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Formulación y evaluación de microencapsulados y pellets a base de hongos y nemátodos entomopatógenos para el control del gusano cogollero del maíz Spodoptera frugiperda (J.E. Smith).

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dc.contributor.author Leyva Hernández, Héctor Alejandro
dc.date.accessioned 2020-08-01T02:31:42Z
dc.date.available 2020-08-01T02:31:42Z
dc.date.created 2015-11-06
dc.date.issued 2020-07-31
dc.identifier.citation Leyva Hernández, Héctor Alejandro. (2018). Formulación y evaluación de microencapsulados y pellets a base de hongos y nemátodos entomopatógenos para el control del gusano cogollero del maíz Spodoptera frugiperda (J.E. Smith). Tesis (Doctorado en Ciencias en Biotecnología), Instituto Politécnico Nacional, Sección de Estudios de Posgrado e Investigación, Centro de Investigación para el Desarrollo Integral Regional, Unidad Sinaloa. México. es
dc.identifier.uri http://tesis.ipn.mx/handle/123456789/28426
dc.description Tesis (Doctorado en Ciencias en Biotecnología), Instituto Politécnico Nacional, CIIDIR, Unidad Sinaloa, 2018, 1 archivo PDF, (114 páginas). tesis.ipn.mx es
dc.description.abstract RESUMEN: El maíz es un cultivo de gran importancia a nivel mundial; sin embargo, adversidades climatológicas, enfermedades y plagas son factores que frecuentemente afectan y ponen en riesgo la producción de este cultivo, trayendo como consecuencia el uso intensivo de agroquímicos, entre estos los pesticidas de amplio espectro. El control biológico de plagas y en particular ofrece una alternativa ecológica al problema del uso de pesticidas químicos. Al respecto, los hongos (HE) y nemátodos entomopatógenos (NE) han sido utilizados para controlar diversos ordenes de insectos, como el orden Lepidoptera, al cual pertenece a la principal plaga del maíz el gusano cogollero Spodoptera frugiperda (J.E. Smith, 1797). Estos organismos pueden ser formulados para conservar viabilidad (supervivencia y patogenicidad) hasta el momento de ser aplicados. Por lo anterior, el objetivo de la presente investigación fue: Desarrollar formulaciones a partir de HE y NE, y evaluar su efectividad para controlar al gusano cogollero en laboratorio. Se emplearon cepas nativas de HE y NE pertenecientes al Laboratorio de Bioinsecticidas del CIIDIR-IPN Unidad Sinaloa y NE provenientes del CIIDIR-IPN Unidad Oaxaca. Los HE fueron encapsulados por secado por aspersión con el fin de obtener un producto en polvo. Las formulaciones probadas fueron: HE microencapsulados y los NE en Pellets, a las cuales se evaluó la supervivencia del agente de control y mortalidad de gusano cogollero, empleando un diseño experimental completamente al azar y una prueba de comparación de medias de Tukey a un nivel de confianza del 95 % (α=0.05). Esta investigación fue dividida en los siguientes estudios: a) Evaluación de la virulencia de Steinernema riobrave y Rhabditis blumi contra larvas del tercer instar de S. frugiperda, donde se evaluó la virulencia de los nematodos S. riobrave y la de un aislamiento nativo de R. blumi. Ambos NE fueron usados a dosis de 100, 250, y 500 juveniles infectivos (JI/mL) para inocular larvas del tercer ínstar de S. frugiperda. S. riobrave causó 90% de mortalidad a 500 JI/mL 96 h post inoculación, mientras que R. blumi no causó mortalidad de larvas a las concentraciones y tiempo de evaluación. b) Evaluación de la virulencia y efecto de antagonismo o sinergismo de Steinernema riobrave (Poinar y Raulston) y Metarhizium anisopliae (Metschn.) Sorokin sobre larvas de S. frugiperda (J.E. Smith), se evaluó la virulencia del nemátodo S. riobrave en conjunto con el hongo M. anisopliae para el control de larvas S. frugiperda. Se realizaron pruebas para determinar el posible sinergismo o antagonismo entre estos organismos de control. El nemátodo fue suministrado a dosis de 250 JI/mL, y el hongo a una concentración de 1 x 108 esporas mL-1 , mientras que la combinación de ambos entomopatógenos fueron aplicados asperjando 1 mL, a las mismas dosis sobre larvas de tercer ínstar de S. frugiperda. Se evaluó mortalidad durante 7 días cada 24 h. El hongo causó una mortalidad del 13% a las 96 h, mientras que el nemátodo mató al 80% a las 48 h. Así mismo, la combinación de organismos mató al 100% de larvas a las 72 h. Los resultados de mortalidad de larvas de tercer ínstar mostraron que fue la virulencia del nemátodo la principal causa de mortalidad, y no fue posible determinar sinergismo entre estos. c) Potencial de la formulación en pellets de Steinernema riobrave y de Acrobeloides camberenensis para el control de S. frugiperda, se colectaron muestras de suelo en campos cultivados con maíz y en las que se colocaron diez larvas de S. frugiperda del tercer estadio en cada muestra; se almacenaron