ARTÍCULO ORIGINAL
Eficiencia de extractos vegetales como insecticida sobre Sitophilus zeamais en granos de maíz almacenados
Efficiency of vegetal extracts as insecticide on Sitophilus zeamais in stored maize grains
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Prof. Francisco de Assis Cardoso AlmeidaI, Prof. Pedro José da Silva JúniorII, Pesquisador Vicente de Paula QueirogaIII, Prof. Acácio Figueiredo NetoIV, Prof. Nelson Cárdenas OlivierIV, Prof. Angel Bienvenido G. RojasIV
I Universidad Federal de Campina Grande (UFCG), Brasil.
II Instituto Federal de Pernambuco (IFPE), Brasil.
III Embrapa Algodão/Campina Grande, Paraíba, Brasil.
IV Universidade Federal dele Vale do São Francisco (UNIVASF), Campus de Engenheira, Juazeiro Brasil.
RESUMEN
El Sitophilus zeamais es considerado la plaga más importante del maíz (Zea mays L.), almacenado en regiones tropicales y subtropicales. Con el objetivo minimizar los efectos indeseables de los insecticidas químicos sintéticos, el control de esa plaga con extractos vegetales viene convirtiéndose en una opción promisoria de bajo costo y segura para los aplicadores y consumidores. Fueron evaluadas en laboratorio la repelencia, atractividad y mortalidad del Sitophilus zeamais en granos de maíz tratados con polvos y extractos hidro alcohólico de Piper nigrum L. y Annona squamosa L. Para el estudio del polvo de los extractos de las plantas referidas anteriormente sobre la atractividad y la repelencia de los insectos adultos, fue utilizada una arena con cinco cajas dispuestas diagonalmente, siendo la central conectada a las demás. En dos de los recipientes fueron colocadas muestras de maíz tratadas con el extracto en polvo y, en los dos otros recipientes el maíz no tratado y, en el recipiente central de la arena, 30 insectos no sexuados. Los extractos hidroalcohólico fueron obtenidos a partir del polvo de las semillas de esas especies, en percolador, con solvente alcohol etílico (70% v/v), los cuales fueron llevados a los insectos en la forma de vapor. El delineamiento experimental usado fue el completamente aleatorio con los tratamientos dispuesto en esquema factorial, en que los factores cuantitativos fueron revelados por la regresión en el análisis de la varianza. El porcentaje de repelencia fue del 86,75% con el polvo del extracto de Annona squamosa y del 79,25% con el Piper nigrum. Mortalidad del 100% fue lograda con el extracto de Annona squamosa y dosis de 5 mL y, 98% con el extracto de Piper nigrum en la dosis de 14 mL, indicando la influencia de la dosis y del extracto sobre la mortalidad del Sitophilus zeamais adulto.
Palabras clave: efecto insecticida, mortalidad, gorgojos del maíz, repelencia.
ABSTRACT
The Sitophiluszeamais is considered the most important pest of maize (Zea mays L), stored in tropical and subtropical regions. To minimize the undesirable effects of synthetic chemical insecticides, the control of this pest with vegetal extracts has been turning into a promising safe and inexpensive alternative for applicators and consumers. Repellency, attractiveness and mortality of Sitophiluszeamais in maize grains treated with powders and hydroalcoholic extracts of Piper nigrum L. and Annonasquamosa L were laboratory tests. To study the dust of the plant extracts mentioned earlier about the attractiveness and repellency of adult insects, we used an arena with five boxes arranged diagonally, with the central interconnected to the others. Corn samples treated with the extract powder were placed in two containers, in the other two untreated corn containers were placed, and 30 unsexed insects were placed in the central arena container. The hydro alcoholic extracts were obtained from the seed powder of these species, in percolator, with ethyl alcohol (70% v/v), and these extracts were taken to the insects in vapor form. The experimental design was completely randomized with treatments arranged in a factorial design, in which the quantitative factors were analyzed by regression analysis of variance. The repellency percentage was 86.75% with the extract powder of Annonasquamosa and 79.25% with the Pipernigrum. 100% mortality was obtained with the extract of Annonasquamosa (5 mL dose) and 98% with Pipernigrum extract at a dose of 14 mL, indicating the influence of the dose and the extract on the mortality of adult Sitophiluszeamais.
