Por: I.A. Msc. James Jiménez Martínez
Gerente de Investigación en Gowan Colombia SAS

La agricultura moderna tiene varios retos por superar, entre los más importantes se encuentra el manejo efectivo y sostenible de plagas. Las plagas más comunes que afectan a los cultivos en todo el mundo son los trips, los ácaros, las moscas blancas, los lepidópteros y los chinches. La lista es larga y variada, sin embargo, el origen es casi siempre el mismo: poblaciones de insectos que han perdido a sus enemigos naturales al interior de los monocultivos. 

La llamada “revolución verde” trajo consigo la solución más usada en el mundo para el manejo de plagas: el control químico. Muestra de ello es que hace más de 70 años se han venido desarrollando productos basados en moléculas de síntesis química que tienen como objetivo, independientemente de su mecanismo de acción, afectar el metabolismo de los insectos para causarles la muerte, ya sea por contacto o por ingestión.

A pesar de la efectividad de estos productos, existe una pérdida de eficacia debido al uso frecuente de una misma familia de insecticidas: las poblaciones de insectos son capaces de mutar rápidamente en los sitios metabólicos de acción de las moléculas químicas, generando así cierta resistencia. Al no ser capaces de controlar el 100% de la población de insectos, estos productos no evitan que los individuos remanentes y más resistentes se multipliquen rápidamente, sigan dañando los cultivos  y que la probabilidad de resistir otras aplicaciones de las mismas moléculas continúe aumentando. Es por esto que se recomienda rotar moléculas químicas de diferentes familias en períodos de tiempo relacionados con el ciclo de vida de las plagas. 

Otro problema común en los insecticidas químicos es que las moléculas aplicadas no alcanzan en su totalidad a los insectos que, por su anatomía y estilo de vida, logran ocultarse en las estructuras de la planta. Esto reduce aún más la eficacia de este tipo de productos, mientras que los pocos individuos que sobreviven a su aplicación continúan su ciclo de vida generando daño en el cultivo.

Parte de la solución a estos inconvenientes se ha basado en el mejoramiento de los sistemas de aplicaciones y en el desarrollo, desde hace cerca de 20 años, de toda una generación de extractos vegetales para la protección de cultivos. Si bien estos productos también son derivados de moléculas químicas, su origen es natural y cuentan con gran versatilidad para incorporarse en programas de manejo fitosanitario, mejorando así la eficacia de los programas de manejo integrado de plagas, gracias a sus novedosos mecanismos y modos de acción.

Bioquímica de los extractos vegetales

Al interactuar con otros organismos, en procesos de coevolución milenaria, las plantas han desarrollado herramientas que les permiten una adecuada relación, bien sea para defenderse de un ataque o para favorecerse de su presencia como polinizadores, dispersores de semillas, entre otros (Karban y Baldwin, 1977).

Como todos los seres vivos, las plantas poseen un metabolismo primario por el cual se producen compuestos que cumplen funciones vitales y de supervivencia como los carbohidratos, los ácidos nucleicos, las proteínas y las grasas.  Sin embargo, lo que sí diferencia a las plantas de otras especies es su metabolismo secundario, por medio del cual producen los compuestos útiles para su coevolución mediante la interacción con otros organismos (Pascual, 1996). Dado que las plantas son organismos sésiles, durante millones de años se las han tenido que ingeniar para atraer a quienes las benefician y defenderse de quienes las perjudican. 

Es aquí donde aparecen los metabolitos secundarios, también conocidos como aleloquímicos. Estas son sustancias producidas por las plantas que provocan una acción determinada en otro organismo. Según la reacción generada en el organismo que interactúa con la planta, los aleloquímicos se pueden separar en tres grupos: alomonas (si la respuesta del receptor es adaptativamente favorable al emisor pero no para el receptor), kairomonas (si es favorable al receptor pero no al emisor) y sinomonas (si es favorable tanto para el emisor como para el receptor) (Bustillo, 2008). 

