Sandro Jhonatan Condori Pacsi; Sebastian Rodrigo Chavez Ramos

Objetivo

DETERMINAR LA VARIABILIDAD GENÉTICA MEDIANTE MARCADORES SSR E IDENTIFICAR POLIMORFISMOS SNP DEL GEN ACETILCOLINESTERASA-1 EN Spodoptera frugiperda (J.E.Smith, 1797) DE LA REGIÓN DE AREQUIPA

Resumen:

El gusano cogollero (Spodoptera frugiperda, J.E. Smith, 1797) es una plaga agrícola que afecta cultivos esenciales como el maíz y el arroz, causando graves pérdidas económicas y ambientales. Su alta tasa de reproducción y desarrollo de procesos adaptativos de resistencia a insecticidas dificultan su control, en la región de Arequipa, donde el acceso a monitoreo genético es limitado es probable encontrar variantes genéticas de importancia asociadas al gen ace-1. Esta investigación busca evaluar la variabilidad genética y la presencia de alelos de resistencia en S. frugiperda en el gene de la acetilcolinesterasa-1 (ace-1), empleando marcadores microsatélites (SSR) y secuenciación el gen ace-1, en muestras colectadas en las localidades de Characato, Rio grande, Cocachacra, Majes y Uraca de la región de Arequipa. Se espera obtener un panorama detallado de la estructura genética poblacional y estado de los alelos de resistencia insecticida. Los resultados permitirán desarrollar estrategias de manejo más efectivas, reduciendo el impacto ambiental y económico de la plaga, y optimizando el uso de agroquímicos en la agricultura regional, además se lograra publicar el articulo dentro de una revista indexada de la base Scopus o WoS, se obtendrá un nuevo profesional titulado con modalidad publicación en revista indexda y se realizará una difusión de resultados en un congreso nacional.

Palabras clave

Spodoptera frugiperda, SST/STR, resistencia, insecticida, microsatélites, genética de poblaciones, manejo de plagas.

Problema central

El maíz es un cultivo de gran producción, importante para la alimentación humana y animales domésticos. En el Perú la superficie de maíz sembrada es de 500 000 ha, siendo aproximadamente el 50% maíz amarillo duro (MAD) y el otro 50% maíz amiláceo andino (MAN). Además, es un cultivo principalmente destinado a la agricultura familiar. En el caso de MAD (Maíz amarillo duro) se tiene 198 563 unidades agropecuarias que siembran maíz con un promedio de superficie por unidad agropecuaria de 1.3 ha. Mientras que para el caso de MAN (maíz amarillo andino) la superficie sembrada por agricultor es aún menor (Narro et al., 2022). Sin embargo, estos cultivos se ven amenazados por plagas como el gusano cogollero Spodoptera frugiperda (J.E.Smith, 1797), el cual causa pérdidas de productividad agrícola debido a su comportamiento larval altamente fitófago, alta tasa de reproducción y su gran capacidad de dispersión (Toma et al., 2017). Esta situación se ve agravada, debido a que según Barrantes-Bravo et al. (2017), solo el 10.2% de los agricultores, recibe acceso a servicios de capacitación en el uso adecuado de plaguicidas, mientras que el resto de productores siguen un manejo transmitido por consejos locales. Esto ha promovido una alta dependencia y uso indiscriminado de agroquímicos altamente tóxicos para su control como organofosforados y carbamatos para el mantenimiento de los cultivos y evitar grandes pérdidas, al actuar como inhibidores de la AChE (Acetilcolina esterasa), la cual regula la actividad nerviosa de los insectos. No obstante, este uso excesivo genera una fuerte presión de selección de AChE en los campos favoreciendo un rápido desarrollo de resistencia en Spodoptera frugiperda (J.E.Smith, 1797) mediante una o más mutaciones puntuales en la AChE. Además, el intenso flujo genético puede propagar nuevos rasgos de adaptación, en particular alelos de resistencia, debido a su alta dispersión e intercambio genético entre migrantes. En consecuencia, se incrementan los costos de control ampliando la brecha entre los costos de producción y las ganancias obtenidas. Además, el uso indiscriminado de pesticidas genera problemas ambientales graves como la disminución de la biodiversidad, contaminación de ecosistemas y según Murcia-Morales, M., et al., 2021 el uso de organofosforados y carbamatos genera reducción de polinizadores y organismos beneficiosos del suelo. Los reportes de Honles et al.,2022 han demostrado que estos agentes tóxicos generan daños a la salud ya que se bioacumulan en los órganos, entre ellos el cabello, y que las altas exposiciones a pesticidas provocarían un aumento de enfermedades como cáncer, problemas neurológicos como el Parkinson, disfunciones endocrinas, problemas de desarrollo y daño al sistema nervioso central. El conocimiento de la variabilidad genética de S. frugiperda (J.E.Smith, 1797), y de los genes asociados a la resistencia a los pesticidas en Perú es muy limitado. Se han registrado los alelos de resistencia a los insecticidas de mayor uso comercial, únicamente de investigaciones extranjeras, lo que limita diseñar estrategias más acertadas para el control y mitigación de la plaga, además de desarrollar tecnologías más amigables con el medio ambiente sin afectar la productividad agrícola y sanidad humana. Por estas razones, se plantea la necesidad de responder a las siguientes preguntas: ¿cuál es la variabilidad genética en poblaciones de S. frugiperda (J.E.Smith, 1797) de la región Arequipa? y ¿Existirán variantes alélicas para el gen acetilcolinaesterasa-1 relacionado con la resistencia a insecticidas en las poblaciones de S. frugiperda (J.E.Smith, 1797)?

Hipótesis planteada

Dado que los antecedentes en los estudios de S. frugiperda presentan flujo genético, mantenido una población variable sin estructura, sin embargo los hallazgos de Arias et al. (2019) sugiere que la migración S. frugiperda podría estar influida por factores ecológicos y climáticos. Arequipa es una región que presenta variación climática por su morfología entonces la presencia de microclimas podría generar la formación de estructura genética S. frugiperda (J.E.Smith, 1797), además es posible encontrar una alta variabilidad genética y, en particular, la existencia de variación inter e intrapoblacional del gen acetilcolina esterasa-1, que podría ser una respuesta de resistencia a las diferentes presiones selectivas generadas por el uso indiscriminado de insecticidas organofosforados y carbamatos.

Resultados esperados

01 Tesis de Pregrado

Impactos esperados

Impacto Económico
Incremento de la productividad agrícola al mitigar los efectos del gusano cogollero, garantizando la sostenibilidad de los
cultivos clave para el mercado nacional e internacional.
Impacto Ambiental
Mejora en la calidad ambiental de zonas agrícolas al implementar estrategias menos dañinas, como el uso de
entomopatógenos.
Impacto Tecnológico
Desarrollo de métodos más precisos para identificar y monitorear variantes genéticas y resistencia a pesticidas, lo que
facilita la toma de decisiones en el manejo integrado de plagas.
Impacto Social
Mayor accesibilidad y disponibilidad de productos agrícolas básicos para las familias peruanas, garantizando seguridad
alimentaria.