Key words: insecticide effect, mortality, maize weevils, repellency.
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INTRODUCCIÓN
El maíz (Zea mays L.) es un producto agrícola de elevada expresión económica y social, siendo utilizado principalmente en la alimentación humana y animal, bien como en la producción industrial de almidón, aceite, harina, glucosa, productos químicos, raciones para animales y en la elaboración de formulaciones alimenticias (Coito, 2009).
La producción brasileña de maíz en grano en 2011, para ambas zafras, totaliza 57,7 millones de toneladas (IBGE, 2011)
Tan importante como las preocupaciones con el correcto manejo de la agricultura del maíz son los cuidados con el almacenamiento de la producción. Las pérdidas por almacenamiento inadecuado llegan a más del 15% de los granos (EMBRAPA, 2008). Varios estudios ven siendo realizados con el objetivo de descubrir técnicas para proteger los granos y semillas contra el ataque de insectos.
En Brasil, los gorgojos son considerados las plagas más importantes de los granos almacenados, por presentar alto potencial biótico, infestación cruzada, capacidad de penetración en las masas de granos, elevado número de hospederos y también por el hecho de que tanto sus larvas como los adultos damnifican los granos (Capps et al., 2010).
La utilización de insecticidas químicos de alta toxicidad es una práctica de rutina, en el control del gorgojo del maíz almacenado, pero, con el uso indiscriminado e incorrecto, hubo disminución de su eficiencia, exigiendo mayor número de aplicaciones que acarreó el surgimiento de poblaciones fuertes y elevando el costo de la aplicación (Bogorni y Vendramin, 2003). Estos productos traen desventajas enormes al hombre y al medio ambiente, necesitando, por tanto de investigaciones que identifiquen nuevos productos con acción insecticida a través de estudio sobre las defensas químicas naturales de las plantas, principalmente las ricas en compuestos orgánicos bioactivos, de actividad insecticida, fungicida, inhibidora de crecimiento y repelente, entre otros (Almeida et al., 2005). La necesidad de encontrarse nuevas moléculas menos tóxicas y con menor impacto ambiental es de primordial importancia, lo que ha estimulado y aumentado el interés de investigaciones con plantas insecticidas (Pungitore et al., 2005).
El uso de plantas con propiedades insecticidas es una práctica muy antigua (Machado et al; 2007). Hasta el hallazgo de los insecticidas organosintéticos, en la primera mitad del siglo pasado, las substancias extraídas de vegetales eran ampliamente utilizadas en el control de insectos. El resurgimiento de las investigaciones con plantas insecticidas ocurrió en razón de la necesidad de nuevos compuestos biorracionales que controlen las plagas sin provocar problemas al hombre y al ambiente. El empleo de plantas insecticidas ha ganado importancia principalmente en el segmento de los alimentos orgánicos, cuyo cultivo y consumo vienen creciendo rápidamente en todo el mundo en los últimos años (Almeida et al., 2005). Según el mismo autor las investigaciones con plantas insecticidas son realizadas, básicamente, con el objetivo de descubrirse moléculas con actividad contra insectos que permitan la síntesis de nuevos productos insecticidas y la obtención de insecticidas naturales para el uso directo en el control de insectos-plaga.
Con base en esas consideraciones y, teniendo en cuenta los perjuicios causados por el insecto-plaga Sitophilus zeamais durante el almacenamiento del maíz, los elevados precios de los defensivos químicos y sus problemas consecuentes del uso inadecuado, se objetivó con el presente trabajo estudiar la eficacia de dos extractos vegetales hidroalcohólicos sobre repelencia y mortalidad del Sitophilus zeamais.