a 25 ± 2 º durante 7 días. Los cadáveres de insectos se colocaron en trampa White para obtener nemátodos. Posteriormente estos se enfrentaron contra larvas de gusano cogollero vivos y muertos por congelación suministrándose 600 JI/ larva. El NE nativo fue caracterizado molecularmente como Acrobeloides camberenensis con un 91% de identidad. Los nemátodos S. riobrave y A. camberenensis se suministraron a dosis de 100, 250 y 500 JI/mL; se contabilizaron larvas muertas cada 24 h durante 7 días. Para la formulación se utilizó S. riobrave ya que el nemátodo nativo A. camberenensis no demostró ser efectivo para el control de S. frugiperda bajo las condiciones de este experimento. Para elaborar los pellets se utilizó Barro rojo (B), Tierra de diatomeas (TD) y Ceniza (C) en tres proporciones: 1:1:1 para el tratamiento 1; 40% B: 40% C: 20% TD tratamiento 2 y 85% B: 10% C: 5% TD para el tratamiento 3. Se obtuvieron pesos medios de T1:0.65g; T2:0.67g; T3=0.69g con un diámetro promedio de 1 cm. Se evaluó semanalmente la supervivencia y virulencia de los NE pelletizados. Los tratamientos 1 y 2 no fueron consistentes al fragmentarse fácilmente en su manipulación. El tratamiento 3 permitió obtener un pellet más estable, siendo el único tratamiento en el que se pudieron observar NE vivos la primer semana post formulación. d) Formulación de hongos Entomopatógenos para el control del gusano cogollero, Se evaluaron las cepas de Beauveria bassiana (B1, B3, B4 y B9) y las de M. anisopliae (M1 y M2) a concentraciones de 1x105, 1x106, 1x107 y 1x108 esporas mL -1. Se seleccionó la cepa M1 a una concentración de 1x108 esporas mL-1 debido a la efectividad mostrada. Para la microencapsulación se elaboró una mezcla homogénea de 4 g/L de colorante rojo, 26 g/L de gelatina bovina y 20 mL/L de aceite de maíz; posteriormente se adicionaron 25 mL de agua destilada y se agitó para elaborar una mezcla integra. La mezcla se deshidrató a 40°C durante 24 h. posteriormente se fragmentó y tamizó a través de un tamiz número 6. Para el secado por aspersión, la velocidad de flujo fue de 10 mL/min y la temperatura de entrada en el secador fue de 130°C y de 85 °C en la salida. El hongo M. anisopliae (M1) causó el 100 % de mortalidad de larvas de primer instar de S. frugiperda en 48 h a una concentración de 1x108 esporas mL-1. Este tratamiento fue seleccionado para el secado por aspersión, sin embargo, se observó que los conidios perdieron viabilidad al no haber germinado a las 18 h post inoculación en PDA a 28 ºC. En general se considera que es necesario mejorar las formulaciones y continuar con la búsqueda de NE nativos con mayor virulencia sobre S. frugiperda. Además, se resalta el potencial de los pellets para continuar con la formulación de NE. ABSTRACT: Maize is a crop of great importance worldwide; However, climatic adversities, diseases and pests are factors that frequently affect and put at risk the production of this crop, bringing as a consequence the intensive use of agrochemicals, among these the broad spectrum pesticides. The biological control of pests offers an ecological alternative to the problem of the use of chemical pesticides. In this regard, fungi (EF) and entomopathogenic nematodes (EN) have been used to control various orders of insects, such as the order Lepidoptera, to which the main corn pest belongs, the armyworm Spodoptera frugiperda (J.E. Smith, 1797). These organisms can be formulated in order to conserve viability (survival and pathogenicity) until they are applied. Therefore, the objective of this research was: to develop formulations from EF and EN and to evaluate their effectiveness in controlling the fall armyworm in laboratory. Native strains of EF and EN were used, belonging to the Bioinsecticides laboratory from CIIDIR-IPN Sinaloa and EN coming from CIIDIR-IPN Oaxaca. EF were encapsulated by spray drying in order to obtain a powder product. The EN were formulated in and were previously reproduced in Galleria mellonella larvae. The formulations tested were: microencapsulated EF and Pelletized EN, which were evaluated determining the survival of the control agent and determining the number of dead fall armyworm larvae. The experiment was carried out under a completely randomized experimental design and a comparison test of Tukey's means was performed at a confidence level of 95% (α = 0.05). This investigation was divided into the following studies: a) Evaluation of the virulence of Steinernema riobrave and Rhabditis blumi against third instar Spodoptera frugiperda larvae, where the virulence of the S. riobrave nematode and a native isolation of R. blumi. Both EN were used at 100, 250, and 500 infective juveniles (IJ/mL) doses to inoculate third instar S. frugiperda larvae. S. riobrave caused 90% mortality at 500 IJ/mL 96 h after