Evaluación de eventos biotecnológicos para el control de lepidópteros en híbridos de maíz

INTRODUCCIÓN

Con alrededor de 24 millones de hectáreas sembradas, que representan el 12-13% de la superficie global de transgénicos, Argentina está posicionada como el tercer productor mundial de cultivos genéticamente modificados, después de Estados Unidos y Brasil. A nivel nacional, el cultivo de maíz ha incorporado numerosos avances en su genética para la protección del rendimiento. La tolerancia a herbicidas imidazolinonas, glufosinato de amonio y glifosato y el control de insectos plaga han permitido la siembra con híbridos transgénicos en más del 97% de la superficie del país (ArgenBio, 2020).

El evento Mon 810 (MG) con el gen Cry1Ab fue el primero en ser lanzado en el país para el control del barrenador del tallo del maíz (Diatraea saccharalis) en el año 1998. Luego, TC1507 (Hx) con el gen Cry1F, específico para la oruga cogollera (Spodopera frugiperda) y más recientemente se introdujeron varios eventos en forma simple o apilada para el control de lepidópteros. Desde su liberación en el país la biotecnología generó beneficios en la producción nacional respecto a mayores rendimientos, mejoras en calidad, reducción de aplicaciones de insecticidas e, inclusive, favoreció la expansión de las siembras tardías en zonas donde no se producía (ArgeniBio, 2021). Los híbridos disponibles surgieron bajo las marcas comerciales: MaizGard® (MG), Agrisure® TD (TDmax), Herculex® (Hx), Viptera® (VIP3), VT Triple Pro® (VT3P), Powercore® (PW), Powercore Ultra® (PWU) y Leptra® (VYHR).

Debido a su difusión los cultivos Bt, cuyo nombre se debe a la introducción de un gen de la bacteria Bacillus thuringiensis que codifica la producción de proteínas Cry y Vip con actividad insecticida específica, ejercen alta presión de selección sobre los lepidópteros blanco (Andow, 2008; Trumper, 2014). En el país existen programas de manejo de la resistencia a insectos destinados a retrasar este proceso. En 2014, se confirmó la resistencia heredable y recesiva de una población de D. saccharalis en la provincia de San Luis, donde resultaron afectadas las tecnologías Hx y VT3P, que contienen las proteínas Cry1F y Cry1A.105, respectivamente (ASA, 2016). Posteriormente, en el 2016, se confirmó la resistencia a la proteína Cry1F de varias poblaciones de S. frugiperda en la zona maicera argentina (ASA, 2016). En la zona centro de Santa Fe se reportaron importantes daños de S. frugiperda en maíces de siembras tardías. En la EEA INTA Rafaela se registró 78% y 55% de daños en híbridos Hx, para niveles de infestación de 88% y 50%, respectivamente (Massoni et al., 2015; 2016). En 2016/17, a excepción de VIP, las tecnologías VT3P, PW y MG, superaron el UD= 20% de plantas con daño ≥ a 3 en la Escala de Davis: Vip3=5%, VT3P=24%, PW=34%, MG=65%, No-Bt=89% (Massoni et al., 2017). En la región NEA Niccia et al., (2020) encontraron baja eficiencia en el control de S. frugiperda en la tecnología VT3P con 60% de plantas con daño, mientras que PWU, VYHR y VIP3 redujeron la incidencia de la oruga cogollera en 89%, sin diferencia significativa entre ellos. Balbi y Flores (2020) determinaron que la supresión de Helicoverpa zea en maíces VT3P no se diferenció de un hibrido No-Bt, como ocurrió con VIP3.

Debido a la pérdida de eficacia de algunos eventos, el manejo de lepidópteros debe apoyarse en el monitoreo sistemático y eventualmente en el control químico. Existen antecedentes sobre pérdidas de rendimiento en un maíz convencional DK72-10RR2 asociados a diferentes niveles de daño de S. frugiperda en la zona centro de Santa Fe, donde la aplicación foliar durante el estado fenológico de V5 (Richie y Hanway, 1982), con un nivel de daño del 77% y 88%, y un 7,5% y 6,7% de plantas con desoves en fechas de siembra de diciembre y enero, evitó pérdidas de rendimiento del 20% y 25%, con respecto al testigo, respectivamente (Massoni y Trossero, 2019).

Actualmente, los maíces Bt disponibles en el mercado, a excepción del área donde se declaró la resistencia, presentan buen control de D. saccharalis, pero se diferencian en la eficacia de control de S. frugiperda y H. zea. Por esta razón, el objetivo de este trabajo fue evaluar los eventos biotecnológicos para el control de los lepidópteros en maíz, en el centro de la provincia de Santa Fe, durante la campaña 2020/21.