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MÉTODOS
Los experimentos fueron conducidos en el Laboratorio de Almacenamiento y Procesamiento de Productos Agrícolas (LAPPA) de la Unidad Académica de Ingeniería Agrícola (UAEAg) de la Universidad Federal de Campina Grande (UFCG), Campina Grande, PB.
Experimento
Previamente fue efectuada la colecta del gorgojo del maíz a partir de granos obtenidos en ambientes no controlados, en almacenes localizados en el mercado central de Campina Grande, PB.
Para la multiplicación del insecto, los ejemplares colectados fueron colocados juntamente con granos íntegros de maíz, previamente expurgados, en recipiente de vidrio con capacidad de 300 mL, teniendo la boca vedada con tejido de voile para permitir la ventilación en su interior, los cuales fueron llevados a una estufa incubadora con temperatura de 26ºC y humedad relativa del aire del 95%. Después de la inoculación fue aguardado un período de 35 días para cópula y postura. Después, los gorgojos adultos fueron retirados de la masa de granos con auxilio de un tamiz de 4 mcsh, dejándose apenas los granos más las posturas en el local hasta la emergencia de los insectos adultos que fueron utilizados en los experimentos.
Las semillas de maíz, variedad São José, utilizadas en el experimento fueron oriundas de campo de producción, zafra 2010, conducido por el Instituto Agronómico de Pernambuco (IPA) localizado en Vitória de Santo Antão, Pe.
Obtención de los extractos hidroalcohólico de Piper nigrum L y Annona squamosa L
Los extractos naturales fueron obtenidos a partir de semillas de pimienta del reino (Piper nigrum L) y anón (Annona squamosa L) ambas obtenidas en el mercado de productores en Campina Grande, PB. En la producción de los extractos fueron utilizados 500 g de materia prima (polvo) del producto y 1000 mL de alcohol etílico para los dos extractos y, en la preparación se siguió la metodología descrita por Almeida (2003), donde las semillas de anón y pimienta del reino, después de secas en estufa a 40± 2 ºC, fueron trituradas en un molino de cuchillas de la marca Tecnal. El material (polvo) fue pesado en balanza de precisión; enseguida humedecido con pequeña cantidad de alcohol etílico al 70% (v v-1). El material vegetal humedecido, fue acomodado convenientemente en el percolador de acero inoxidable sobre 3 cm de algodón hidrófilo con papel filtro por encima, enseguida se colocó un segundo papel filtro con un disco de metal horadado sobre la masa, con el objetivo de evitar canales de escurrimiento del líquido extractor. En la secuencia el solvente fue agregado a través de la parte superior del percolador aguardándose 24 h, a lo termino de este período las soluciones filtradas y concentradas fueron almacenadas en recipientes apropiados hasta la evaporación total del solvente utilizado en la extracción. Los extractos obtenidos fueron acondicionados en frascos de vidrio ámbar hasta el momento de ser utilizados en los experimentos.
Experimentos de repelencia y atractividad ]]>
Experimento IConsistió en evaluar el efecto del polvo de los extractos de las plantas referidas anteriormente sobre a atractividad y/o la repelencia a los insectos adultos. Para esto fueron utilizadas arenas con cinco cajas interconectadas y dispuestas diagonalmente, de 6,0 cm de diámetro y 2,0 de altura, siendo la caja central interconectadas a las demás. En dos de los recipientes fueron colocadas muestras de 10 g de maíz trituradas y tratadas con 3 g del extracto en polvo y, en los dos otros recipientes el maíz triturado y no tratado, en el recipiente central de la arena 30 insectos no sexuados con ocho repeticiones
Experimento II
Se utilizaron los extractos hidroalcohólicos de pimienta del reino (Piper nigrum L) y anón (Annona squamosa L) los cuales fueron llevados a los insectos en forma de vapor utilizándose un equipo desenvuelto para esta finalidad, semejante a una torre de Potter, donde los insectos se encontraban en recipientes de plástico midiendo 104 x 141 mm (altura y diámetro). Sus tapas fueron horadadas con pequeños agujeros para la entrada y salida, respectivamente, del vapor generado por el compresor. Los tratamientos constaron de 4 repeticiones con 30 insectos cada, más un testigo que no recibió la aplicación de los extractos. La cantidad de los extractos aplicados por repetición fue de 2; 5; 8; 11 y 14 mL y, la evaluación fue hecha después de 24 y 48 horas de la aplicación.
