El gusano de la raíz del maíz occidental , Diabrotica virgifera virgifera , es una de las especies de gusano de la raíz del maíz más devastadoras en América del Norte , especialmente en las áreas de cultivo de maíz del medio oeste , como Iowa . Una especie relacionada, el gusano de la raíz del maíz del norte, D. barberi , cohabita en gran parte del área de distribución y es bastante similar en biología.
Se describen otras dos subespecies de D. virgifera , entre ellas el gusano de la raíz del maíz mexicano ( Diabrotica virgifera zeae ), una plaga importante por sí misma, que ataca al maíz en ese país.
Las larvas del gusano de la raíz del maíz pueden destruir porcentajes significativos de maíz si no se tratan. En los Estados Unidos, las estimaciones actuales muestran que 30.000.000 acres (12.000.000 ha) de maíz (de un total de 80 millones [ aclaración necesaria ] cultivados) están infestados por el gusano de la raíz del maíz. El Departamento de Agricultura de los Estados Unidos estima que los gusanos de la raíz del maíz causan pérdidas de ingresos de 1.000 millones de dólares cada año [1] , incluidos 800 millones de dólares en pérdidas de rendimiento y 200 millones de dólares en costos de tratamiento para los productores de maíz. [ cita requerida ]
Existen muchas similitudes entre los ciclos de vida de los gusanos de la raíz del maíz del norte y del oeste. Ambos pasan el invierno en el suelo en estado de huevo. Los huevos, que se depositan en el suelo durante el verano, tienen forma de pelota de fútbol americano, son blancos y miden menos de 0,004 pulgadas (0,10 mm) de largo. Las larvas eclosionan a fines de mayo o principios de junio y comienzan a alimentarse de las raíces del maíz. Las larvas recién nacidas son gusanos blancos pequeños, de menos de 0,125 pulgadas (3,2 mm) de largo. Los gusanos de la raíz del maíz pasan por tres estadios larvarios, pupan en el suelo y emergen como adultos en julio y agosto. Una generación emerge cada año. Las larvas tienen cabezas marrones y una marca marrón en la parte superior del último segmento abdominal, lo que les da una apariencia de dos cabezas. Las larvas tienen tres pares de patas, pero estas no suelen ser visibles sin una lupa. Después de alimentarse durante varias semanas, las larvas excavan una celda en el suelo y mudan a la etapa de pupa. La etapa de pupa es blanca y tiene la forma básica del adulto. Los gusanos de la raíz adultos miden aproximadamente 0,25 pulgadas (6,4 mm) de largo. Los gusanos de la raíz del maíz del oeste son amarillentos con una raya negra en cada cubierta de las alas. Los escarabajos del gusano de la raíz del maíz del norte son de color sólido y varían de bronceado claro a verde pálido. [2]
El momento de la eclosión de los huevos varía de un año a otro debido a las diferencias de temperatura y la ubicación. Los machos comienzan a emerger antes que las hembras. La emergencia suele continuar durante un mes o más. En años con veranos cálidos y secos, la cantidad de escarabajos del gusano de la raíz del maíz occidental puede disminuir rápidamente después de mediados de agosto, aunque en veranos con condiciones menos extremas pueden encontrarse hasta la primera helada. [2]
Las hembras se aparean poco después de emerger. Las hembras del gusano de la raíz del maíz occidental necesitan alimentarse durante aproximadamente dos semanas antes de poder poner huevos. La temperatura y la calidad de los alimentos influyen en el período previo a la oviposición. Las hembras suelen poner huevos en las primeras 8 pulgadas (200 mm) del suelo, aunque pueden depositarse a más de 12 pulgadas (300 mm) de profundidad, en particular si la superficie del suelo está seca. Las hembras del gusano de la raíz del maíz occidental tienen más probabilidades de poner algunos de sus huevos por debajo de las 8 pulgadas (200 mm) de profundidad que las hembras del gusano de la raíz del maíz del norte. [2]