A pesar de no ser sustancias indispensables para la vida de las plantas, los metabolitos secundarios son muy importantes para la subsistencia y tienen funciones relacionadas con mecanismos de defensa contra herbívoros o contra patógenos causantes de enfermedades, benefician la atracción de polinizadores y enemigos naturales de plagas, son muy útiles para superar condiciones de estrés ambiental, entre otras funciones (Correa, 1994).

Las plantas tienen tres maneras diferentes de elaborar estos compuestos dentro de su metabolismo secundario y cada una de ellas se denomina “ruta biosintética”: 

1. La Vía del Acetato (Taiz y Zeiger, 2006; Dewick, 2002). Entre los principales compuestos generados por esta ruta están los ácidos grasos saturados e insaturados (empleados además para alimentos de uso humano, animal y farmacéutico), las antraquinonas (un grupo importante de moléculas con  una amplia y reconocida actividad biológica), las avermectinas (conocidas por su actividad antihelmíntica, insecticida y acaricida), las prostaglandinas, los tromboxanos y los leucotrienos (de uso en farmacéutica) (Dewick, 2002; Moritomo et al., 2002). 
2. La Vía del Shikimato: responsable directo de la formación de aminoácidos aromáticos, ácidos benzoicos, ácidos cinámicos, lignanos, ligninas, fenilpropenos y cumarinas, los cuales tienen  una variada actividad biológica como insecticidas, fungicidas, antioxidantes, entre otros (Dewick, 2002). 
3. La Vía del Mevalonato: por la cual las plantas forman una gran cantidad de compuestos conocidos con el nombre común de terpenoides, la mayoría de ellos volátiles y que brindan los aromas característicos a cada planta.  También se encuentran hormonas, esteroides y triterpenos constitutivos en membranas y ceras, todos ellos de gran utilidad para la defensa, la polinización y la competencia (Taiz y Zeiger, 2006; Dewick, 2002).

Aplicabilidad de los extractos vegetales en la agricultura

Los metabolitos secundarios ejercen su actividad por diferentes mecanismos, principalmente modificando el comportamiento de los herbívoros. El más común y estudiado de ellos es el efecto repelente (Debbon et al., 2014; Semler et al., 2014), definido como la disuasión de la presencia de un herbívoro en una planta. También se referencia comúnmente la  “anti alimentación” (Rashmi et al., 2014; Julio et al., 2014), que define el efecto de evitar la alimentación aunque el herbívoro se encuentre en la planta hospedante. El efecto de “anti oviposición” (Prathibha et al., 2014; Akter et al., 2007), que se refiere a la característica de evitar la oviposición normal del herbívoro. E, incluso, los metabolitos secundarios también pueden tener efectos tóxicos (Ribeiro et al., 2014; Abbasy et al., 2014; Pimentel et al., 2014; Jiménez et al., 2007).

La bibliografía que hace referencia a extractos de plantas para el control de plagas y enfermedades agrícolas es abundante: al usar la fórmula de búsqueda: “plant – extracts – pest – disease”, en motores científicos de búsqueda especializados como Science Direct, se recuperan más de  10.000 resultados. Sin embargo, en el mercado mundial aún son pocos los productos comerciales de este tipo que están registrados. 

Existen varias y posibles explicaciones para entender esta brecha entre la información científica y la comercialización de productos. Entre ellas: 

1. Falta de empresas con capacidades científicas para la investigación y el desarrollo de productos. 
2. Falta de empresas con capacidades técnicas para la producción y formulación.
3. Carencia de marcos regulatorios apropiados internacionalmente (no en el caso de Colombia) para la obtención de registros fitosanitarios.
4. Falta de una red comercial especializada en este tipo de productos.

Obtener correctamente los metabolitos secundarios en un extracto vegetal parte del conocimiento de la planta (entendiendo su composición y abundancia de compuestos) y del metabolito secundario (su estructura, polaridad, estabilidad, etc.). Extraer y formular adecuadamente estos compuestos es indispensable para garantizar que el producto comercial ofrezca características de estabilidad física y química en almacenamiento, mientras conserva las propiedades relacionadas con su actividad biológica.