Análisis estadístico
Los datos fueron evaluados con ayuda del software ASSISTAT versión 7.5 (SILVA y AZEVEDO, 2009), en un delineamiento completamente aleatorio (DIC), en que los experimentos fueron dispuestos en esquema factorial con cuatro repeticiones.
• Primer experimento: 2 x 2 (dos extractos e repelencia o atractividad);
• Segundo experimento: 2 x 5 (dos extractos, cinco dosis);
Las medias fueron comparadas por la prueba de Tukey a 1 y 5% de probabilidad; empleándose para el factor cuantitativo regresión en el análisis de varianza.
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RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Experimento de repelencia y atractividad
Los resultados del análisis de varianza correspondiente a la repelencia y atractividad de adultos del Sitophilus zeamais atraídos por la muestras de maíz tratadas con extractos en polvo de granos de Piper nigrum (pimienta del reino) y de Annona squamosa (anón), se encuentran en la Tabla 1, donde se verifican efectos altamente significativos para los procedimientos y la interacción dupla.
Mediante los datos contenidos en la Tabla 2, se verifica que el Sitophilus zeamais presenta una clara preferencia por las semillas de maíz no tratadas con relación a las semillas tratadas con los extractos en polvo de los granos de pimienta del reino y de anón, donde en términos porcentuales el extracto de esta (86,75%) fue estadísticamente superior al de la pimienta del reino (79,25%), testado con relación al polvo no tratado. Esto es, el insecto presentó repelencia del 7,5% de más cuando las semillas (polvo) fueron tratadas con el extracto de la anón.
Se observa aún por los resultados de la Tabla 2, que para los extractos la atractividad del Sitophilus zeamais al anón presentó resultado estadísticamente inverso a la repelencia. Con relación al procedimiento (línea) tanto el anón cuanto la pimienta demostraron comportamientos iguales, conforme la estadística.
Estudios realizados por MIYAKADO y OHNO. (1989) y Almeida et Al. (1999) encontraron efecto repelente de la pimienta del reino molida, demostrando que ésta constituye una fuente promisoria de insecticida natural. Los frutos poseen alcaloides del grupo amida insaturada con acción tóxica sobre plagas de granos almacenados.
León (2007), estudiando bioactividad de extractos vegetales en el control de Sitophilus oryzae en arroz, obtuvo un índice del 70,84% de repelencia con el polvo de Piper nigrum L. corroborando con los resultados encontrados en el presente experimento. Almeida et al. (1999), constataron en sus estudios la eficacia del extracto hidroalcohólico de pimienta del reino en el control de adultos de Sitophilus zeamis, cuando aplicado por el método del vapor (nebulización).
Lima (2007), afirma que la mayoría de los estudios de la fotoquímica de Annonaceae no se concentra más en los alcaloides, pero en una nueva clase de compuestos extremadamente bioactivos que son referidos como acetogeninas de anonácea. Fuente de compuestos con variadas acciones biológica y relevantes actividades citotóxica, antitumoral, antiparasitaria, inmunosupresora y pesticida.
