al eludir su detección o al manipular las rutas defensivas de su hospedero (Almeida et al, 2011).

El balance de la relación planta: ácaro irá a favor del vegetal si éste detecta y reconoce correctamente al herbívoro, lo que trae como resultado la activación de rutas defensivas para producir metabolitos secundarios, que darán efectos de no preferencia por deterrencia o repelencia (antixenosis) o de disminución de su tasa reproductiva y de su tiempo de sobrevida (antibiosis).  Dentro de estos  metabolitos se destacan aquellos del grupo de los fenilpropanoides como los taninos, que impiden el funcionamiento de las enzimas del ácaro desde su digestión pre-oral; las cumarinas, que tienen efecto tóxico para la plaga; la lignina, que endurece las paredes celulares del vegetal, dificultando mecánicamente la herbivoría (Heldt and Piechulla, 2011; Dávila, 2015).

Figura 1. Herramientas del manejo integrado de plagas y enfermedades (MIPE), adaptada de Hoy (2011).

Por otro lado, el ácaro saldrá vencedor si logra comer a hurtadillas o si desvía las rutas defensivas anti-herbivoría, “engañando” a la planta.  Se sabe que los ácaros que se alimentan sobre plantas que previamente han sido atacadas por conespecíficos, son más exitosos pues encuentran un sustrato alimenticio empobrecido en metabolitos defensivos.  También se conoce que al consumir follaje las arañitas inoculan microorganismos, patógenos o no, que activan rutas defensivas anti-microbiales y no aquellas anti-herbívoros (Almeida et al); finalmente, con el reporte del genoma de T. urticae, se tiene información sobre la excreción de metabolitos en la saliva, que generan respuestas defensivas erradas, al no permitir a la planta el reconocimiento correcto del atacante (Grbić et al, 2011).

Con lo anterior, es claro que existen evidencias científicas sobre cómo los ácaros trabajan en contra de la resistencia y tolerancia de la planta hospedera.  Sin embargo, falta integrar en la táctica de monitoreo, de plagas y benéficos, métodos estadísticos que permitan valorar el efecto de aplicaciones de productos dirigidos a activar dichas defensas contra ácaros fitófagos.

Así, el objetivo de este artículo es presentar dos tipos de ensayos con sus métodos de análisis estadístico. Se presenta un bioensayo para determinar el efecto de un activador defensivo en la disminución de la esperanza de vida del ácaro (análisis de sobrevida) y una prueba de campo para valorar la intensidad de la herbivoría (ácaros por foco día y acumulados), como también la aptitud reproductiva (posturas viables por foco día y acumuladas).  Con este aporte, los responsables del manejo integrado de plagas cuentan con métodos adicionales para monitoreo, que les ayudarán en la correcta ejecución de su disciplina estratégica.

Materiales y métodos

En esta sección se presenta el concepto de los métodos de análisis para sobrevida, intensidad de la herbivoría y aptitud reproductiva, sin profundizar en las bases teóricas del modelamiento estadístico.  Adicionalmente se hace una breve descripción del fertilizante KlingQuel Raíces®, como herramienta para manejar la resistencia y tolerancia de la planta hospedera.

Los datos de sobrevida fueron generados por la Universidad Jorge Tadeo Lozano (UJTL) sobre un cultivo de rosa, variedad Charlotte. Se montó un diseño completamente aleatorizado, con dos tratamientos (testigo absoluto y aplicación del producto KlingQuel Raíces®), en pinzas trampas con cinco individuos por trampa y veinte repeticiones, para un total de 100 ácaros adultos de T. urticaepor tratamiento, provenientes éstos de una población resistente a acaricidas.  Una vez aplicado el producto, se dejó secar el follaje y se montaron las unidades experimentales (pinzas trampa), haciendo seguimiento a la mortalidad diaria durante 15 días.  El trabajo se ejecutó en el segundo semestre del año 2014, en los invernaderos de la UJTL.

