Especialistas del CONICET desarrollan estrategias para controlar los efectos de la chicharrita del maíz

La chicharrita de maíz (Dalbulus maidis) es un insecto de color amarillento que mide entre tres y cuatro milímetros y, tal como su nombre lo indica, se alimenta principalmente del cultivo de maíz. Posee un característico aparato bucal picador, que le permite transmitir al menos tres patógenos asociados con el achaparramiento del maíz. Durante la campaña agrícola 2023-2024, esta enfermedad endémica en el norte de la Argentina, a partir de un drástico aumento poblacional del insecto transmisor, alcanzó también la zona núcleo maicera del país. Esto ocasionó una significativa merma en los rendimientos y, en consecuencia, importantes pérdidas económicas. Según un informe difundido por la Bolsa de Comercio de Rosario, lo que podría haber sido en la región núcleo del país (de acuerdo con el rinde promedio) una cosecha cercana a los 17 millones de toneladas de maíz (Mt), por acción de la chicharrita, se vio limitada a 14,5 Mt.

De acuerdo con Inés Catalano, investigadora del CONICET en el Centro de Investigaciones y Transferencia del Noroeste de la Provincia de Buenos Aires (CIT NOBA, CONICET) y especialista en el manejo de plagas en cultivos extensivos, la gran preocupación de los productores agrícolas por esta situación conduce a que la intención de siembra de maíz se haya reducido considerablemente para las próximas campañas. Ante este panorama, el equipo liderado por Catalano en el Centro de Bioinvestigaciones de la Universidad Nacional del Noreste de Buenos Aires (CEBIO, UNNOBA) trabaja desde hace varios años en el desarrollo de diferentes estrategias para minimizar los daños que este insecto puede ocasionar y así poder brindar mayores certezas a los productores.

Desarrollo de tecnologías ARNi para combatir la chicharrita: Una de las alternativas para el tratamiento del problema de la chicharrita del maíz en las que se trabaja desde el Laboratorio de Insectos de Interés Agronómico, que Catalano dirige en el CEBIO, es el desarrollo de una tecnología ARN interferente (ARNi) que, a diferencia de los insecticidas comunes, que actúan de forma indiscriminada sobre todas las especies de insectos (inclusive inocuos o benéficos), tienen la virtud de ser altamente específicas para la especie plaga que se busca controlar y, en consecuencia, generan un impacto ambiental menor.

La tecnología ARNi replica un mecanismo natural que tienen las células para silenciar ciertos genes y disminuir o impedir la síntesis de algunas proteínas, evitando que cumplan sus funciones. Para ello, el ARNi usa moléculas de ADN de doble cadena(ARNdc) que se unen a moléculas de ARN mensajero (ARNm) y evitan, de esta manera, su traducción en proteínas.

Como primer paso, con el fin identificar los genes a silenciar, el grupo de Catalano secuenció el transcriptoma de D. maidis en todos los estadios de vida del insecto, de manera de inferir cuáles son los genes que se expresan en cada etapa. El objetivo fue reconocer aquellos genes involucrados en la elevada eficiencia reproductiva de D. maidis, con el propósito de poder diseñar estrategias o tecnologías para reducir la población de esta plaga.

“Pudimos identificar genes vinculados a la ovogénesis de la chicharrita. Al administrarle a ejemplares de D. maidis un tratamiento de ARNi destinado a silenciar la expresión de uno de esos genes, observamos que las hembras tratadas depositaban una menor cantidad de huevos respecto de las hembras control”, explica Catalano.

Inés Catalano.

Un posterior examen anatómico reveló presencia de defectos estructurales en los ovarios de hembras a las que se les había administrado el tratamiento. “Esto evidenció que la tecnología de ARNi tiene el potencial de usarse como base de tecnologías aplicadas para controlar poblacionalmente a la chicharrita”, afirma la investigadora. Los resultados de este estudio fueron publicados en la revista especializada Pest Management Science

En un estudio más reciente, identificaron una molécula, altamente expresada en el sistema digestivo de la chicharrita, responsable de disminuir la eficiencia de la administración ARNi oral en D. maidis. Los ensayos realizados demostraron que el silenciamiento de esta molécula mejoró la respuesta de los tratamientos orales de ARNi, lo que abre la puerta al desarrollo de nuevas estrategias de control para la chicharrita.