Conforme Souza (2003), la Annona squamosa se caracteriza principalmente por presentar una clase de substancias denominadas acetogeninas, que son derivadas de ácidos grasos de cadena larga combinados con una unidad 2-propanol, siendo aparentemente de origen policetídica (C35-C37), poseyendo o no anillos tetrahidrofurano y una terminal g-lactona. Esa substancia actúa como una potente inhibidora de la respiración, llevando a una muerte celular programada. La estructura química de esas acetogeninas parece ser crucial para una potente actividad inhibitoria. ]]>
Resultados obtenidos con extracto etanólico de hojas de la A. squamosa por Brito et al. (2008), comprobaron la presencia de las clases de metabolitos secundarios como resinas, taninos apelmazados, saponinas y alcaloides y que presentaron intensidad moderadamente positiva, mientras que flavononóis, esteroides, triterpenoides y flavononas, presentaron una presencia fuertemente positiva. Tales resultados sugirieron la existencia de diferentes clases de metabolitos secundarios en la especie A. squamosa. Potenza et al. (2005) lograron 91,48 y 86,15% de eficiencia para el control de Tetranychus urticae con los extractos acuosos de A. squamosa y R. graveolens.Aún, en corroboración al tema, Guimarães et al., (2010), evaluando la repelencia y atracción de granos de maíz tratados con extractos vegetales utilizando arena, comprobaron que a 0,01% de Memora nudosa (Silva Manso) planta del Cerrado utilizada popularmente como cicatrizante de úlceras y heridas externas y a 0,1% de Vernonia aurea presentaron buena repelencia para adultos de S. zeamais. Igualmente, según Procópio et al., (2003), el polvo de las hojas de eucalipto (Eucalyptus citriodora) entre siete especies vegetales evaluadas, fue la única que provocó repelencia sobre los adultos de S. zeamais.
Mortalidad del Sitophilus zeamais Los efectos de los factores considerados para el presente estudio en cuanto a la mortalidad del gorgojo del maíz, Sitophilus zeamais, según el análisis de varianza, fueron significativos a 1% de probabilidad (Tabla 3). En la Tabla 4. y Figura, son expuestos los datos referentes a la interacción de los factores en cuanto la mortalidad del Sitophilus zeamais después de recibir los extractos hidroalcohólicos de Piper nigrum y Annona squamosa.
Con relación a extractos dentro de cada dosis se tiene que la excepción de las dosis de 5 y 8 mL en el que el extracto de anón controló los adultos de Sitophilus zeamais en un 100%, diferenciando estadísticamente del de pimienta del reino, donde la mortalidad fue del 60% en la dosis de 5 mL y del 92% en la de 8 mL, las demás dosis tuvieron el mismo comportamiento. Esto es, presentaron la misma media estadística (Tabla 4).
Con relación a cada extracto dentro de las diferentes dosis, se observa por los resultados de esta misma tabla y la Figura, mayor mortalidad de los insectos con el aumento de las dosis llevadas a los mismos y, que para la pimienta del reino las mayores mortalidades se dio con las dosis de 11 (97,50%) y 14 (98,00%) mL. Para el extracto de anón la mortalidad del 100% es observada ya desde la dosis de 5 mL. Estos resultados comprueban en parte, lo que fue observado para este extracto, en las prueba de repelencia, discutidos anteriormente, donde se confirmó la superioridad del extracto de anón sobre lo de pimienta del reino.
Los datos fueron sometidos a lo análisis de regresión y cuando significativos, estudiada la mejor ecuación para representarlos en la Figura, en que en el presente estudio el de segundo orden los representa con R2 superior a 85% para los extractos estudiados.
La superioridad del anón se debe, probablemente, a la cantidad de óleo e compuestos químicos presentes en el extracto de Annona principalmente acetogeninas (Lima, 2007).
El polvo extracto de piper nigrum L. estudiado por varios autores (Almeida et al., 1999; Leão, 2007; Procópio et al., 2003) y de comprobada eficiencia contra el Sitophilus zeamais, se presentó en este estudio como menos repelente del que el de Annona scamosa L. no disminuyendo, sin embargo, su importancia como producto a ser utilizado en el control de este insecto.
