Comportamiento sexual y éxito reproductivo del barrenador de la caña Diatraea saccharalis (Fabricius, 1794) (Lepidoptera: Crambidae) en laboratorio
Yuly Paola Sandoval Cáceres
Universidad Nacional de Colombia Facultad, Ciencias Agrarias Bogotá, Colombia 2020
Comportamiento sexual y éxito reproductivo del barrenador de la caña Diatraea saccharalis (Fabricius, 1794) (Lepidoptera: Crambidae) en laboratorio
Yuly Paola Sandoval Cáceres
Tesis o trabajo de investigación presentada(o) como requisito parcial para optar al título de: Magister en Ciencias Agrarias
Director (a): Ph.D. Nancy del Carmen Barreto Triana Codirector (a): Ph.D., Augusto Ramírez Godoy
Línea de Investigación: Entomología
Universidad Nacional de Colombia Facultad, Ciencias Agrarias Bogotá, Colombia 2020
Dedicatoria
A Dios, por ser mi todo, mi mayor impulso y fortaleza.
A Mis padres, hermanos, sobrinos y abuelita por ser mi motor y mayor motivación.
A mi familia, por ser mi apoyo
A la memoria del “Profe” Juan Manuel Arrieta, por haberme dado el impulso y tomar la sabia decisión de guiarme por el mundo de los insectos.
Agradecimientos
A mis padres y mi familia por su apoyo incondicional y motivación. A mis “enanos” por enseñarme que el amor incondicional no necesita de palabras.
A la Dra. Nancy Barreto por dirigir el desarrollo de este trabajo.
Al Docente Augusto Ramírez por su colaboración.
A Xiomara Sarmiento, Pablo Osorio, Jesús Gómez, y Sandra Romero, compañeros del equipo de trabajo de Entomología del Centro de Investigación Tibaitatá de Agrosavia — Corporación colombiana de investigación agropecuaria — por su ayuda y apoyo.
A Alejandra Pardo, Carolina Diaz, Alexandra Santacruz, Diana Rendón y Luisa Montenegro por su apoyo incondicional y amistad sincera.
A Valentina Vergara, por su apoyo, amistad, motivación y enseñanzas.
A Ginna Cruz por su valiosa asesoría, ayuda y apoyo.
Al profesor Francisco Serna y al grupo de trabajo del Museo Entomológico de la Facultad de Agronomía de la Universidad Nacional de Colombia, en especial a Ronald Simbaqueba, y Daniel Bautista por su apoyo e invaluable aporte en mi proceso de formación.
A la Corporación Colombiana de investigación agropecuaria Agrosavia y Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural por la financiación de la investigación.
A todos los que me apoyaron para que esta etapa de mi vida se cumpliera.
Resumen y Abstract IX
Resumen
Las larvas de barrenadores del género Diatraea, causan daños considerables en cultivos de caña de azúcar en las regiones productoras de panela en Colombia. Debido al desconocimiento del comportamiento sexual, a la amplia distribución de la especie Diatraea saccharalis y a la variación geográfica de la composición de su feromona sexual, el objetivo de este trabajo fue comprender el comportamiento sexual y éxito reproductivo de esta especie, evaluando la conducta de llamado de hembras vírgenes de uno, dos y tres días de edad y el comportamiento de cópula y éxito reproductivo de adultos vírgenes de uno y dos días de edad, adicionalmente se construyó un etograma para entender el comportamiento sexual y se evaluó la respuesta de machos vírgenes de uno y dos días en túnel de viento bajo condiciones controladas de temperatura y humedad relativa (25 ± 2°C, y 60 ± 10% de H.R.) y fotoperiodo 12h:12h, en el área de entomología del C.I. Tibaitatá de Agrosavia ubicado en el municipio de Mosquera (Cundinamarca, Colombia). El comportamiento de llamado se evidenció desde la quinta hasta la décimo primera hora de escotofase. La duración del llamado varió entre 30 y 210 min, siendo mayor el porcentaje de hembras que llamaron durante 30 min. El 37% de hembras de 1 día llamaron una única vez. El inicio de la cópula se observó desde la sexta hora de escotofase y se mantuvo hasta la décima hora, con una duración entre 30 y 120 minutos. Las parejas evaluadas copularon solamente una vez y no se observó que las hembras copuladas realizarán nuevamente exposición de la glándula. Las parejas de un día presentaron el mayor porcentaje de respuesta en túnel de viento. El porcentaje de fecundidad fue del 71.2%. La supervivencia del estado de larva fue de 81.2%, de pupa de 86.6% y de adultos 97.4%.
Palabras clave: Etograma, glándula sexual, feromona, fertilidad, fecundidad, barrenador.
X Comportamiento sexual y éxito reproductivo de Diatraea saccharalis en laboratorio
Abstract
Borers of Diatraea genus cause considerable damage to cane crops in Colombian panela (non-centrifugal cane sugar) producing regions. Due to the wide distribution of the species Diatraea saccharalis and the geographical variation of the composition of its sex pheromone, the aim of this work was to understand the sexual behavior and the reproductive success of D. saccharalis. Calling behavior of one, two and three days old virgin females, one and two days old virgin adults copula behavior, the construction of an ethogram to understand sexual behavior was performed, and the response of virgin adults of one and two days in wind tunnel was evaluated under controlled conditions of temperature, relative humidity (25 ± 2 °C, and 60 ± 10% of RH) and photoperiod 12h(D):12h(L), in Agrosavia C.I. Tibaitatá Entomological Laboratory, located in Mosquera (Cundinamarca, Colombia). The calling behavior was evidenced from the fifth and eleventh hour. The calling duration varied between 30 and 210 min, being greater the percentage of calls during 30 min. 37% of one-day calling only once. Mating occur between sixth and tenth hour, with a duration of 30 and 120 minutes. The couples evaluated, mating once and it was not observed that the copulated females would perform the calling behavior again (exposure of sexual gland). The one-day couples presented the highest response percentage in wind tunnel. The fertility percentage was 71.2%. Survival of larval stage was 81.2%, pupa 86.6% and adults 97.4%.
Keywords: Etogram, sexual gland, pheromone, fertility, fecundity, borer.