Las larvas del gusano de la raíz pueden completar su desarrollo sólo en el maíz y algunas otras especies de pastos. Las larvas del gusano de la raíz criadas en otros pastos (específicamente, la cola de zorro amarilla) emergieron como adultos más tarde y tenían un tamaño de cápsula de cabeza más pequeño como adultos en comparación con las larvas criadas en maíz. [3] Los adultos se alimentan principalmente de la seda del maíz, el polen y los granos en las puntas expuestas de las mazorcas, aunque se alimentarán de hojas y polen de otras plantas. Los adultos comienzan a emerger antes de que estén presentes los tejidos reproductivos del maíz, los adultos pueden alimentarse del tejido de las hojas, raspando el tejido verde de la superficie y dejando una apariencia de vidrio. Sin embargo, los adultos cambian rápidamente a las sedas verdes y el polen preferidos cuando están disponibles. Los adultos del gusano de la raíz del maíz del norte se alimentan de los tejidos reproductivos de la planta de maíz, pero rara vez se alimentan de las hojas del maíz. Los adultos "del norte" tienen más probabilidades que los adultos "del oeste" de abandonar el maíz y buscar polen o flores de otras plantas a medida que el maíz madura. [2]
La mayor parte del daño al maíz es causado por la alimentación de las larvas. Las crías localizan las raíces y comienzan a alimentarse de los pelos finos de la raíz, excavando en las puntas de las raíces. A medida que las larvas crecen, se alimentan de las raíces primarias y hacen túneles en ellas. Cuando los gusanos de la raíz son abundantes, la alimentación de las larvas y el deterioro de las raíces dañadas por patógenos de la pudrición de la raíz pueden dar lugar a que las raíces se poden hasta la base del tallo. Las lesiones graves de las raíces interfieren en la capacidad de las raíces para transportar agua y nutrientes, reducen el crecimiento y dan como resultado una menor producción de grano. Las lesiones graves de las raíces pueden dar lugar al encamado de las plantas de maíz, lo que dificulta la cosecha. La alimentación de los adultos con estigmas puede dar lugar a la poda en la punta de la mazorca, comúnmente llamada corte de estigmas . En el maíz de campo, las poblaciones de escarabajos son ocasionalmente lo suficientemente altas como para causar un corte grave de estigmas durante el desprendimiento de polen, lo que puede interferir en la polinización. [2]
El gusano de la raíz del maíz occidental expandió rápidamente su área de distribución en América del Norte durante la segunda parte del siglo XX. Ahora está presente desde la región suroeste del cinturón de maíz de los EE. UU. hasta la costa este. Se introdujo a fines del siglo XX en Europa , donde se observó por primera vez cerca de Belgrado , Serbia en 1992. [4] El brote serbio se extendió al norte y al sur para incluir Grecia a Polonia y al este desde Italia hasta Ucrania . [5] Además de esta gran área continua en Europa central y sudoriental , se han detectado brotes discontinuos en Europa. El primero fue descubierto cerca de Venecia , Italia, en 1998, en el noroeste de Italia ( Piamonte ) y Suiza ( cantón del Tesino ) en 2000, el noreste de Italia en 2002 (cerca de Pordenone ) y 2003 (cerca de Udine ), el norte de Italia ( Trentino ), el este de Francia ( Alsacia ), Suiza, Bélgica , el Reino Unido y los Países Bajos en 2003 y la región parisina , Francia en 2002, 2004 y 2005. Los brotes detectados en el norte de Suiza , Bélgica , los Países Bajos y la región parisina no persistieron. [5] La distribución del gusano de la raíz del maíz europeo fue resultado de varias introducciones desde América del Norte . [6] Al menos tres introducciones sucesivas dieron lugar a brotes detectados en Serbia en 1992, el Piamonte italiano en 2000 y la Isla de Francia en 2002. Los brotes europeos observados en Alsacia en 2003 y la Isla de Francia en 2005 procedieron de dos introducciones adicionales procedentes de América del Norte , lo que eleva a cinco el número de introducciones transatlánticas. [7] Todavía no se ha encontrado el origen norteamericano exacto de las introducciones europeas, pero el norte de los EE. UU. parece ser el más probable. [7]Los pequeños brotes remotos en el sur de Alemania y el noreste de Italia probablemente se originaron a partir de eventos de dispersión a larga distancia desde Europa central y sudoriental. Por lo tanto, es probable que el gran brote europeo se esté expandiendo por dispersión estratificada, que implica tanto una difusión continua como una dispersión discontinua a larga distancia. Este último modo de dispersión puede acelerar la expansión en Europa. [8]
Existen múltiples prácticas de manejo que tienen como objetivo controlar los gusanos de la raíz del maíz. Estas prácticas incluyen la selección de variedades de maíz, la siembra temprana, los insecticidas , la rotación de cultivos y las variedades de maíz transgénico . [ cita requerida ]
