Una bacteria produce sustancias volátiles que atraen a los predadores de los áfidos

Los áfidos —también conocidos como pulgones— son considerados como una de las plagas más perjudiciales de la industria agrícola debido a su rápido crecimiento y habilidad para diseminarse por los campos de cultivo. El uso de agentes químicos para su erradicación ha generado la aparición de poblaciones resistentes y el control biológico, por ahora, no es muy efectivo. Por suerte, investigadores de la Universidad de Liege (Bélgica) han encontrado a una bacteria que habita en la mielada de los áfidos con la capacidad de generar sustancias volátiles que atraen a los predadores naturales de estos insectos según un artículo publicado hoy en Nature Communications.

Los áfidos son responsables de cuantiosas pérdidas económicas en la industria agrícola ya que bajan el rendimiento de producción de los campos de cultivo. Estas plagas se alimentan principalmente del floema de las plantas. Al hacerlo, secretan una sustancia pegajosa conocida como mielada, la cual está conformada por una mezcla de azúcares, ácidos orgánicos, aminoácidos y algunos lípidos que es aprovechada por sus simbiontes naturales con los que se beneficia mutuamente: ellos le proveen de nutrientes y a cambio reciben protección (Ej. simbiosis áfidos-hormigas).

Sin embargo, esta mielada puede ser también aprovechada por sus enemigos naturales, los cuales responden ante la presencia de señales químicas generadas por las plantas conocidas como semioquímicos. Por otro lado, la composición química de la mielada hace que ésta sea un excelente medio de cultivo para bacterias. Fue así que científicos belgas liderados por el entomólogo Pascal D. Leroy han encontrado una bacteria en la mielada del áfido Acyrthosiphon pisum que tiene la capacidad de producir sustancias semioquímicas que atraen al principal predador de este áfido, el sírfido Episyrphus balteatus.

Los áfidos y las bacterias mantienen una estrecha relación simbiótica, por ejemplo, las Ricketsiellas que habitan dentro de los áfidos tienen la capacidad de cambiarlas de color y así ayudarlas a ocultarse o disuadir a algunos de sus depredadores como las mariquitas. Sin embargo, los áfidos nunca imaginarían que una de las bacterias que forman parte de su microbiota intestinal, la Staphylococcus sciuri, fuera capaz de traicionarla y generar sustancias que atraigan a sus enemigos.

Leroy et al. usando modernas técnicas analíticas, purificaron y analizaron los compuestos químicos volátiles que emanaban de la mielada de los áfidos. En total lograron aislar 15 compuestos volátiles, entre ellos: alcoholes, cetonas, aldehídos, ácidos, una pirazina y un monoterpeno. Para determinar si eran las bacterias las responsables de la producción de estos compuestos, los investigadores filtraron y esterilizaron la mielada a fin de eliminar la carga microbiana. En la mielada estéril, la cantidad de compuestos volátiles fue mínima a diferencia de la mielada re-inoculada con S. sciuri.

Para determinar si en realidad los compuestos volátiles generados por S. sciuri son capaces de atraer a los depredadores naturales de los áfidos, los investigadores rociaron la mielada original en plantas libres de áfidos y observaron la presencia de sírfidos cerca a ellas. Los resultados mostraron que cerca del 50% de los sírfidos analizados se encontraban rondando a menos de 30cm de las plantas y el 25% de ellas llegaron a posarse sobre sus hojas. Los mismos resultados se obtuvieron cuando otras plantas libres de áfidos fueron rociadas con la mielada estéril re-inoculada con S. sciuri.

Luego los investigadores probaron cada compuesto volátil independientemente. Dos de ellos tenían la capacidad de atraer y estimular la ovoposición del ‘afidófago’ E. balteatus. Estos compuestos eran la 3-metil-2-butenal y el ácido 2-metilbutanoico. [Ver figura con la lista completa de compuestos volátiles]

Finalmente, los investigadores probaron si la bacteria S. sciuri podría ser usada como un control biológico de áfidos, para así evitar el uso de pesticidas y otras sustancias tóxicas para el ser humano. Cultivaron a las bacterias en un medio comercial (Medio 863) donde produjeron las sustancias volátiles y luego probaron si funcionaban de la misma manera que la mielada. El experimento se hizo dentro de un pequeño túnel de viento donde se observó la respuesta de los depredadores de áfidos. Los resultados mostraron que el efecto del cultivo bacteriano era similar al encontrado en la mielada natural. Para validar estos resultados, se repitió el experimento en un invernadero y luego en un campo de cultivo de papas, obteniéndose resultados muy alentadores.

Este es el primer estudio que demuestra la capacidad de una bacteria de generar sustancias semioquímicas o, también conocidas como kairomonas que atraen a los predadores naturales de los áfidos y promueven su ovoposición. También se ha demostrado el uso potencial como control biológico tanto en condiciones controladas de invernadero como en campo.

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Referencia:

Leroy, P., Sabri, A., Heuskin, S., Thonart, P., Lognay, G., Verheggen, F., Francis, F., Brostaux, Y., Felton, G., & Haubruge, E. (2011). Microorganisms from aphid honeydew attract and enhance the efficacy of natural enemies Nature Communications, 2 DOI: 10.1038/ncomms1347

Esta entrada participa en el V Carnaval de la Química cuyo anfitrión es Scientia.