Contenido XI
Contenido
Resumen ...... IX
Lista de figuras ...... XIII
Lista de tablas ...... XV
Introducción ...... 1
1. Conducta de llamado de hembras de Diatraea saccharalis (Fabricius, 1794) (Lepidoptera: Crambidae) en laboratorio ...... 7 1.1 Introducción ...... 7 1.2 Inicio, duración y número de llamados de hembras de D. saccharalis en laboratorio ...... 9 1.2.1 Material Biológico ...... 9 1.2.2 Materiales y Métodos ...... 10 1.2.3 Resultados y Discusión ...... 13
2. Comportamiento sexual de adultos de Diatraea saccharalis en laboratorio ..... 21 2.1 Introducción ...... 21 2.2 Comportamiento sexual de Diatraea saccharalis en laboratorio ...... 23 2.2.1 Materiales y Métodos ...... 23 2.2.2 Resultados y Discusión ...... 25 2.3 Comportamiento sexual de Diatraea saccharalis en túnel de viento ...... 34 2.3.1 Materiales y Métodos ...... 34 2.3.2 Resultados y Discusión ...... 36
3. Éxito reproductivo del barrenador de la caña Diatraea saccharalis en laboratorio 41 3.1 Introducción ...... 41 3.2 Fecundidad y fertilidad de Diatraea saccharalis en laboratorio ...... 42 3.2.1 Materiales y Métodos ...... 42 XII Comportamiento sexual y éxito reproductivo de Diatraea saccharalis en laboratorio
3.2.2 Resultados y Discusión ...... 43
4. Conclusiones y recomendaciones ...... 47 4.1 Conclusiones ...... 47 4.2 Recomendaciones ...... 48
Anexo A: Análisis estadístico de la conducta de llamado de hembras vírgenes de Diatraea saccharalis en laboratorio ...... 49
Anexo B: Análisis estadístico de la conducta de cópula de adultos vírgenes de Diatraea saccharalis en laboratorio ...... 51
Referencias Bibliográficas ...... 53
Contenido XIII
Lista de figuras
Figura 1 - 1: Individualización de hembras de Diatraea saccharalis para evaluaciones en laboratorio...... 11 Figura 1 - 2: Exposición de la glándula sexual de hembras de Diatraea saccharalis en laboratorio...... 12 Figura 1 - 3: Horario de llamado de hembras de Diatraea saccharalis de uno, dos y tres días de edad en laboratorio...... 14 Figura 1 - 4: Horario de llamado de hembras vírgenes de Diatraea saccharalis de tres edades en laboratorio...... 15 Figura 1 - 5. Duración de llamado de hembras de un, dos y tres días de edad de Diatraea saccharalis en laboratorio...... 16 Figura 1 - 6. Duración de llamado de hembras vírgenes de Diatraea saccharalis de uno, dos y tres días de edad en laboratorio...... 17 Figura 1 - 7. Número de llamados realizados por hembras de Diatraea saccharalis de uno, dos y tres días de edad en laboratorio...... 18 Figura 1 - 8. Comparación de medias para la variable número de llamados realizados por hembras de uno, dos y tres días de edad en laboratorio...... 19 Figura 2 - 1: Individualización de adultos vírgenes de Diatraea saccharalis para evaluaciones en laboratorio...... 24 Figura 2 - 2. Horario de cópula de adultos de Diatraea saccharalis de uno y dos días de edad en condiciones de laboratorio...... 27 Figura 2 - 3. Comparación de medias para la variable inicio de cópula para adultos de uno y dos días de edad...... 27 Figura 2 - 4. Duración de cópula de adultos de Diatraea saccharalis de uno y dos días de edad en condiciones de laboratorio...... 28 Figura 2 - 5. Comparación de medias para la variable inicio de cópula para adultos de Diatraea saccharalis de uno y dos días de edad...... 28 Figura 2 - 6: Secuencia de la conducta de pre-cortejo y cortejo de adultos de Diatraea saccharalis en laboratorio. Los valores indican la probabilidad de ocurrencia del siguiente acto...... 31 Figura 2 - 7: Pasos del comportamiento de cortejo, pre-cortejo y cópula de Diatraea saccharalis en laboratorio...... 32 XIV Comportamiento sexual y éxito reproductivo de Diatraea saccharalis en laboratorio
Figura 2 - 8: Túnel de viento empleado en las evaluaciones de comportamiento sexual de Diatraea saccharalis...... 34 Figura 2 - 9: Iluminación del túnel de viento para realizar las evaluaciones...... 35 Figura 2 - 10: Evaluación de la respuesta de machos en túnel de viento...... 35 Figura 2 - 11. Gráfico de comparación de medias para la variable respuesta de machos de D. saccharalis al estímulo liberado por hembras vírgenes (feromona sexual) en túnel de viento...... 37 Figura 3 - 1: Cámara de hidratación de posturas de Diatraea saccharalis en laboratorio...... 43 Figura 3- 2: Supervivencia de los estados del ciclo de vida del barrenador de la caña Diatraea saccharalis en laboratorio...... 44
Contenido XV
Lista de tablas
Tabla 1-1: Composición de la dieta artificial empleada para la cría de larvas de Diatraea spp. Hensley & Hammond (1968) modificada por Araújo et al., (1985)...... 26
Introducción
En Colombiael área sembrada con caña es de aproximadamente 474.559 hectáreas, de las cuales se destinan 218.000 para la producción de azúcar y más de 200.000 para la producción de panela. Existen un total de 70.000 productores de panela, 13 ingenios productores de azúcar y 5 plantas productoras de Etanol (Carvajal et al., 2018). Para el año 2017, el área sembrada en caña de azúcar Saccharum officinarum L. para la producción de panela alcanzaba las 236.000 hectáreas con un rendimiento promedio de 6,12 t/ha, siendo los departamentos de Cundinamarca, Santander, Antioquia, Boyacá y Nariño los principales productores de caña en el país (Agronet, 2017). En 2018 el área cosechada fue de 308.490 hectáreas, con un rendimiento aproximado de 5,10 Ton de panela por hectárea Ha, alcanzando una producción de 1.529.679 Ton de panela (Ministerio de Agricultura, 2018).
En el hemisferio occidental el género Diatraea Guilding es una de las polillas económicamente más importantes, afectando diversidad de Poáceas como pastos, maíz, arroz, caña de azúcar, sorgo y plantas silvestres pertenecientes a esta familia (Solís y Metz, 2016). Vargas (2015) reporta el género Diatraea como el insecto plaga de mayor importancia en cultivos de caña de azúcar en Colombia, debido al daño que causa el estado larval, que se alimenta y desarrolla dentro de los tallos, generando una disminución de la biomasa e inversión de azúcares. Pinto (1990) indica que por cada unidad porcentual de daño causado por el barrenador se pierden 105,4 kg de panela mostrando la importancia del impacto económico de este insecto en los sistemas agrícolas paneleros del país.