No existen variedades comerciales de maíz resistente que no sean transgénicas. Varias características del maíz híbrido reducen el daño al aumentar la fuerza del tallo y el tamaño de la masa de la raíz. Estas características permiten que la planta tolere mejor la alimentación del gusano de la raíz, con una menor probabilidad de encamado. [2]
Los campos plantados temprano que han completado la liberación de polen son menos atractivos y, por lo tanto, tienen menos actividad de puesta de huevos. Los campos tempranos tienen sistemas de raíces relativamente más grandes cuando comienza la alimentación del gusano de la raíz. Esto los hace algo más tolerantes. Las prácticas que promueven sistemas de raíces fuertes y un cultivo generalmente vigoroso hacen que el maíz sea más tolerante a la alimentación y el daño del gusano de la raíz. [9]
Los insecticidas aplicados al suelo controlan eficazmente los gusanos de la raíz del maíz. El uso de insecticidas puede estar justificado en áreas que tienen un historial de daño moderado a alto. La cantidad de adultos presentes durante la temporada de crecimiento anterior es la mejor guía para seleccionar los campos que se tratarán. [9] Sin embargo, en algunas áreas de alto uso de insecticidas en el centro de Nebraska , las poblaciones de escarabajos del gusano de la raíz del maíz se han vuelto resistentes a ciertos insecticidas. La resistencia a la aldrina probablemente se introdujo de forma independiente, al menos dos veces, desde América del Norte a Europa. Los organofosforados , como el metil-paratión , pueden proporcionar un control eficaz de las poblaciones tanto de larvas como de adultos en Europa central y sudoriental y en el noroeste de Italia. [10]
La rotación de cultivos es un método económico y consistente para controlar los gusanos de la raíz en la temporada siguiente a un brote en áreas de cultivo de maíz, donde los escarabajos de los gusanos de la raíz ponen huevos principalmente en el maíz. Como forma de reducir la densidad de gusanos de la raíz, es más eficaz que los insecticidas. [2] Las larvas del gusano de la raíz del maíz deben alimentarse de las raíces del maíz para desarrollarse y madurar adecuadamente. Si nacen en un campo sin maíz, mueren de hambre porque no pueden moverse más de 10 a 20 pulgadas (510 mm) en busca de alimento. [9] Sin embargo, dos biotipos de gusanos de la raíz sobreviven a la rotación. La variante "soja" se descubrió por primera vez en el centro de Illinois a fines de la década de 1980 y se extendió por Illinois, Indiana, el sur de Wisconsin y el este de Iowa. [11] En lugar de poner huevos en un campo de maíz, las hembras de la variante de soja se aparean y luego vuelan a un campo de soja para poner sus huevos, lo que permite que las larvas eclosionen en un campo que probablemente volverá a rotar al maíz el año siguiente. En la década de 1980, el gusano de la raíz del maíz del norte comenzó a ser un problema al superar la práctica de rotación del maíz con huevos en diapausa prolongada . [12] Los huevos permanecieron en el suelo durante dos años o más antes de eclosionar, evitando así el año de la soja. A partir de 2017, esta adaptación se ha observado en áreas de Iowa, Minnesota y Dakota del Sur, Wisconsin y Nebraska. [13]
La siembra de cultivos complementarios o de segunda cosecha puede aumentar drásticamente las poblaciones de gusanos de la raíz. El maíz con calabazas o el maíz después de las calabazas son ejemplos de patrones de siembra que exacerban la presión de alimentación de los gusanos de la raíz. [14]
Shrestha, Dunbar, French y Gassmann han informado que la historia del campo causa variación en el grado de resistencia del gusano de la raíz del maíz. Todos los campos que encontraron tenían gusanos de la raíz del maíz resistentes a las características, pero observaron que significativamente más larvas de gusanos de la raíz del maíz sobrevivieron en campos con resistencia a Bt. Recomiendan una rotación fiel de cultivos no solo para reducir la población del gusano, sino también para retrasar la adaptación del gusano. [15]
Entre los enemigos naturales se encuentran Argiope bruennichi , Theridion impressum, Coccinella sp., Pseudophomus rufipes. [16]
La plantación de maíz transgénico resistente a los gusanos de la raíz es otra estrategia para minimizar los daños. [17] El maíz Bt es eficaz para reducir los daños a las raíces y es más seguro y, a menudo, más barato que los insecticidas. Los rasgos transgénicos, aislados de la cepa de la bacteria del suelo Bacillus thuringiensis (a menudo denominada Bt), producen la proteína de control de insectos. [ cita requerida ]
