Identificación de SNP’s en el gen ace-1 de Spodoptera frugiperda asociados a la resistencia a insecticidas organofosforados

Abstract

RESUMEN Actualmente, Spodoptera frugiperda se presenta en el estado de Zacatecas, México, como una plaga de gran importancia económica, causando pérdidas en la producción de maíz aproximadamente de hasta el 30%, para su control se ha hecho uso principalmente de insecticidas químicos organofosforados cuyo uso intensivo e inadecuado ha llevado a la selección de poblaciones resistentes, en las cuales no se han caracterizado los mecanismos moleculares subyacentes de este fenómeno. Se ha reportado que la aparición de diferentes SNP´s en la región codificante del gen ace-1 de Spodoptera frugiperda le confiere resistencia cruzada a insecticidas organofosforados y carbamatos en la sinapsis colinérgica. Por lo que en el presente trabajo se genotipificaron 8 poblaciones del estado de Zacatecas ubicadas en los siguientes municipios: Calera de Víctor Rosales, Fresnillo de Gonzáles Echeverría, General Francisco R. Murguía, Loreto, Tepechitlán, Tlaltenango de Sánchez Román, Ojocaliente y Villanueva. Se amplificó mediante la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) 972 pb del gen ace-1 que fueron posteriormente secuenciados bidireccional por el sistema ABI PRIMS 3100. El análisis de los electroferogramas obtenidos mostró que las mutaciones encontradas en las larvas de gusano cogollero del estado de Zacatecas fueron la g-301 en la población de Loreto y la mutación g-565 en poblaciones de Calera, Tepechitlán, Ojocaliente y Villanueva, esta segunda mutación se presentó en el 50% de las poblaciones donde el 25% fue homocigoto y el otro 25% heterocigoto, mientras que los resultados preliminares mostraron que la mutación g-380 no se presentó en ninguna de las poblaciones. Para esta última mutación se realizó un análisis con la técnica de PCR-RFLP en 40 individuos pertenecientes al municipio de Fresnillo, presentándose un 65% homocigoto susceptible, 27% heterocigoto resistente y 8% homocigoto resistente. En el análisis de los electroferogramas se encontraron nuevas mutaciones en las posiciones g-396, g-498 y g-768. Para el análisis del árbol filogenético se obtuvieron 2 agrupaciones, en la primera todas aquellas poblaciones que tuvieron en su secuencia las mutaciones previamente reportadas y las nuevas, y en la segunda; aquellas que en su secuencia tuvieron mutaciones reportadas, mostrándose una mayor similitud entre las secuencias en las poblaciones de Tepechitlán, Villanueva y Calera. Los resultados sugieren que en los cultivos del estado de Zacatecas existe resistencia a los insecticidas organofosforados por parte del insecto plaga.

ABSTRACT Currently, Spodoptera frugiperda occurs in the state of Zacatecas, Mexico, as a plague of great economic importance, causing losses in the production of corn of up to 30%, for its control has been used mainly organophosphorus chemical insecticides whose use Intensive and inadequate has led to the selection of resistant populations, in which the molecular mechanisms underlying this phenomenon have not been characterized. It has been reported that the appearance of different SNPs in the coding region of the ace-1 gene of Spodoptera frugiperda confers cross-resistance to organophosphorus insecticides and carbamates in the cholinergic synapse. Therefore, in the present work, 8 populations of the state of Zacatecas located in the following municipalities were genotyped: Calera de Víctor Rosales, Fresnillo de Gonzáles Echeverría, General Francisco R. Murguía, Loreto, Tepechitlán, Tlaltenango de Sánchez Román, Ojocaliente and Villanueva. The polymerase chain reaction (PCR) was amplified using 972 bp of the ace-1 gene, which were then sequenced bidirectionally by the ABI PRIMS 3100 system. The analysis of the electropherograms obtained showed that the mutations found in the larvae of the armyworm State of Zacatecas were g-301 in the population of Loreto and mutation g-565 in populations of Calera, Tepechitlán, Ojocaliente and Villanueva, this second mutation was present in 50% of the populations where 25% was homozygous and the another 25% heterozygous, while preliminary results showed that the g-380 mutation did not occur in any of the populations. For the latter mutation, an analysis was performed with the PCR-RFLP technique in 40 individuals belonging to the municipality of Fresnillo, presenting 65% homozygous susceptible, 27% heterozygous resistant and 8% homozygous resistant. In the analysis of the electropherograms new mutations were found at positions g-396, g-498 and g-768. For the analysis of the phylogenetic tree 2 groups were obtained, in the first all those populations that had in their sequence the previously reported and new mutations, and in the second one; those that in their sequence had reported mutations, showing a greater similarity between the sequences in the populations of Tepechitlán, Villanueva and Calera. The results suggest that in crops in the state of Zacatecas there is resistance to organophosphorus insecticides by the insect pest.