Solís y Metz (2016) reportan la presencia de 41 especies de este género en América, siendo Diatraea saccharalis (Fabricius, 1794) la más ampliamente distribuida. Para el año 2012, en el valle geográfico del río Cauca se reportaba la presencia de las especies del 2 Introducción barrenador D. indigenella (Dyar & Heinrich, 1927) y D. saccharalis (Vargas et al., 2013). Posteriormente, se reportó la presencia de las especies D. tabernella Dyar, 1911 y D. busckella Dyar & Heinrich, 1927 (Vargas, 2013; Vargas et al., 2015). Barrera et al., (2017) lograron establecer la presencia de las especies D. albicrinella Box, 1931, y D. centrella (Möschler, 1883) como nuevos registros para Colombia, basados en estudios moleculares de especímenes recolectados en el departamento de Caquetá, además de una nueva especie con cercanía genética a D. crambidoides (Grote, 1880).
Leyton-Flor et al., (2018) estudiaron la distribución espacio temporal de Diatraea spp. en el valle del río Cauca, estableciendo que la distribución de la plaga en campo se da en forma agregada, agrupándose en los bordes de los campos y siendo mayor su presencia en edades avanzadas del cultivo, por lo cual recomiendan la liberación de parasitoides desde el establecimiento del cultivo y el manejo de los bordes de cultivo, ya que son el foco inicial de infestación de la plaga.
Debido a la necesidad de conocer las especies del barrenador presentes en las zonas de producción panelera del país, con miras a poder establecer estrategias de manejo que permitan la disminución del impacto de este insecto plaga en el sector, en el año 2014 la Corporación colombiana de investigación agropecuaria – AGROSAVIA, inició estudios en zonas productoras de panela en Cundinamarca, Boyacá, Santander, Nariño y Antioquia, realizando muestreos de las poblaciones durante dos épocas contrastantes de lluvia y sequía. Como resultado de la identificación de especies del barrenador basados en la morfología del aparato genital del macho, se determinó la presencia de las especies D. saccharalis, D. rosa Heinrich, 1931, D. busckella y D. tabernella en Antioquia, mientras que en Santander y Boyacá se identificaron las primeras tres. En Cundinamarca se reportaron las especies D. saccharalis, D. tabernella y D. busckella y en Nariño D. saccharalis y D. indigenella (Sandoval et al., 2015).
El Instituto Colombiano Agropecuario en Resolución 4347 del 17 de diciembre de 2014 declaró el “Estado de emergencia fitosanitaria en los departamentos de Boyacá y Santander por las altas incidencias de los barrenadores del tallo (Diatraea spp.)” en los cultivos de caña de azúcar, en zonas paneleras de estos departamentos, al estimarse valores de 54 a 64% de incidencia (equivalente a porcentaje de infestación) y de 7 a 9,8% de severidad (equivalente a porcentaje de intensidad de infestación). Además, se Introducción 3 mencionó para ese año que el umbral económico fue del 4% con un índice de 0,8 de pérdida en producción por cada unidad porcentual (ICA 2014).
Posteriormente en la Resolución ICA 017848 del 20 de diciembre de 2017, se declaró el control oficial de los barrenadores D. busckella, D. indigenella, D. saccharalis y D. tabernella, como medida para poder incrementar los métodos de control de la plaga basados en el uso de parasitoides de huevos y larvas (ICA, 2017).
En el valle del río Cauca, durante las últimas tres décadas, el uso de esquemas de control biológico ha representado la principal estrategia de manejo para este insecto en el sector azucarero, calculándose niveles de infestación por debajo del 5% de entrenudos barrenados (Gómez y Vargas, 2014). Para ello se han realizado liberaciones alternadas o combinadas de parasitoides que afecten los estados de huevo como la avispa Trichogramma exiguum Pinto & Platner, 1978 (Hymenoptera: Trichogrammatidae), de larva como la avispa Cotesia flavipes (Cameron, 1981) y las moscas Billaea claripalpis (Wulp, 1895) y Lydella minense (Townsend, 1927) (Diptera: Tachinidae). Al igual que se debe realizar la conservación de la mosca nativa Genea jaynesi (Aldrich, 1932) proveyendo refugio y alimento mediante el establecimiento de especies vegetales que puedan ser aprovechables por este parasitoide (Vargas 2018, Vargas et al., 2015).
Debido a la limitada disponibilidad de estrategias de manejo integrado que permitan disminuir el impacto del insecto en la producción del cultivo, surge la necesidad de establecer nuevas herramientas que puedan ser incluidas en los planes de manejo. Siendo el uso de infoquímicos una alternativa viable, puesto que permite influir en el comportamiento de los insectos y pueden ser empleados para el monitoreo o control de estos. La realización de estudios básicos de comportamiento permite la comprensión de los procesos normales en la vida del insecto, como fundamento para poder alterar la comunicación intraespecífica logrando afectar y reducir sus poblaciones (Cardona y Mesa, 2015).
En el año 2010, Palacio y colaboradores realizaron estudios para conocer la composición de la feromona sexual de poblaciones de D. saccharalis de Brasil, Colombia, Uruguay, México, Venezuela, Jamaica y USA, encontrando una variación en la composición genética 4 Introducción de las poblaciones y en la cuantificación de los componentes de la feromona sexual. Oliveira et al., (2018) y Silva et al., (2018) realizaron la síntesis y evaluación de los componentes de la feromona sexual de esta especie del barrenador con miras a mejorar su eficiencia en campo. En Colombia, Barreto et al., (2018) evaluaron en campo dos feromonas comerciales para esta especie, obteniendo porcentajes de captura bajos comparados con las capturas realizadas con hembras vírgenes, demostrando la baja atracción y eficacia para las poblaciones colombianas del barrenador.
En vista de la diversidad genética de las poblaciones de D. saccharalis y la baja eficacia de las feromonas comerciales disponibles actualmente, se hace necesario realizar estudios básicos de comportamiento de las poblaciones colombianas de D. saccharalis en zonas productoras de panela del país. Estos estudios se convierten en la base para poder establecer planes de manejo integrado, ya que aportan la información primaria necesaria para comprender el comportamiento del insecto y cómo este podría ser afectado por técnicas de manipulación.