El Bt fue descubierto por primera vez en 1901 por el biólogo japonés S. Ishiwatari como la fuente de una enfermedad que estaba matando a grandes poblaciones de gusanos de seda . El Bt se utilizó por primera vez como insecticida en 1920 y las formulaciones en aerosol que contenían bacterias Bt o proteínas Bt comenzaron a usarse en la década de 1970 para la protección de cultivos , incluidas las operaciones de agricultura orgánica . Los insecticidas Bt vieron un uso y desarrollo expandido en la década de 1980 como una alternativa a los insecticidas sintéticos. A principios de la década de 1980, los genes responsables de producir proteínas Bt se aislaron y transfirieron a plantas de maíz. El Bt fue aprobado comercialmente en semillas de maíz transgénico a mediados de la década de 1990. En comparación con las formulaciones en aerosol, las plantas transgénicas con la proteína Bt brindan una protección contra insectos mucho más efectiva durante toda la temporada. Otras proteínas Bt se han utilizado para modificar genéticamente las papas, el algodón y otros tipos de maíz comercial. Las dos marcas más comunes de maíz Bt transgénico son Genuity y Herculex. [ cita requerida ] Genuity Smartstax combina las tecnologías VT Triple Pro, Roundup Ready 2 y Acceleron Seed Treatment System de Monsanto , así como las tecnologías Herculex Xtra y Liberty Link de Dow Chemical . Acceleron, Herculex Xtra y VT Triple Pro incluyen características de protección contra el daño de los insectos. [ cita requerida ]
Para matar al insecto, es necesario ingerir la proteína Bt. Una larva susceptible ingiere la proteína, que luego se une a los receptores en el intestino de la larva. La unión inicia una cascada de efectos que finalmente conduce a la muerte. Las proteínas Bt son altamente selectivas en ciertas categorías y especies de insectos, lo que elimina el uso de insecticidas y sus efectos nocivos para los organismos no objetivo. [18]
Sin embargo, recientemente se han descubierto cepas de gusanos de la raíz que presentan resistencia al Bt en varios estados del medio oeste de Estados Unidos. [19] Según Monsanto, los "productos de maíz YieldGard VT Triple y Genuity VT Triple PRO" están afectados. En 2009, se descubrió que cuatro cepas en Iowa tenían resistencia al maíz Bt desarrollada en el campo. [20] Se descubrió que algunos gusanos de la raíz eran resistentes a dos o más toxinas Bt, además de ser tolerantes a la rotación de cultivos. Esta capacidad de evolucionar rápidamente para adaptarse a múltiples rasgos en su nueva fuente de alimento ha demostrado ser un desafío para los agricultores y los científicos. Ese mismo año, Monsanto, DuPont Pioneer, Syngenta y Dow Agro-Sciences comenzaron a vender semillas de maíz "apiladas" o piramidales diseñadas para retrasar el desarrollo de la resistencia. Estos productos combinaban rasgos para aumentar la eficacia; sin embargo, muchos de estos rasgos están fallando y pronto se quedarán sin ingredientes para apilar. Los investigadores han descubierto un nuevo gen bacteriano que mata a los gusanos de la raíz, pero no se espera que esté disponible para los agricultores antes de 2029. [21]
En 2014, se habían detectado cepas de gusanos de la raíz de Syngenta Agrisure RW en Iowa, así como glifosato . Los productos basados en Agrisure RW ingresaron al mercado en 2007. Sin embargo, los funcionarios gubernamentales, los académicos y las empresas no están de acuerdo sobre cómo definir el fenómeno de la resistencia. Los campos afectados constituían el 0,2% de los acres de maíz transgénico de EE. UU. Además, las áreas afectadas no habían sido rotadas con otros cultivos. [22]
A partir de diciembre de 2018, se descubrió que el gusano de la raíz del maíz es resistente a los cuatro rasgos. [23]
En Austria se ha desarrollado un método innovador de protección, utilizando por primera vez el método de "interrupción del apareamiento" en los campos de maíz. El producto correspondiente se llama CornProtect. [24] Las chinches hembras distribuyen feromonas que atraen a los machos. Con este nuevo método, dichas feromonas se colocan en portadores minerales especialmente tratados y se liberan lentamente durante todo el período de vuelo de las chinches. El apareamiento se reduce significativamente, porque los machos se desorientan y pierden interés en copular. La reproducción se reduce drásticamente [25]. La aplicación se realiza con pulverizadores de campo convencionales, lo que lo hace económicamente muy viable. [26]