El desarrollo en condiciones de laboratorio y campo de extractos vegetales de uso agrícola eficaces, confiables, consistentes y competitivos, requiere de capacidades científicas y tecnológicas apropiadas para el correcto entendimiento y dominio de las múltiples variables asociadas. La evaluación de la eficacia de un producto repelente es totalmente diferente a la de un producto con efecto mortal. 

Gowan Colombia: Especialistas en el desarrollo de extractos vegetales de uso agrícola

Gowan Colombia es una de las pocas empresas a nivel mundial, y la única en Colombia, dedicada exclusivamente al desarrollo de extractos vegetales de uso agrícola. Cuenta con cerca de 20 años de experiencia innovando en la extracción, desarrollo y formulación de esta novedosa solución para el manejo de plagas y enfermedades agrícolas. Además tiene, a la fecha, cinco productos comerciales ampliamente validados en una gama amplia de usos en Colombia y en otros países, incluyendo Estados Unidos, México, Chile, Ecuador, Perú, Costa Rica, India, Sudáfrica, entre otros.

CapsiAlil®, el producto más conocido de Gowan Colombia, es una herramienta eficaz para cultivos de flores, cítricos, aguacate, arroz, maíz, tomate, café, pastos, piña, entre otros cultivos. También es eficiente en el manejo de plagas como trips, ácaros, Spodoptera frugiperda, Collaria scenica, broca, cochinillas, entre otras. El efecto repelente y antialimentario de CapsiAlil® permite, por ejemplo en el caso del maíz, realizar mezclas sinérgicas con productos químicos que permiten disminuir la cantidad de aplicaciones necesarias y reducir al mismo tiempo, la incidencia de daño producida por la plaga (Gráfica 1).

Prueba de Desarrollo CapsiAlil® para manejo de Spodoptera en maíz. Finca La Pista – Granada – Meta -2012

A pesar de que en el caso de las flores los ácaros son un problema muy limitante, la aplicación de CapsiAlil® mezclado con acaricidas permite reducir de forma significativa la población de esta plaga en la flor (Gráfica 2). Uno de los grandes retos para el control de ácaros es lograr el contacto requerido por los productos aplicados. CapsiAlil®, por su efecto irritante sobre plagas, las obliga a salir de sus escondites, exponiéndolas a las moléculas de control.

Efecto de CapsiAlil® en mezclas con acaricidas sobre ácaros (Tetranycus urticae) en Rosa. Finca Trinity (Tocancipá – Cundinamarca II/2005)

L´EcoMix®, otro producto del portafolio de Gowan Colombia, es un poderoso repelente usado para el manejo de la mosca blanca, el minador, prodiplosis y el monalonion en cultivos de tomate, cultivos frutales, de crisantemo y de aguacate, entre otros. Su efecto de antialimentación y de antioviposición evita el establecimiento de las poblaciones. 

En el aguacate, el uso de L´EcoMix® para manejo de Monalonion velezangeli permite reducir la población, evitar el establecimiento y reducir el daño en los frutos. Esto permite realizar aplicaciones preventivas y cercanas a la cosecha, además que elimina el riesgo de exportar aguacates con residuos no permitidos de productos químicos.

Prueba de eficacia con L´EcoMix® sobre Monalonion en aguacate. Finca Gran Catan – El Santuario – Antioquia – 2013

Extractos Vegetales: Herramientas eficaces para el MIPE

La experiencia de Gowan Colombia en el uso de extractos vegetales y la ciencia detrás de sus productos muestra que este tipo de soluciones son una herramienta muy interesante para el manejo de plagas en diferente cultivos, ya que permiten incluir en las rotaciones nuevos mecanismos de acción dirigidos al control de las poblaciones, regulan la alimentación y la oviposición o, incluso, cambian el comportamiento de las plagas. Al combinar estas herramientas con productos que generan mortalidad, como moléculas de síntesis química o microorganismos entomopatógenos, se obtienen manejos muy sinérgicos y complementarios que permiten incrementar las producciones al reducir el daño, disminuir los riesgos de resistencia al incluir nuevos mecanismos de acción y disminuir el impacto al medio ambiente al reducir la carga de ingrediente activo.  Simultáneamente contribuyen  a la conservación del medio ambiente y a la protección de la salud de los agricultores y los consumidores.