Diferentes estudios comportamentales, tomados como base para el manejo de plagas, han sido realizados para varios órdenes y familias de insectos, teniendo un gran auge por su especificidad, disminuyendo el impacto en organismos benéficos. Bento et al., (2001) establecieron las bases comportamentales de Ecdytolopha aurantiana (Lima, 1927) (Lepidoptera: Tortricidae) que afecta cultivos de cítricos, como estrategia para el monitoreo de sus poblaciones empleando feromonas sexuales. Borges et al., (2006) estudiaron los semioquimicos implicados en la comunicación química de Tibraca limbativentris Stal, 1860 (Hemiptera: Pentatomidae) actualmente utilizado como herramienta para control de este insecto plaga del arroz. Curkovic y Muñoz-M. (2011) realizaron la caracterizaron del cortejo y cópula de Callisphyris apicicornis Fairmaire & Germain, 1859 (Coleoptera: Cerambycidae) para establecer la viabilidad de desarrollo de estrategias de manejo.
Como parte del proyecto de AGROSAVIA “Estrategias de manejo integrado de plagas y enfermedades asociadas a cultivos de caña de azúcar en regiones productoras de panela en Colombia”, en el presente estudio se evaluó para la especie D. saccharalis, el comportamiento de llamado sexual de hembras (capítulo 1), la edad y horario de cópula (capítulo 2) y el éxito reproductivo (capítulo 3) en laboratorio, como estudios básicos que Introducción 5 aportan información enfocada a establecer estrategias de manejo de poblaciones colombianas de esta especie del barrenador.
1. Conducta de llamado de hembras de Diatraea saccharalis (Fabricius, 1794) (Lepidoptera: Crambidae) en laboratorio
1.1 Introducción
La agroindustria panelera en el país representa una gran valor, puesto que tiene implicaciones en los contextos sociales, culturales, ambientales, económicos, y en la seguridad alimentaria García et al., (2007). Para el año 2018, el sector panelero ocupaba el segundo renglón en importancia social en Colombia precedido por el café, al emplear a cerca del 12% de la población rural económicamente activa con 287.000 empleos directos (Ministerio de Agricultura, 2018).
Esta industria se enfrenta a grandes limitantes que disminuyen su productividad, y afectan el desarrollo e ingresos de los productores de panela y en general de toda la agroindustria (Arévalo, 2015). Según Castellanos et al., 2010 las plagas son el principal problema, debido al desconocimiento y la falta de herramientas para enfrentarlas y así lograr una disminución de su impacto en la producción.
El barrenador de la caña D. saccharalis, es una especie de amplia distribución en el continente americano y uno de los principales problemas fitosanitarios en gramíneas siendo el cultivo de caña de azúcar uno de los afectados, al causar pérdidas en los cultivos jóvenes y maduros (Pérez y Martínez, 2011; Solis y Metz 2016; Sidhu et al., 2013). El daño que realiza la larva en estados tempranos del cultivo causa el síntoma conocido como corazón muerto, en cañas maduras esta se desarrolla en el interior de los tallos formando galerías y alimentándose de estos, lo cual causa pérdida de biomasa y fermentación de tejidos (López-Lopera, 2015). Debido al hábito de la larva y al desconocimiento por parte 8 Comportamiento sexual Diatraea saccharalis Conducta de llamado de hembras de Diatraea saccharalis de los productores del impacto de este insecto en la producción, es preciso realizar su control integrando estrategias a los planes de manejo (Reguilon et al., 2014; Quecine et al., 2014). El uso de feromonas comerciales para monitoreo o control de diferentes insectos plaga, ha sido incluido en los programas de manejo integrado de algunas especies de importancia agrícola como Tecia solanivora Povolný, 1973 (Ochoa et al., 2008), Phthorimaea operculella (Zeller, 1873) (Salas, 2007), Ceratitis capitata (Wiedemann, 1824) (Ros et al., 1996), Cydia pomonella Linnaeus, 1758 (Minarro y Dapena,2000), Anthonomus eugenii Cano, (Muñiz-Merino et al., 2014), Rhynchophorus palmarum (Linnaeus, 1758) (Chinchilla et al., 1996) entre otros.
Un evento crítico en la reproducción sexual de insectos es la ubicación y atracción de un compañero sexual (Cardé y Baker, 1984), es así como diferentes estudios se han conducido para comprender la conducta de llamado de diversidad de insectos, para obtener información base que pueda ser empleada para generar estrategias en los planes de manejo integrado.
La manipulación del comportamiento de un insecto para proteger un recurso no es un concepto nuevo, pues su uso es conocido desde hace varios siglos, sin embargo, en los últimos 30 años ha aumentado el interés en su aplicación, para influir en el comportamiento de insectos enfocado al manejo de plagas, basándose en la implementación de estímulos que pueden activar o inhibir un comportamiento y cambiar su expresión (Foster y Harris, 1997).
La comunicación sexual en Lepidópteros esta mediada por feromonas, compuestos volátiles que son liberados por las hembras para atraer a los machos e inducir la pre-cópula o el apareamiento (Roelofs y Cardé, 1977; Cañas-Hoyos et al., 2017). La emisión de la feromona esta mediada por un comportamiento típico en hembras conocido como “llamado”, el cual ocurre cuando estas realizan la exposición de la glándula sexual ubicada en la región caudal, liberando la feromona sexual como estímulo para atraer al macho (Cardé y Haynes, 2004).
Osorio y Cibrián (1997), estudiaron la conducta de llamado de hembras de Diatraea considerata Heinrich, 1931 y realizaron la extracción de su feromona sexual, encontrando que el 100% de las hembras llamaron desde la primera noche de la emergencia. Palacio Comportamiento sexual Diatraea saccharalis 9
et al., (2010 y 2014) realizaron estudios para establecer la variación geográfica de la feromona sexual de D. saccharalis y el comportamiento de llamado y estructura química de los componentes mayoritarios de la feromona sexual de Diatraea indigenella en laboratorio, encontrando una variación en la composición de la feromona de las diferentes poblaciones evaluadas.
Estudios similares han sido realizados para otros Lepidópteros de la superfamilia Pyraloidea, como los elaborados por Kanno (1979), quien estudió el efecto de la edad en la conducta de llamado del barrenador del arroz Chilo suppressalis (Walker, 1863) y los conducidos por Pires et al., (1994) quienes evaluaron el comportamiento de hembras de Elasmopalpus lignosellus (Zeller, 1848) asociado con la liberación de su feromona sexual.