inoculation, whereas R. blumi did not cause larval mortality at the concentrations and time of the evaluation. S. riobrave has been considered viable to evaluate its effectiveness on the control of S. frugiperda in the field. b) Evaluation of the virulence and effect of antagonism or synergism of Steinernema riobrave (Poinar and Raulston) and Metarhizium anisopliae (Metschn.). Sorokin on larvae of Spodoptera frugiperda (J.E. Smith), The virulence of S. riobrave EN and M. anisopliae EF for the control of S. frugiperda larvae was evaluated. Tests were performed to determine the possible synergism or antagonism between these control organisms. The nematode was supplied at a dose of 250 IJ/mL, and the fungus at 1 x 108 spores mL-1 concentration, while the combination of both entomopathogens were applied by spraying 1 mL at the same doses on third instar S.frugiperda larvae. Mortality was evaluated during 7 days every 24 h. The fungus caused a mortality of 13% at 96 h while the nematode killed 80% at 48 h. Likewise, the combination of organisms killed 100% of larvae at 72 h. The mortality results of third instar larvae showed that the virulence of the nematode was the main cause of mortality and was not possible to determine any other effect of synergism between these. c) Potential of the formulation in pellets of Steinernema riobrave and Acrobeloides camberenensis for the control of Spodoptera frugiperda, soil simples were collected in fields cultivated with corn and in which ten third instar S. frugiperda larvae were placed in each sample; were stored at 25 ± 2 ° for 7 days. Insect corpse were placed in a White trap to obtain nematodes. Subsequently, these wereconfronted against live death larvae and dead by freezing, providing 600 IJ/larvae. Native EN was molecularly characterized as Acrobeloides camberenensis with 91% identity. EN S. riobrave and A. camberenensis were supplied at doses of 100, 250 and 500 IJ/mL; dead larvae were counted every 24 h for 7 days. For the formulation, S. riobrave was used since the native nematode A. camberenensis did not prove to be effective for the control of S. frugiperda under the conditions of this experiment. Red clay (B), diatomaceous earth (TD) and ash (C) were used to produce the pellets in three proportions: 1: 1: 1 for treatment 1; 40% B: 40% C: 20% TD treatment 2 and 85% B: 10% C: 5% TD for treatment 3. Mean weights of T1 were obtained: 0.65g; T2: 0.67g; T3 = 0.69g with an average diameter of 1 cm. Survival and virulence of the pelleted EN were evaluated weekly. Treatments 1 and 2 were not consistent in fragmenting easily in their handling. Treatment 3 allowed obtaining a more stable pellet, being the only treatment in which live EN could be observed the first week post formulation. d) Formulation of entomopathogenic fungi for the control of the fall armyworm, Beauveria bassiana (B1, B3, B4 and B9) and M. anisopliae (M1 and M2). Strains were evaluated at concentrations of 1x105, 1x106 , 1x107 and 1x108 spores mL-1. Strain M1 was selected at a concentration of 1x108 spores mL-1 due to the effectiveness shown. For microencapsulation, a homogenous mixture of 4 g/L of red dye, 26 g/L of bovine gelatin and 20 mL/L of corn oil was prepared; subsequently, 25 mL of distilled water was added and stirred to make an integral mixture. The mixture was dehydrated at 40 °C for 24 h. subsequently it was fragmented and sieved through a number 6 sieve. For spray drying, the flow rate was 10 mL/min and the entry temperature in the dryer was 130 °C and 85° C at the exit. The fungus M.anisopliae (M1) caused 100% mortality of first instar S. frugiperda larvae in 48 h at a concentration of 1x108 spores mL-1. This treatment was selected for spray drying, however it was observed that the conidia lost viability because they did not germinate at 18 h post inoculation in PDA at 28 ºC. In general it is considered that it is necessary to improve the formulations and continue with the search for native NE with greater virulence on S. frugiperda. In addition, the potential of the pellets to continue with the formulation of NE is highlighted. es
dc.description.sponsorship CONACYT es
dc.language.iso es es
dc.subject Formulación y evaluación de microencapsulados es
dc.subject Pellets a base de hongos es
dc.subject Nemátodos entomopatógenos es
dc.subject Control del plagas es
dc.subject Gusano cogollero del maíz es
dc.subject Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) es
dc.title Formulación y evaluación de microencapsulados y pellets a base de hongos y nemátodos entomopatógenos para el control del gusano cogollero del maíz Spodoptera frugiperda (J.E. Smith). es
dc.contributor.advisor García Gutiérrez, Cipriano
dc.contributor.advisor Ruiz Vega, Jaime


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