La prueba de campo para seguimiento de la intensidad de la herbivoría por Tetranychus cinnabarinus(Boisduval 1867) y su aptitud reproductiva, se montó en la sabana de Bogotá, en un cultivo de clavel variedad “Don Pedro”, en primer pico de producción.  El seguimiento se hizo por conteos semanales, en un total de ocho semanas, en el primer trimestre de 2018.  El diseño fue de parcelas en submuestreo, tomando 5 hojas por foco y 10 focos por tratamiento; se muestreo la parte interna de la cama y el tercio medio de la planta. En cada punto de observación se contaron totales de móviles vivos y de huevos viables por hoja.

El concepto del análisis de sobrevida

En este tipo de análisis, aplicado al manejo de ácaros fitófagos, la variable respuesta es:

  • T: = Tiempo a la muerte de un individuo adulto (días), contado a partir del inicio del estudio.

La función de sobrevida  define la probabilidad que un individuo sobreviva hasta el tiempo  y se representa formalmente por:

Esta función toma valor 1 al inicio del seguimiento (t0) y decrece en el tiempo.

La función de riesgoo de fuerza de mortalidad, es la probabilidad que, dado que el ácaro esta vivo en el tiempo , éste muera en el siguiente intervalo de tiempo. En lenguaje matemático se representa por la forma:

Varias distribuciones de sobrevida están disponibles para modelar este tipo de datos.  Hay herramientas para selección y diagnóstico del modelo, cuyo tratamiento está mas allá del alcance de este artículo. Cabe mencionar que las distribuciones exponencial, Weibull, Log-normal, log-logística, gamma y Pareto, son las más utilizadas.

Una vez validado y diagnosticado, de acuerdo a las herramientas sugeridas por Moore (2016), se seleccionó el modelo Weibull, cuya función de fuerza de mortalidad o de riesgo está dada por:+

donde  es el parámetro de forma y   es el parámetro de escala.  En general, un parámetro de interés en el modelamiento es:

 que es la esperanza de vida media de la población de ácaros (días),

Donde “T” es la función matemática gamma.

Mediante la distribución Weibull se construyen los modelos de tiempo de muerte acelerada para ácaros, relacionando la variable respuesta  con las variables explicativas , en términos del parámetro de escala transformado , como lo sugieren Dobson y Barnett (2008):

En el caso de una prueba para la inclusión de una propuesta de manejo de la resistencia y tolerancia de la planta, se compara el estándar de manejo de la finca con la adición de la táctica MIPE.  Así, la variable explicativa será binaria tomando valores:   para el testigo y  para el tratamiento con el inductor anti-herbivoría.  Con la transformación anterior, el modelo Weibull de tiempo de muerte acelerada adquiere la forma:

Tomando  como el nivel de referencia, será ésta entonces la función de riesgo o fuerza de mortalidad del testigo sin la nueva herramienta MIPE.  Por otro lado,   será el factor de aceleración o desaceleración de la esperanza de vida, según sea mayor o menor a uno, respectivamente. Es decir, si  y el vector de coeficientes estimado  es estadísticamente significativo, la herramienta MIPE será efectiva en la disminución del tiempo de vida de la plaga.

Finalmente, si en la captura de la información, el evento de interés que es la muerte del ácaro no es observado, a este tipo de dato se le denomina “censurado” y debe ser considerado en el modelamiento. Esto puede ocurrir cuando algún individuo escapa de la trampa o cuando termina el estudio y quedan ácaros vivos; el segundo caso se denomina censura por derecha y se presentó al finalizar los 15 días del seguimiento en la UJTL.

Intensidad de herbivoría y aptitud reproductiva

El empleo de fórmulas basadas en porcentajes de eficacia corregidos, como Henderson-Tilton y Abbot, es apropiado para evaluar infestaciones de individuos en lapsos de tiempo cortos (menos de 8 días), para poblaciones heterogéneas u homogéneas, respectivamente. Igualmente, para periodos cortos pero analizando la mortalidad, tanto en poblaciones heterogéneas como homogéneas, se tienen las fórmulas de Sun-Shepard y de Schneider-Orelli.  Estas cuatro herramientas de análisis tienen poca aplicabilidad para evaluar la efectividad de la activación de la defensa y tolerancia de la planta por varias razones como son: (1) la duración de la prueba por el tiempo que toma la respuesta metabólica de la planta en el decline poblacional, (2) los diferentes patrones de distribución espacio/temporales  ¾cambios en la relación varianza:media¾, (3) cruce de cohortes generacionales de la plaga, (4) efectos de antixenosis y antibiosis que requieren valorar el efecto en la progenie; entre otras (Hoy, 2011; Martínez-Rocha et al, 2008).