El desarrollo de este tipo de estudios básicos permite conocer la edad y horario de mayor actividad sexual de las hembras, para realizar la extracción, de las feromonas sexuales y su posterior concentración y caracterización, como herramienta que a futuro pueda ser incluida en los planes de manejo integrado. Por lo tanto, el objetivo de este trabajo fue establecer el comportamiento de llamado sexual de hembras de D. saccharalis en laboratorio.
1.2 Inicio, duración y número de llamados de hembras de D. saccharalis en laboratorio
1.2.1 Material Biológico
Se estableció una cría de D. saccharalis en el laboratorio de entomología de Agrosavia C.I. Tibaitatá, en el municipio de Mosquera (Cundinamarca) (latitud: 4,695066, longitud: - 74,203953, altitud: 2575 m). Las larvas fueron colocadas hasta la obtención de pupas en recipientes de acrílico con tapa plástica con ventilación, los cuales contenían la dieta merídica modificada de la propuesta por Hensley y Hammond (1968) empleada en el laboratorio de Biología de Insetos de la Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz", Piracicaba – SP, Brasil (Tabla 1-1) y mantenidas a 25 ºC, 50 % H.R. y 12h Luz (fotofase) :12h Oscuridad (escotofase), siguiendo el protocolo de cría establecido por este laboratorio (Parra, 2001). 10 Comportamiento sexual Diatraea saccharalis Conducta de llamado de hembras de Diatraea saccharalis
Tabla 1 - 1: Composición de la dieta artificial empleada para la cría de larvas de Diatraea spp. Hensley & Hammond (1968) modificada por Araújo et al., (1985).
Ingrediente Cantidad Germen de trigo 15 g Proteína de soya 54 g Azúcar 52,5 g Sales de Wesson 7,5 g Ácido ascórbico 1,9 g Cloruro de colina 0,4 g Solución vitamínica 11,3 ml Metil parabeno 3 g Formol al 40% 0,75 ml Tetraciclina 0,13 g Agar 12 g Agua destilada 900 ml
1.2.2 Materiales y Métodos
Todos los estudios fueron realizados durante el segundo semestre de 2018 y primero de 2019 en el laboratorio de Entomología del C.I. Tibaitatá de Agrosavia, con condiciones controladas de temperatura 25 ºC, 50 % humedad relativa y 12h Luz: 12h Oscuridad.
Para evaluar la conducta de llamado de hembras de D. saccharalis en laboratorio, se emplearon hembras vírgenes provenientes de la cría del área de entomología. Una vez obtenidas las pupas, estas fueron separadas por sexo e individualizadas en recipientes de acrílico (Figura 1-1).
Comportamiento sexual Diatraea saccharalis 11
Figura 1 - 1: Individualización de hembras de Diatraea saccharalis para evaluaciones en laboratorio.
Material Biológico
Se estableció una cría de D. saccharalis en el laboratorio de entomología de Agrosavia C.I. Tibaitatá, en el municipio de Mosquera (Cundinamarca) (latitud: 4,695066, longitud: - 74,203953, altitud: 2575 m). Las larvas fueron colocadas hasta la obtención de pupas en recipientes de acrílico con tapa plástica con ventilación, los cuales contenían la dieta merídica modificada de la propuesta por Hensley y Hammond (1968) empleada en el laboratorio de Biología de Insetos de la Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, Piracicaba – SP, Brasil y mantenidas a 25 ºC, 50 % H.R. y 12h Luz (fotofase) :12h Oscuridad (escotofase), siguiendo el protocolo de cría establecido por este laboratorio (Parra, 2001).
Horario de llamado de hembras de D. saccharalis en laboratorio
Se realizaron dos ensayos preliminares durante 24 horas continuas para determinar el horario de mayor actividad de las hembras. Se evaluaron 26 hembras de un día de edad y 29 de dos días, las observaciones fueron llevadas a cabo en intervalos de 30 minutos. Las hembras en proceso de llamado fueron reconocidas por el levantamiento de las alas y la exposición parcial o total de la glándula sexual (Figura 1-2), siguiendo la metodología propuesta por Osorio y Cibrián (1997).
12 Comportamiento sexual Diatraea saccharalis Conducta de llamado de hembras de Diatraea saccharalis
Figura 1 - 2: Exposición de la glándula sexual de hembras de Diatraea saccharalis en laboratorio.
Inicio, duración y número de llamados de hembras de D. saccharalis en laboratorio
Con los resultados de los ensayos anteriores, se estableció la franja horaria de la escotofase (horario de actividad nocturna entre las 6:00 p.m. y 6:00 a.m.) dónde fueron más activas las hembras y esta fue empleada para efectuar las evaluaciones del comportamiento de llamado, haciendo uso del fotoperiodo invertido. Posteriormente, fueron evaluadas las mismas variables de los ensayos anteriores a 30 hembras vírgenes de uno, dos y tres días de edad a intervalos de 30 minutos entre la quinta y doceava hora de escotofase, empleando lámparas de luz roja (longitud de onda aproximada de 645-700 nm) siguiendo la metodología propuesta por Osorio y Cibrián (1997).
Análisis de los datos
Para determinar si existen diferencias significativas entre las variables inicio, duración y número de llamados con respecto a la edad de las hembras, se implementó un diseño completamente al azar con 3 tratamientos (edades) y 30 repeticiones. Los datos fueron analizados mediante modelos lineales generalizados usando la distribución binomial negativo, para determinar diferencias de medias se realizó una comparación de LSD Fisher (p<0,05), con corrección de Bonferroni (para evitar errores tipo I). Todos los análisis se hicieron usando el software estadístico R, versión 3.6.0. Comportamiento sexual Diatraea saccharalis 13
1.2.3 Resultados y Discusión
Horario de llamado de hembras de D. saccharalis en laboratorio
Para los ensayos realizados preliminarmente se observó que las hembras vírgenes de uno y dos días de edad presentaron comportamiento de llamado durante la escotofase. Se logró establecer, que la franja horaria de mayor actividad de hembras vírgenes de un día es entre la sexta y décima hora y entre la sexta y novena hora para hembras de dos días (Figura 1-3). Este comportamiento no fue observado durante la fotofase
50 45 40 35 30 25 20 15 10
Llamado de hembras (%) de hembras Llamado 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Hora de fotofase Hora de escotofase 1D 2D
Figura 1 - 3: Horario de llamado de hembras de Diatraea saccharalis de uno y dos días de edad en laboratorio durante 24 horas.