Pessona (2004), analizando el porcentual de mortalidad del Sitophilus zeamais frente a la exposición al extracto de Ocimum basilicum, en las dosis de 4, 8, 12, y 16 mL por el método de vaporización, constató para la dosis de 4 mL mortalidad del 52,5% y con el aumento del extracto aplicado alcanzó los índices de: 97% con 8 mL; 98% con 12 mL y 96,5% con 16 mL. Estos resultados exceptuando la dosis de 16 mL convergen con los encontrados en esta pesquisa a la medida que se aumentó a dosis, hubo aumento en el porcentual de mortalidad.
De acuerdo con Almeida et al., (2006), la mortalidad del Callosobruchus maculatusde de los adultos aumenta con el incremento del período de exposición a los extractos. Todos los extractos de P. nigrum fueron eficientes en matar el gorgojo del frijol Vigna, aunque, en termines absolutos, el extracto formulado con 70% de alcohol etílico haya sido el más eficaz. ]]>
La pimienta del reino posee principios activo que promociona el control del Sitophilus zeamais adulto por el método del vapor. Conforme Almeida et al. (1999), evaluando extractos vegetales y métodos de aplicación en el control de esta plaga, después de 48 horas de aplicación, verificaron que el comportamiento del insecto fue de agitación intensa, andando aleatoriamente por el recipiente; después de aproximadamente 2 minutos, empezaban a intentar salir por los agujeros del recipiente; con más o menos 5 minutos no tenían más equilibrio aparente y se desprendían con facilidad de las laterales del recipiente y a veces no conseguían llegar a los agujeros de la parte superior del recipiente; al final de la aplicación de cada muestra casi todos los insectos ya estaban inmóviles y aparentemente muertos.En resumen fue observado por los resultados que solamente el efecto repelente no es suficiente para promover el control eficaz del Sitophilus zeamais, debido a la posibilidad de los compuestos volátiles bioactivos se disipan rápidamente, en función de las propiedades de cada compuesto y condiciones físicas de las estructuras de almacenamiento, efectos directos sobre la biología y fisiología del insecto también son necesarios, a fin de poder justificar su uso en el control alternativo de esta plaga (Oliveira & Vendramim, 1999; Almeida et al., 1999). los extractos de pimienta del reino en las dosis de 11e 14 mL y los de anón en las dosis de 5 a 14 mL para 500 g de semillas fueron eficaces en el control de adultos del Sitophilus zeamais, provocando mortalidad del 97,85%, y 100%, respectivamente.
Debido a las propiedades insecticidas, estos extractos naturales pueden ser de grande utilidad en el manejo del Sitophilus zeamais en semillas de maíz almacenadas, principalmente en pequeñas propiedades rurales, necesitando, por tanto, de una normalización en los procesos de colecta, secado vegetal, bien como la cuantificación de los compuestos bioactivos, a fin de que los resultados obtenidos puedan ser reproducidos y/o comparados. Mientras, para la recomendación de uso en el tratamiento de granos de maíz que se destina al consumo humano y animal, hay la necesidad de estudios complementares, visando ofrecer al usuario un producto eficiente y seguro del punto de vista toxicológico.
CONCLUSIONES
• Los insectos adultos do Sitophilus zeamais, son repelidos con los extractos de Piper nigrum (79,25%), y de Annona squamosa (86,75%).
• Ocurre una mayor mortalidad de los insectos con el aumento de las dosis llevadas a los mismos.
• Para el extracto de pimenta do reino las mayores mortalidades se dieron con las dosis de 11 (97,50%) e 14 (98,00%) mL y, para el del anón la mortalidad de 100% es observada a partir de la dosis de 5 mL. ]]>
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Recibido: 4 de septiembre de 2013.
Aprobado: 28 de enero de 2014.
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Francisco de Assis Cardoso Almeida. Universidade Federal de Campina Grande (UFCG), Brasil. Correo electrónico: acaciofneto@yahoo.com.br ]]>