Una fórmula estadística más apropiada para medir la intensidad poblacional en la herbivoría la ofrece el número de ácaros acumulados por día (CMD, por sus siglas en inglés), que está dado por la expresión:

donde , son las poblaciones de móviles por hoja (o por foco) en cada una de las mediciones (épocas de evaluación), siendo  el conteo inicial, al momento de inducir a la planta y  el conteo final; además,  es el total de días que hay entre cada par de mediciones consecutivas.  Para el caso de rosas y claveles, por la fenología de la planta y por la tabla de vida de los ácaros del género Tetranychus, la recomendación es mínimo considerar un periodo de 8 semanas de evaluación, con mediciones cada 8 o 15 días.  El modelamiento estadístico se puede hacer bajo análisis de varianza con diagnóstico para homocedasticidad y normalidad en los errores.  Sin embargo, más apropiado es el uso de modelos para conteos tipo Poisson (patrones de distribución aleatorio), binomial negativo (presencia de focos) o Poisson generalizado (patrones uniformes). Cualquiera que sea el modelo a utilizar, debe diagnosticarse correctamente antes de hacer la inferencia estadística.

Para la aptitud reproductiva, puede hacerse uso de la misma fórmula anterior, con la misma interpretación, pero ahora contando el número de huevos viables por foliolo o foco, dividiendo por 1/6 y cambiando a la sigla CED, así:

KlingQuel Raíces

El producto utilizado se diseñó con base en la activación de la ruta del ácido Shikímico o Shikimato, que en las plantas tiene como metabolitos finales los aminoácidos Triptófano, Fenil-Alanina y Tirosina.  El Triptófano es precursor del ácido indol-acético y por tanto de la actividad auxínica, que incluye crecimiento general y estímulo de la función radicular (de ahí su marca comercial).  La Fenil-Alanina y la Tirosina son precursores de metabolitos secundarios como taninos, cumarinas y ligninas, que tienen función defensiva anti-herbivoría y anti-patógenos; siendo este segundo efecto el que se aprovecha en el uso del fertilizante KlingQuel Raíces®como herramienta MIPE, trabajando sobre la planta, pues no tiene ningún efecto directo sobre plagas o enfermedades, y es totalmente selectivo para ácaros depredadores (Dávila 2015).

Resultados

A continuación se presentan dos análisis, de igual número de  trabajos, como aplicación para valorar la inclusión del producto KlingQuel Raíces® para trabajar la respuesta inducida en defensa contra ácaros. El primer trabajo aplica a la relación rosa con T. urticae, usando como herramienta inferencial el análisis de sobrevida.  El segundo, se realizó en la relación de clavel con T. cinnabarinus, para medir el efecto en la intensidad de la herbivoría y en la aptitud reproductiva.

Análisis de sobrevida de T. urticaeen rosas inducidas en defensa anti-herbivoría

Utilizando el Criterio de Información de Akaike (AIC) se seleccionó el modelo Weibull y se optó por no considerar los modelos exponencial, Log-normal ni Log-logístico.  El modelo de análisis es el siguiente:

con  para el testigo y  para el tratamiento con KlingQuel Raíces® a dosis de 1,0 mL/L de agua.

Durante el estudio hubo 83 datos censurados de 100 para el testigo (ácaros que no murieron en los 15 días) y sólo 24 censuras de 100 datos en el tratamiento.  Para la estimación e inferencia se usó la librería “survreg” del programa estadístico “R”, de lo cual se obtuvieron los resultados presentados en la Tabla 1.

(1) **= altamente significativo
Tabla 1.  Estimaciones bajo el modelo Weibull.

De acuerdo con la Tabla 1, las estimaciones son altamente significativas.  El valor negativo para el coeficiente asociado al efecto de tratamientos  indica que los ácaros sometidos a plantas asperjadas con KlingQuel Raíces®tienen un factor de disminución de su esperanza de vida de ; es decir, tendrán solo el 65% de esperanza de vida con respecto a los que se alimentan sobre plantas no inducidas; o mejor, tendrán 35% menos de tiempo de vida media.