Inicio, duración y número de llamados de hembras de D. saccharalis en laboratorio
El comportamiento de llamado de hembras de D. saccharalis inicio desde la quinta hora de escotofase (10:00 – 11:00 p.m.) y se extendió hasta la décimo primera hora de escotofase (04:00 – 05:00 a.m) para hembras de un día de edad. Esta franja horaria fue disminuyendo 14 Comportamiento sexual Diatraea saccharalis Conducta de llamado de hembras de Diatraea saccharalis a medida que aumentaba la edad, registrando el llamado de hembras entre la sexta (11:00 p.m. - 12 a.m.) y la décima hora (03:00 – 04:00 a.m.) para hembras de dos días y entre la séptima (12:00 – 01:00 a.m) y novena (02:00 – 03:00 a.m.) para hembras de tres días (Figura 1-4). No se encontraron diferencias significativas (p= 0.3851) entre las tres edades evaluadas para la variable horario de llamado de hembras. (Figura 1-5). El llamado fue observado en hembras desde el primer día de emergencia, lo que sugeriría madurez sexual y lo cual también podría estar relacionado con una mayor probabilidad de atraer al macho para la cópula (Batista-Pereira et al., 2004)
60 50 40 30 20 10 0 Hembras llamando (%) llamando Hembras 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Hora de escotofase
Un día Dos días Tres días
Figura 1 - 4: Horario de llamado de hembras de Diatraea saccharalis de uno, dos y tres días de edad en laboratorio.
El horario de mayor actividad para las tres edades correspondió a la séptima hora, indicando que el comportamiento de llamado de los insectos evaluados está gobernado por el ritmo circadiano. De acuerdo con estos resultados se puede establecer que la extracción de glándulas sexuales de hembras vírgenes de uno, dos y tres días de edad puede ser realizado en este horario de la escotofase. Comportamiento sexual Diatraea saccharalis 15
12 11 10 A 9 A 8 A 7 6 5 4 3 2 1 Inicio de Llamado (horas) de Llamado Inicio Uno Dos Tres Edad (días)
* Comparación de medias LSD Fisher. Medias con una letra común no son significativamente diferentes (p < 0.05). Figura 1 - 5: Horario de llamado de hembras vírgenes de Diatraea saccharalis de tres edades en laboratorio.
Osorio y Cibrián et al., (1997), estudiaron el comportamiento de llamado de hembras de D. considerata, encontrando que iniciaron el llamado desde la primera noche y este fue disminuyendo a medida que aumentó la edad, mostrando actividad entre la sexta y décima hora de la escotofase. Palacio-Cortes et al., (2014) reporta el inicio de la conducta de llamado por parte de las hembras de D. indigenella desde el primer día de emergencia y entre la quinta y décimo primera hora. Hembras del gusano falso medidor de la col Trichoplusia ni (Hübner) fueron observadas realizando el llamado a partir de la octava hora de escotofase (Sower et al., 1970). Swier et al., (1976) relaciona la conducta de llamado con la madurez sexual, lo cual permitiría inferir que las hembras de D. saccharalis son sexualmente receptivas desde la emergencia.
El comportamiento de llamado fue caracterizado por la exposición de la glándula sexual, conducta que ha sido observada en otras especies de insectos (Barth, 1958; Shorey 1964; Barrer y Hill, 1977). Kanno (1979) reporta el mismo fenómeno en el barrenador del tallo del arroz Chilo suppressalis (Walker, 1863), al igual que Pires et al., (1994) para Elasmopalpus lignosellus Blanchard, 1852.
16 Comportamiento sexual Diatraea saccharalis Conducta de llamado de hembras de Diatraea saccharalis
La conducta de llamado de las hembras puede estar influenciada por diferentes factores como la temperatura (Bento et al., 1993). Cambios en el ritmo circadiano afectan aspectos como la fisiología, comportamiento, alimentación, apareamiento y crecimiento, los cuales pueden estar ligados a momentos específicos del día o la noche, disminuyendo la probabilidad de que fuera de estos rangos ya establecidos se observe alguna respuesta a pesar de contar con el estímulo (Howse et al., 1986).
Para la variable duración de llamado se observó una variación entre los 30 min y 210 min, observando que el mayor porcentaje de hembras de 2 días (37.9%) llamó durante 30 minutos, mientras que el 20.7 % de hembras de un día extendió el llamado hasta los 60 minutos. Cerca del 60% de hembras de tres días no llamaron durante las evaluaciones (Figura 1-6). La reducción en el tiempo de llamado de hembras de dos días de edad puede ser explicado como una estrategia empleada por las hembras para tener mayor probabilidad de cópula que las hembras jóvenes debido a la disminución de los recursos disponibles al haber sido estos empleados para realizar el llamado anteriormente (Swier et al., 1977).
50
40
30
20
10
Hembras llamando (%) llamando Hembras 0 30 60 90 120 150 180 210 Duración de llamado (minutos)
Un día Dos días Tres días
*Las barras de error indican el error estándar
Figura 1 - 6. Duración de llamado de hembras de un, dos y tres días de edad de Diatraea saccharalis en laboratorio.
Comportamiento sexual Diatraea saccharalis 17
Para esta variable, se probó un análisis de modelos lineales generalizados, usando una distribución Poisson. Como este es un modelo lineal generalizado de efectos fijos, se debe observar el cociente Deviance/gl, cuyo valor esperado asintótico debería ser cercano 1 si el modelo ajusta bien. En este modelo el cociente es 1060.29/ 51 = 20.79, por lo que hay sobredispersión y las conclusiones obtenidas por este modelo no serían válidas (es muy posible que los errores estándar de las medias estén subestimados). Para modelar la variable duración de llamado con sobredispersión se usó la distribución binomial negativa con función de enlace Log y efectos fijos de tratamiento (Edad). Se observaron diferencias significativas entre las edades respecto a la duración en el llamado (p= 0.049) (Figura 1- 7).
120 A 100 AB B 80 60 40 20 0
Duración de Llamado (min) de Llamado Duración Uno Dos Tres Edad
* Comparación de medias LSD Fisher. Medias con una letra común no son significativamente diferentes (p < 0.05).
Figura 1 - 7. Duración de llamado de hembras vírgenes de Diatraea saccharalis de uno, dos y tres días de edad en laboratorio.