El ensayo se realizó durante la campaña 2020/21 en el campo de la EEA INTA Rafaela, sobre un suelo Argiudol típico (31º12’09.96”S 61º30’14.45”O). Se aplicó un diseño experimental en bloques completamente aleatorizados, con cinco tratamientos y cuatro repeticiones. Los híbridos utilizados fueron: T1- Testigo: LT626 (no Bt), T2- DM2772 VT3P, T3- MS7123 PW, T4- P1815 VYHR, T5- SYN126 VIP3, T6- SRM6620 MG y T7- P2021 PWU.

El ensayo se implantó en sistema de siembra directa el 22 de diciembre de 2020. La unidad experimental fue la parcela de 41,6 m2 compuestas por 8 surcos distanciados a 0,52 m por 10 m de largo. La densidad de siembra fue de 68.000 plantas ha-1 . La fertilización consistió en la aplicación de N en forma de urea con una dosis de 150 kg ha-1 a la siembra y al costado del surco. El manejo de malezas consistió en una aplicación en preemergencia de glifosato 62% (2,5 litros ha-1 ) y thiencarbazone-methyl 9% + isoxaflutole 22,5% + cyprosulfamide 15% (0,350 litros ha-1 ). Se registraron los datos de temperaturas y precipitaciones en la Estación Agrometeorológica de la EEA.

En la tabla 1 se presentan los nombres comerciales de las tecnologías Bt con las proteínas insecticidas introducidas para el control de lepidópteros (ArgenBio, 2020).

La estimación del dañado por larvas de S. frugiperda se realizó con la escala de Davis (Davis et al., 1992) en 20 plantas por parcela. Las observaciones comenzaron en la etapa fenológica de Ve, hasta el estado de V7, según la escala fenológica de Ritchie y Hanway (1982). Los momentos de muestreo fueron en V3 (7/01/2020), entre V4-V5 (14/01/2020) y en V6 (19/01/2020). Se consideraron dañadas aquellas plantas en las que se registró un valor ≥ 3 en la escala mencionada. Se registró el número de larvas vivas por planta y se obtuvo el promedio cada 10 plantas. Las plantas afectadas por H. zea se evaluaron mediante el “porcentaje de plantas con larvas en espiga” y el “porcentaje de plantas con espigas dañadas” durante el estado fenológico de grano lechoso (R3) sobre 20 plantas por parcela. Se discriminaron en larvas chicas (L3-L4, menores a 1,5 cm) y larvas grandes (L5-L6, mayores a 1,5 cm).

Por otro lado, el daño por D. saccharalis se evaluó considerando las “plantas atacadas” y las “plantas dañadas” por el barrenador, expresado en porcentajes. La primera representó a plantas en las que se observó un orificio provocado por el intento de entrada de la larva en el tallo y la segunda correspondió a plantas en las que se registró un orificio de entrada, la presencia de galerías producidas por el barrenado de la larva y el orifico de salida de la misma. Se analizaron 10 plantas por parcela durante el estado de grano dentado R5.

Las densidades de los lepidópteros, se analizaron con modelos lineales generalizados mixtos (MLGM) del software estadístico INFOSTAT®. Las diferencias entre los valores medios se analizaron con el test LSD de Fisher con un 5% de significancia. La cosecha se realizó manualmente el 01/06/2021. Se evaluó el rendimiento y sus componentes sobre una muestra compuesta por dos surcos de cinco metros lineales por parcela. Se ajustó la humedad al 14,5%. Se realizó el análisis de la varianza del INFOSTAT® 2020 y las diferencias entre medias se compararon con el test LSD de Fisher con un 5% de significancia (Di Rienzo et al., 2020).

Durante el ciclo del cultivo las precipitaciones fueron 1,2% inferiores a la serie histórica. Sin embargo, en el mes de enero de 2021 hubo registros muy superiores al promedio histórico, superando 2,5 veces a la media. Respecto a las temperaturas medias mensuales fueron de 1,0 % superior a la normal (Figura 1). Estas condiciones resultaron muy favorables para el desarrollo del cultivo de maíz tardío.

Los primeros daños foliares provocados por S. frugiperda se registraron en la etapa fenológica de V3. En los tratamientos Testigo y PW se observó un 5% de plantas con daño y la presencia de 2 larvas cada 10 plantas, mientras que en la tecnología VT3P se registró sólo un 2% de plantas afectadas. En el resto de los tratamientos no se observaron daños.