Tras los prometedores resultados obtenidos a nivel de laboratorio, el equipo se aboca actualmente al diseño de distintas alternativas para poder aplicar la tecnología de ARNi en condiciones de campo.

Identificación de genotipos de maíz resistentes a la chicharrita: Otra estrategia posible para reducir las pérdidas de rendimiento por el achaparramiento es la utilización de genotipos de maíz resistentes a la acción de la chicharrita o directamente a los patógenos que este insecto transmite. En este sentido, desde el equipo del CEBIO se trabaja tanto en la identificación de genotipos más resistentes, como de los mecanismos de acción involucrados en esta resistencia.

En un trabajo publicado en 2020 en la revista PLOS ONE, realizado en condiciones controladas de laboratorio sobre cuatro híbridos de maíz comerciales, el equipo del CEBIO, junto a colegas de otras instituciones, logró caracterizar a estos genotipos por sus niveles de resistencia y susceptibilidad a D. maidis y al patógeno S. kunkelii.

En un estudio más reciente, también publicado en PLOS ONE, analizaron el comportamiento alimentario de D. maidis en los híbridos antes caracterizados, a través de la técnica de Gráfica Eléctrica de Penetración, también conocida como electropenetrografía (EPG por sus siglas en inglés). “Esta técnica nos permite reconocer las actividades realizadas por los insectos mientras se alimentan, por lo que contribuye a la identificación de los mecanismos y la ubicación de los rasgos que confieren resistencia a la acción del vector”, explica la investigadora.

A partir de esta aproximación, se pudo identificar que en el híbrido de maíz de mayor susceptibilidad a la acción de D. maidis, los insectos hacían pocos intentos de alimentación, alcanzaban rápidamente el floema, del cual obtienen su alimento, y luego permanecían mucho tiempo allí. En cambio, al alimentarse del híbrido resistente a D. maidis, los insectos hacían muchos intentos de alimentación y una vez alcanzado el floema se mantenían poco tiempo, como si algo no les gustara.

“Eso nos lleva a considerar que es muy probable que parte de los mecanismos de resistencia se encuentren en el floema. Lo que queremos entender ahora es cuáles son esos mecanismos”, explica la investigadora.

Identificar los genotipos de mayor resistencia, así como sus mecanismos de acción es importante porque puede ayudar al desarrollo de programas de mejoramiento para reducir el impacto de esta enfermedad que daña al maíz, y asegurar que, ante la presencia de poblaciones de D. maidis, los productores puedan sembrar híbridos con un buen nivel de resistencia.

Participación en la Red Nacional de Monitoreo: De manera reciente, el CEBIO fue invitado a sumarse a la Red Nacional de Monitoreo de D. maidis, junto a entidades como MAIZAR, EEAOC; AAPRESID, AAPPCE, CREA e INTA, con el objetivo de generar información que ayude a caracterizar la dinámica poblacional de este insecto. “Nuestra responsabilidad, como centro de investigación dentro de la Red, es analizar el porcentaje de infectividad de las poblaciones de D. maidis”, explica Catalano.

Además, el CEBIO, las autoridades del CITNOBA y la Gerencia de Vinculación Tecnológica (GVT) del CONICET articulan conjuntamente para brindar soluciones específicas a compañías e instituciones que desarrollen tecnologías para prevenir y controlar el achaparramiento.
Referencias bibliográficas:

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Carpane P, Catalano MI (2022) Probing behavior of the corn leafhopper Dalbulus maidis on susceptible and resistant maize hybrids. PLoS ONE 17(5): e0259481. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0259481

Oleszczuk JD, Catalano MI, Dalaisón L, Di Rienzo JA, Giménez Pecci MdlP, Carpane P (2020) Characterization of components of resistance to Corn Stunt disease. PLoS ONE 15(10): e0234454. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0234454

Dalaisón‐Fuentes, L. I., Pascual, A., Gazza, E., Welchen, E., Rivera‐Pomar, R., & Catalano, M. I. (2022). Development of efficient RNAi methods in the corn leafhopper Dalbulus maidis, a promising application for pest control. Pest Management Science, 78(7), 3108-3116. https://doi.org/10.1002/ps.6937
 
Por Miguel Faigón