Con los resultados obtenidos, se tiene que la esperanza de vida media estimada para ácaros alimentados sin la activación anti-herbivoría es  comparada contra los ácaros sometidos al uso de la herramienta MIPE, con esperanza de vida media Lo anterior significa tener 7,89 días menos de presión por consumo de follaje.

Decline poblacional de T cinnabarinussobre clavel (var. Don Pedro)

En este trabajo se hicieron cuatro aplicaciones de KlingQuel Raíces®, con frecuencia quincenal y a dosis de 0,5 mL/L, y descarga de 1.760 litros de agua por hectárea.  Se tomaron datos cada ocho días sobre móviles vivos y huevos viables.

Respecto a la dinámica de la población de móviles, el análisis de desvíos bajo el modelo binomial negativo reportó efecto altamente significativo para tratamientos, semanas de evaluación y la interacción tratamientos por evaluaciones (p-valor <0.001).  En las Figuras 2 y 3 se presentan las observaciones registradas para móviles y posturas, donde es clara la tendencia al declive de individuos y huevos en el tiempo, en las plantas inducidas con KlingQuel Raíces®(KQR) versus el estándar finca (FIN).  En la semana 3 del seguimiento (S8 calendario) se registró una explosión poblacional que fue menos exitosa donde se incluyó la tercera herramienta MIPE.

Con relación a la intensidad de la herbivoría, en la Figura 4 se presenta el número de móviles por día/foco. Se observa que el programa estándar de la finca inicia con menor densidad poblacional y se aleja más del tratamiento con KlingQuel Raíces®, en el transcurso del tiempo.  El total de ácaros acumulados por foco en el tiempo del seguimiento se presenta en la Figura 5.  El modelamiento bajo la distribución binomial negativa detectó efectos significativos para tratamientos (p-valor= 0.047), permitiendo ver que hay un incremento de 53 ácaros consumiendo follaje, lo que corresponde a un 30% de aumento en la presión de la plaga, sobre las plantas que no fueron activadas con la herramienta MIPE.

Figura 2.  Móviles vivos por tratamiento y semanas de evaluación
Figura 3.  Huevos por tratamiento y semanas de evaluación.

En lo relacionado a la medición de la aptitud reproductiva, en la Figura 6 se presenta la dinámica de las oviposiciones, donde se nota la divergencia entre tratamientos a partir del segundo intervalo de evaluación, que correspondió al periodo entre semanas 7 y 8 (S7-8) del año 2018.  El total de huevos acumulados por foco se presenta en la Figura 7, donde claramente se aprecia un incremento de 35 posturas en el tratamiento estándar, lo que resulta en un 60% de aumento en oviposiciones cuando no se hace uso de la herramienta para inducir resistencia y tolerancia de la planta hospedera. El modelo binomial negativo detectó efectos altamente significativos para tratamientos, respecto a la oviposición (p-valor= 0.007).

Figura 4.  Intensidad de la herbivoría por foco entre periodos de evaluación.

Figura 5.  Total de móviles acumulados por foco en las ocho semanas.

Discusión

De acuerdo con Almeida et al (2011) los juveniles de T. urticaepueden ganar hasta 50% de peso por día y las hembras pueden colocar entre 50 y 70% de su peso corporal en huevos por día,  datos que son consistentes con la disminución de 30% en la presión de herbivoría y 60% de merma en las oviposiciones, cuando las plantas son activadas en defensa.  Lo anterior implica que la tasa de oviposición es un mejor indicativo de la aptitud reproductiva del ácaro que el desarrollo de juveniles.  Estos datos de la dinámica poblacional no son detectados cuando se hace análisis por eficacias corregidas como Henderson–Tilton, lo que demuestra lo inapropiado que es su uso en la valoración de herramientas para aumentar la resistencia y tolerancia de los cultivos.

Figura 6.  Dinámica de las oviposiciones por foco entre periodos de evaluación.

Figura 7.  Total de huevos acumulados por foco en las ocho semanas.