En el estado fenológico de V4-V5 se incrementaron los daños de la oruga cogollera y se determinó que existieron diferencias significativas entre los tratamientos (p< 0,0001). Se detectaron tres grupos de híbridos con daños similares: a) Daño elevado: Testigo (43%) y MG (37%); b) Daño intermedio: PW (18%) y VT3P (12%) y c) Daño bajo, menor al 5%, registrado en las tecnologías VIP3, PWU y VYHR (Figura 2).

Durante el estado de V6 aumentaron los daños de S. frugiperda. El valor máximo de infestación se observó en el tratamiento Testigo con el 85% de plantas dañadas. Se hallaron diferencias estadísticas significativas entre los tratamientos (p< 0,0001). Los híbridos con las tecnologías VIP3, PWU y VYHR mantuvieron bajos porcentajes de daños, mientras que el Testigo, MG, VT3P y PW superaron al umbral de daño. Estos resultados demuestran que los híbridos con proteínas Cry1A.105 y Cry2Ab tuvieron baja eficacia de control de Spodoptera (Figura 2).

Respecto al promedio de larvas cada 10 plantas, en la etapa de V6 se hallaron los siguientes valores: Testigo (6), MG (4), VT3P (2), PW (2), mientras que en los híbridos VIP3, PWU y VYHR no se hallaron larvas vivas. Esto permite inferir que durante la etapa previa a V4-V5, los híbridos con las tecnologías MG, PW y VT3P que tuvieron valores de daño próximos al umbral, debieron haber requerido una aplicación de insecticida para reducir su población y disminuir las pérdidas de área foliar. Cabe aclarar, que los productos evaluados en la EEA INTA Rafaela que presentaron alta eficacia y persistencia fueron las diamidas (clorantraniliprole) y las spinosinas (spinosad, spinetoran) (Massoni y Trossero, 2019).

Daños de S. frugiperda durante las etapas iniciales (V1-V5) no causarían la muerte de la planta afectada por encontrarse protegido el meristema apical, pero sí un retraso en el crecimiento en relación a otras sanas a causa de un incremento de la competencia por luz, agua y nutrientes. Los daños leves en la escala de Davis (Davis et al., 1992) no afectarían el rendimiento. Contrariamente, los daños severos con presencia de orugas en 

el cogollo incrementarán los riesgos de mermas en el rendimiento. Sin embargo, los híbridos tienen la capacidad de recuperase, lo que depende de factores ambientales, principalmente humedad y temperatura. Por lo tanto, en un escenario climatológico con lluvias por encima de los valores normales, como el ocurrido en enero de 2021 (298,6 mm), las plantas tuvieron una elevada tasa de recuperación (Figura 1).

En la etapa fenológica de R3 se registraron daños de H. zea y la presencia de larvas en las espigas, donde se encontraron diferencias significativas entre los tratamientos (p< 0,0001). La presión máxima de infestación se observó en los tratamientos Testigo y PW. Las tecnologías PWU y VYHR no presentaron daños en espiga mientras que en VIP3 se halló un daño inferior al 3%. Estos tratamientos se diferenciaron del resto que tuvieron los siguientes porcentajes de daños: MG (63%), VT3P (60%), Testigo (73%), PW (88%) (Figura 3).

Durante la etapa de grano lechoso (R3), se hallaron los siguientes porcentajes de plantas con larvas de H. zea en espiga: Testigo (68%), PW (87%), MG (63%), VT3P (60%) y VIP3 (3%). La mayor proporción fueron larvas grandes correspondientes a los estadios de L5-L6. En las tecnologías VYHR y PWU no se hallaron larvas (Figura 4); mientras que en los híbridos Testigo, MG, PW y VT3P se registraron plantas con la presencia de hasta tres larvas por espiga.

La elevada presencia de plantas con espigas dañadas por H. zea no implicaría un alto impacto en los rendimientos. Estudios previos determinaron un porcentaje bajo de granos dañados, menor al 3% en híbridos no Bt, con niveles de infestación superiores al 70%. Además, H. zea consume los granos de la punta de la espiga que son los de menor tamaño y peso respecto a los de la parte media e inferior (Massoni et. al., 2014). Sin embargo, debe considerarse que los orificios ocasionados en las espigas podrían facilitar el ingreso de hongos patógenos causantes de micotoxinas y afectar su calidad (Presello et al., 2016).