Osorio y Cibrián (1997) estudiaron la duración de llamado de hembras vírgenes de D. considerata, encontrando una duración promedio entre los 117, 175 y 172 minutos para hembras de uno, dos y tres días respectivamente. El tiempo de llamado disminuyo al aumentar la edad coincidiendo con lo encontrado en este estudio. Otros autores han observado un comportamiento similar como los presentados por Pires et al., (1994) para E. lignosellus y Kanno (1979) para Chilo suppressalis Walker, 1863 quienes documentaron el inicio de llamado desde la primera noche después de la emergencia. 18 Comportamiento sexual Diatraea saccharalis Conducta de llamado de hembras de Diatraea saccharalis
El número de veces en que la glándula sexual fue expuesta presentó una variación entre cero y tres veces. El mayor porcentaje de hembras de un día llamó una vez (37%), mientras que las hembras de dos días (40%) llamaron dos veces y cerca del 70% de hembras de tres días no llamaron (Figura 1 - 8). No se observaron diferencias significativas para esta variable entre hembras de uno y dos días (p = 0.0004), pero si en hembras de tres días con respecto a los otros dos grupos (Figura 1 - 9).
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Llamado de Hembras (%) Hembras de Llamado 0 1 2 3 N° de llamados
Un día Dos días Tres días
*Las barras de error indican el error estándar
Figura 1 - 8. Número de llamados realizados por hembras de Diatraea saccharalis de uno, dos y tres días de edad en laboratorio.
Comportamiento sexual Diatraea saccharalis 19
3
A 2 A
1 B Número de Llamados Llamados de Número 0 Uno Dos Tres Edad (días)
* Comparación de medias LSD Fisher. Medias con una letra común no son significativamente diferentes (p < 0.05).
Figura 1 - 9. Comparación de medias para la variable número de llamados realizados por hembras de uno, dos y tres días de edad en laboratorio.
Los resultados obtenidos muestran que las hembras de dos días presentan un incremento en el número de llamados realizados por hembras vírgenes, esto probablemente ocurre como una estrategia de las hembras para aumentar la probabilidad de cópula dónde inicialmente se liberan grandes cantidades de la feromona en lapsos cortos para incrementar la superficie de impregnación y posteriormente en lapsos largos se reduce la emisión de la feromona (Osorio y Cibrián, 1997).
Tillman et al., (1999) atribuye esta conducta a parámetros fisiológicos del insecto que pueden influenciar la concentración de la feromona en la glándula sexual. Conner et al., (1980) indican que este comportamiento puede ser una importante estrategia adaptativa, usada por los insectos para evitar perder la sensibilidad quimiorreceptora y sortear la adaptación sensorial.
Li et al., (2017) señalan que hembras vírgenes logran localizar mayor cantidad de recursos en el soma que en los óvulos como estrategia adaptativa para incrementar su longevidad y obtener mayor tiempo para realizar una cópula efectiva, contrario a lo que sucede con hembras apareadas, dónde la mayor cantidad del recurso se destina para los óvulos con el fin de conseguir una mayor fecundidad. 20 Comportamiento sexual Diatraea saccharalis Conducta de llamado de hembras de Diatraea saccharalis
El estudio del comportamiento de llamado de hembras de D. saccharalis en laboratorio, permitió establecer que el horario óptimo para la extracción de la glándula sexual es entre la séptima y novena hora de escotofase, momento en el cual el mayor porcentaje de hembras de las tres edades evaluadas presentaron el comportamiento de llamado. El conocimiento de la conducta sexual de adultos mediada por infoquímicos permite identificar la forma y condiciones en las que los insectos producen los compuestos y la respuesta a dicho estímulo.
Comportamiento sexual Diatraea saccharalis 21
2. Comportamiento sexual de adultos de Diatraea saccharalis en laboratorio
2.1 Introducción
Las larvas del barrenador de la caña Diatraea saccharalis se alimentan de los meristemos apicales las hojas y penetran los tallos de la caña de azúcar, creando galerías dentro de estos (Barroso-Aké et al., 2016). Si el insecto ocasiona daño en los tallos, esto afecta la cantidad y pureza de los jugos obtenidos, al causar la inversión de los azúcares empleados para la extracción y obtención del producto final (Capinera 2007). Los orificios de entrada realizados por la larva para colonizar los tallos, permiten la colonización del hongo Physalospora tucumanensis, el cual es considerado el daño indirecto más importante para la industria de alcohol y azúcar (Parra et al., 2002).
Diversos métodos han sido empleados para el control de este insecto plaga, pero debido al hábito de la larva, los métodos químicos, mecánicos y culturales han sido ineficientes (Walker y Pedersen, 1969). Gallo et al., (2002) indican el uso de feromonas sexuales como una forma eficiente para el manejo del barrenador de la caña D. saccharalis en Brasil.
Los estudios acerca del comportamiento sexual de los insectos son el primer paso para poder comprender el comportamiento evolutivo ecológico de los insectos (Kirkendall, 1983). Estrategias de manejo de insectos plaga que incluyen el uso de feromonas sexuales están dirigidas a interferir en la reproducción de este, por lo cual es de gran importancia conocer y comprender el proceso de cópula y los factores que pueden intervenir en dicho proceso (Unnithan y Paye, 1991).
22 Comportamiento sexual Diatraea saccharalis Conducta de llamado de hembras de Diatraea saccharalis
Osorio-Osorio y Cibrián-Tovar (2000) establecieron la conducta de cortejo y comportamiento reproductivo del barrenador de la caña de azúcar D. considerata. Por su parte, Barroso-Aké et al., (2016) estudiaron el comportamiento de pre-cortejo de Diatraea magnifactella Dyar, 1911 y el efecto de la edad en su duración. Otros estudios han sido realizados para comprender el comportamiento reproductivo en otros lepidópteros, como el realizado por Reyes et al., (2015) quienes observaron el efecto de la edad del macho en la cópula en respuesta a la feromona sexual emitida por hembras de Copitarsia decolora (Hampson, 1906). Curkovic y Muñoz-M. (2011) realizaron la caracterizaron del cortejo y cópula de Callisphyris apicicornis Fairmaire y Germain, 1859 como herramienta para desarrollar estrategias de manejo.