Otro aspecto de la inducción defensiva, es que los metabolitos que se producen, por ejemplo por la ruta del Shikimato (Held and Piechulla, 2011), tienen efectos también sobre la incidencia y severidad de fitopatógenos.  Por esto se requiere del uso de modelos multivariados donde se pueda valorar el efecto de un inductor defensivo en los niveles de infestación de plagas y en la severidad de enfermedades.  En el trabajo de Dávila (2015), se puede ver cómo la aplicación de KlingQuel Raíces®tuvo un efecto tanto en el declive poblacional de T urticae, como también en la disminución de la severidad por mildeo velloso, en un cultivo de rosas, en la sabana de Bogotá.

El análisis de sobrevida ofrece otras herramientas de diagnóstico, no presentadas en este artículo, como son la presentación de curvas de sobrevida y la estimación de la supervivencia por métodos no paramétricos como el estimador de Kaplan-Meier.  Respecto a la curva de supervivencia y al estimador Kaplan-Meier, con los mismos datos generados por la UJTL, se pudo observar que las curvas, entre testigo absoluto y uso de la herramienta MIPE presentada, empiezan a ser diferentes estadísticamente a partir del día 12 de aplicado el producto KlingQuel Raíces®  (Casas y Dávila, sin publicar), lo que concuerda con los datos presentados en clavel, cuando a la segunda semana de activada la planta empiezan a notarse diferencias versus el testigo.  Esto significa que hay coherencia entre los resultados del análisis de sobrevida con los análisis de presión de herbivoría y aptitud reproductiva.

Conclusión y recomendación

El uso de KlingQuel Raíces®como inductor de la respuesta defensiva contra ácaros del género Tetranychusen rosa y clavel, es una alternativa válida en el manejo integrado de plagas. En los trabajos presentados se observa que implementando esta herramienta se acorta 35% el tiempo de vida de la plaga, se disminuye 30% su presión de herbivoría y se baja en 60% su aptitud reproductiva.

Se recomienda aplicar el fertilizante KlingQuel Raíces®en dosis de 1,0 L/ha, a intervalos quincenales, como herramienta fisio-nutricional para aumentar la resistencia y tolerancia de la planta hospedera, aclarando que demás se tendrán otros beneficios en los cultivos, por mejoras en la función radicular y en la calidad general de la producción.

Agradecimiento

Los autores expresan su agradecimiento a las empresas Agrointegral y Agrobiol por su apoyo en el desarrollo de esta propuesta de manejo.  También a la Universidad Jorge Tadeo Lozano y el personal técnico de la empresa productora de clavel, por permitir publicar los resultados de los trabajos.

Referencias

  • Almeida, R., Lemos, F., … & Janssen, A.  (2011).  A herbivore that manipulates plant defence. In: Ecology Letters, 14: 229–236.
  • Dávila, E. (2015). Asedio de ácaros por inducción de metabolismo secundario vegetal: la sexta herramienta del manejo integrado’, XLII Congreso Sociedad Colombiana Entomología SOCOLEN.
  • Dávila, E. (2015).  Joint Modeling of Continuous Proprotions and Overdispersed Counts.  Ph.D. – thesis, Universidad Nacional de Colombia.
  • Dobson, A. and Barnett, A.  (2008).  An Introduction to Generalized Linear Models. 3 ed. London:  CRC-Press.
  • Grbić, M., Van Leeuwen, T., Clark, R. M., Rombauts, S., Rouzé, P., Grbić, V., … & Verdon, L.  (2011). The Genome of Tetranychus urticae Reveals Herbivorous Pest Adaptations.  Nature,  479(7374), 487-492.
  • Heldt, H-W. and Piechulla, B.  (2011).  Plant Biochemistry, 4th ed.  London:  Academs Press.
  • Hoy, M. A.  (2011). Agricultural Acarology:  Introduction to Integrated Mite Mangement.  London:  CRS Press.
  • Martinez-Rocha, L.,  Beers, E. and Dunley, J.  (2008). Effect of pesticides on integrated mite management in Washington State. In: J. Entomol. Soc. Brit. Columbia, 105, 97-108.
  • Moore, D.  (2016). Applied Survival Analysis. New York: Springer.