La supresión de H. zea en maíces PW, y VT3P en coincidencia con Flores y Balbi (2020), no se diferencia actualmente de un híbrido No-Bt en coincidencia con lo ocurrido en las campañas anteriores (Balbi y Flores, 2015; Massoni, et al., 2016). Por el contrario, en aquellos híbridos que contienen la proteína Vip3Aa20, la oruga de la espiga continúa siendo susceptible. Estas tecnologías representan la alternativa de manejo más adecuada para la oruga de la espiga. Por lo cual, en ambientes con elevada presión de infestación como la zona centro de Santa Fe, el uso de materiales VIP3, PWU y VHYR podrían evitar pérdidas de rendimiento de hasta 5%. Otras opciones como las aplicaciones de insecticida en cobertura total, resultan poco eficaces debido a la ubicación de sus larvas protegidas en el interior de las espigas.

En el análisis de las plantas atacadas y dañadas por el barrenador del tallo, se hallaron diferencias estadísticas significativas entre los tratamientos (p< 0,0001). El Testigo fue diferente del resto con una presión de infestación del 27% de plantas atacadas (con presencia de orificios) y 20% de plantas dañadas (con presencia de galerías). El tamaño de las galerías presentó un rango entre 4 y 13 cm de largo.

Los tratamientos con las tecnologías de protección MG, VT3P y PWU, tuvieron un bajo porcentaje de plantas atacadas (menor al 10%) y plantas dañadas con presencia de galerías longitudinales (menor al 3%). En los híbridos PW, VIP3, VYHR no se registraron plantas con daños (Figura 5). Todas las tecnologías Bt evaluadas demostraron ser eficaces en el control del barrenador del tallo del maíz.

Si bien los eventos biotecnológicos pueden evaluarse considerando el daño de los lepidópteros plaga, estas tecnologías están asociadas a ciertos híbridos comerciales y, por lo tanto, el rendimiento esperado no es consecuencia sólo del evento. Es decir, eventos con alta eficacia de control pueden resultar desfavorecidos al incluirse en híbridos que no se adecuen a ciertas características productivas como la estructura de caña, tolerancia al vuelco, tasa de secado, y ambientales como la interacción del genotipo con el ambiente.

En el rendimiento no se detectaron diferencias significativas entre los tratamientos (p=0,2545). El Testigo No-Bt presentó el menor valor de rendimiento. En los híbridos P1815 PWU, P2021 VYHR y SRM6620 MG se hallaron valores de rendimiento por encima del promedio del ensayo (11.286 kg ha-1 ) (Tabla 2). Al considerar que el híbrido MG tuvo una presión del 57% de plantas con daño de S. frugiperda en V6 y del 63% de plantas con daños por H. zea en R3, hubiera sido esperable un mayor impacto en detrimento del rendimiento. Sin embargo, debido a las abundantes precipitaciones ocurridas durante enero de 2021, los maíces presentaron una elevada capacidad de compensación frente a los daños y la expresión del rendimiento estuvo determinada, principalmente, por la interacción del genotipo con el ambiente productivo.

En el peso de mil granos, el promedio de plantas por hectárea y el número de espigas por planta tampoco existieron diferencias significativas (p=0,2615; p=0,3799; p=0,4234). El híbrido testigo sin evento, presentó el menor número de plantas ha-1 y espigas/planta con respecto al resto de los tratamientos (Tabla 2). Esto podría deberse a los daños por D. saccharalis del 20% de plantas, donde un porcentaje de los tallos se quebraron y debido al barrenado de la base de las espigas provocaron su caída prematura, en coincidencia con reportes de Iannone y Leiva (1995). En zonas como el centro de Santa Fe con alta presión de lepidópteros, la elección de híbridos con eventos es clave para reducir riesgos de pérdida de rendimiento en los maíces tardíos.

La expresión de las proteínas Vip3Aa20 en el genoma de los híbridos con las tecnologías VIP3, VYHR y PWU fueron eficaces para controlar los elevados niveles de infestación de lepidópteros reportados en maíces de siembra tardía de la zona centro de Santa Fe.

Los híbridos con las tecnologías MG, PW, VT3P que incluyen las proteínas Cry1A.105 y Cry2Ab, registraron daños por encima de los umbrales de tratamiento y demostraron baja eficacia en el control de S. frugiperda. Por esta razón, en presencia de altas densidades, se debería realizar una aplicación foliar de insecticida para reducir las pérdidas de rendimiento. Los híbridos con las tecnologías VIP3, VYHR, PWU fueron eficaces para suprimir la población de H. zea, mientras que los materiales VT3P, MG y PW presentaron elevada susceptibilidad.

Los eventos biotecnológicos evaluados, demostraron alta eficacia en el control de D. saccharalis. El uso de los eventos biotecnológicos debe complementarse con el monitoreo del cultivo desde las etapas fenológicas tempranas para detectar oportunamente los umbrales de daño preestablecidos, lograr una densidad y uniformidad de plantas adecuadas a floración y así obtener el rendimiento esperado a cosecha.