Bibliografía citada

Abbassy, M.A. et al. (2014). Insecticidal and developmental inhibitory properties of some plant extracts on Culex pipiens and Spodoptera littoralis. International Journal of Agriculture Innovations and Research, 2(4), 571-575.

Akter, S. et al. (2007). Effects of Garlic Clove, Neem and Eucalyptus Leaf Extract on Mating Behaviour, Oviposition and Adult Emergence of Pulse Beetle, Callosobruchus maculatus. Progressive Agriculture, 18(2).

Bustillo, A. (2008), La comunicación en insectos. ¿Reciben mensajes de las plantas?: El caso de la broca del café, Hypothenemus hampei (Ferrari). Cenicafé.

Correa, Q.J. (1994). Función Protectora de los Metabolitos Secundarios en las Plantas. Sociedad Colombiana de Entomología. SOCOLEN Memorias XXI Congreso.

Debboun, M. et al. (2014). Insect Repellents Handbook, Second Edition. CRC Press.

Dewick, P. M. (2002). Medicinal Natural Products. 2 ed. L. John Wiley & Sons.

Ho, S.H. et al. (2003). Meliternatin: a feeding deterrent and larvicidal polyoxygenated flavone from Melicope subunifoliolata. Phytochemistry, 62(7), 1121-1124.

Jimenez, J. et al. (2007). Aportes al Manejo integrado de Plagas en cultivos ecológicos de hortalizas con énfasis en cultivos de lechuga. Universidad de Bogotá Jorge Tadeo Lozano. CIAA. Colciencias.

Julio, L.F. et al. (2014). Comparative chemistry and insect antifeedant effects of conventional (Clevenger and Soxhlet) and supercritical extracts (CO2) of two Lavandula luisieri populations. Industrial Crops and Products, 58(2014), 25–30.

Karban, R., y Baldwin, I.T. (1977). Induced responses to herbivory. The University of Chicago.

Morimoto, M. et al. (2002). Antifeedant activity of an anthraquinone aldehyde in Galium aparine L. against Spodoptera litura. Phytochemistry, 60(2), 163-166.

Pascual-Villalobos, M.J. (1996). Plaguicidas Naturales de Origen Vegetal: Estado Actual de la Investigación. Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria. Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación de España.

Pimentel, P. et al. (2014). In vitro acaricidal efficacy of plant extracts from Brazilian flora and isolated substances against Rhipicephalus microplus (Acari: Ixodidae). Parasitology Research, 113(1), 417-423.

Prathibha, K.P. et al. (2014). Larvicidal, ovicidal, and oviposition-deterrent activities of four plant extracts against three mosquito species. Environmental Science and Pollution Research, 21(10), 6736-6743.

Rashmi, P., y Srivastava, R.P. (2014). Antifeedant and growth inhibitory effects of plant extracts on Spodoptera litura.

Ribeiro, L. et al.(2014). Comparative bioactivity of selected seed extracts from Brazilian Annona species and an acetogenin-based commercial bioinsecticide against Trichoplusia ni and Myzus persicae. Crop Protection, 62(2014), 100–106.

Semmler, M. et al. (2014).  Evaluation of biological and chemical insect repellents and their potential adverse effects. Parasitology Research, 113(1), 185-188.

Taiz, L., y Zeiger, E. (2006). Plant Physiology. Fourth Edition. Sinauer Associates, Inc. Publishers.