Estudios realizados en otras especies de Lepidópteros como Plutella xylostella (Linnaeus, 1758), Agrotis ipsilon (Hufnagel, 1766) Heliothis virescens (Fabricius, 1777) y Heliothis subflexa (Guenée, 1852) han demostrado que la edad de apareamiento puede influir en la recepción olfativa y procesamiento de la feromona sexual en los machos (Zhang et al., 2009; Barrozo et al., 2010; Soques et al., 2010). En las especies de polillas, la variabilidad de la mezcla de feromonas sexuales entre poblaciones, la dinámica circadiana y la respuesta de los machos a las feromonas emitidas por las hembras; son factores que convendrían ser considerados para comprender la comunicación sexual (Groot, 2014). Los estudios realizados en túnel de viento permiten una mejor comprensión de estos comportamientos, ya que los insectos voladores pueden desplazarse libremente en tres dimensiones bajo condiciones controladas (Tenedor et al., 2008).
La caracterización de los eventos ocurridos durante en proceso de pre-cortejo y cópula son de gran importancia para el desarrollo de estrategias de monitoreo y manejo de este insecto plaga (Farrell y Andow, 2017). La feromona sexual de D. saccharalis ha sido identificada por Palacio et al., (2010), Silva et al., (2018) y Oliveira et al., (2018). Palacio et al., (2010) reportan la diversidad genética de las poblaciones del barrenador, haciendo necesario desarrollar estudios que permitan comprender la conducta de cópula de poblaciones colombianas del barrenador. Por lo tanto, el objetivo de este capítulo fue determinar la edad y horario de cópula de D. saccharalis en laboratorio, para obtener información básica, que permita desarrollar herramientas que puedan ser integradas a los planes de manejo del barrenador.
Comportamiento sexual Diatraea saccharalis 23
2.2 Comportamiento sexual de Diatraea saccharalis en laboratorio
2.2.1 Materiales y Métodos
Todos los estudios de comportamiento sexual fueron llevados a cabo en el laboratorio de entomología del C.I. Tibaitatá, ubicado en el municipio de Mosquera (Cundinamarca), con condiciones controladas de temperatura 25 ºC, 50 % humedad relativa y fotoperiodo 12h Luz: 12h Oscuridad.
Material Biológico
Se estableció una cría de D. saccharalis en el laboratorio de entomología de Agrosavia C.I. Tibaitatá, en el municipio de Mosquera (Cundinamarca) (latitud: 4,695066, longitud: - 74,203953, altitud: 2575 m). Las larvas fueron colocadas hasta la obtención de pupas en recipientes de acrílico con tapa plástica con ventilación, los cuales contenían la dieta merídica modificada de la propuesta por Hensley y Hammond (1968) empleada en el laboratorio de Biología de Insetos de la Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, Piracicaba – SP, Brasil y mantenidas a 25 ºC, 50 % H.R. y 12h Luz (fotofase) :12h Oscuridad (escotofase), siguiendo el protocolo de cría establecido por este laboratorio (Parra, 2001).
Horario de cópula de parejas vírgenes de D. saccharalis en laboratorio
Se realizaron dos ensayos preliminares durante 24 horas continuas para determinar el horario de mayor actividad de cópula de las parejas. Se evaluaron 22 parejas de un día de edad y 22 de dos días, las observaciones fueron llevadas a cabo en intervalos de 30 minutos, siguiendo la metodología propuesta por Osorio y Cibrián (1997).
24 Comportamiento sexual Diatraea saccharalis Conducta de llamado de hembras de Diatraea saccharalis
Inicio y duración de la cópula de parejas vírgenes de D. saccharalis en laboratorio
Basados en los resultados obtenidos en los ensayos preliminares dónde se determinó el horario de mayor actividad, se evaluó el comportamiento de cópula de 30 parejas vírgenes de uno y dos días de edad. Estas fueron separadas en recipientes de acrílico de 180 ml con tapa perforada y malla para permitir la ventilación; los adultos no fueron alimentados durante las evaluaciones (Figura 2-1). Las observaciones fueron realizadas bajo fotoperiodo invertido entre la quinta y décima hora de escotofase, registrando las observaciones cada media hora y haciendo uso de lámparas de luz roja para facilitar dicho proceso, estableciendo así el horario y duración de la cópula.
Figura 2 - 1: Individualización de adultos vírgenes de Diatraea saccharalis para evaluaciones en laboratorio.
Para determinar si existen diferencias significativas entre las variables inicio y duración de la cópula respecto a la edad de los adultos, se implementó un diseño completamente al azar con dos tratamientos (edades) y 30 repeticiones. Los datos fueron analizados mediante modelos lineales generalizados usando la distribución binomial negativa, para determinar diferencia de medias entre edades, respecto a cada una de las variables de Comportamiento sexual Diatraea saccharalis 25
respuesta, se realizó una comparación de LSD Fisher (p < 0,05), con corrección de Bonferroni. Todos los análisis se hicieron usando el software estadístico R, versión 3.6.0.
Se estableció un experimento para conocer el patrón de comportamiento durante el pre- cortejo, cortejo y cópula. Para realizar estas evaluaciones se emplearon 30 parejas vírgenes de un día de edad, las cuales fueron confinadas en recipientes de acrílico de 20 x 20 cm. Para la descripción de la conducta del macho durante el pre-cortejo, cortejo y cópula se establecieron categorías discretas fáciles de reconocer a simple vista: activación, caminando, vuelo dirigido, vuelo aleatorio, reposo, aterrizaje, acercamiento, contacto por atrás, lateral y frontal, montaje, flexión del abdomen y cópula, con base en las observaciones realizadas en laboratorio entre la tercera y cuarta hora de la escotofase y fue medido el tiempo total empleado en realizar los pasos hasta llegar a la cópula, siguiendo la metodología propuesta por Barrozo et al., 2010.
Con los datos obtenidos se construyeron tablas de contingencia para conocer la frecuencia de transición de una conducta a todas las otras (Figura 2-6). En cada celda se anotó el número de individuos que, haciendo un paso en particular (columnas), había realizado un paso previo (filas) (Fagen y Young, 1978). Se establecieron las probabilidades de ocurrencia de cada evento, dividiendo las frecuencias de cada celda por el total de individuos de cada fila. Las probabilidades de transición fueron empleadas en la elaboración del etograma (Osorio-Osorio y Cibrián-Tovar, 2000) que muestra la secuencia de pasos y rutas que pueden seguir los individuos.
2.2.2 Resultados y Discusión
Horario de cópula de parejas vírgenes de D. saccharalis en laboratorio
En los estudios preliminares realizados por 24 horas se logró observar que el horario de mayor actividad de parejas vírgenes del barrenador en laboratorio es la sexta hora (Figura 2-2). Durante la fase luminosa (fotofase) no se observó que alguna de las parejas copulara. 26 Comportamiento sexual Diatraea saccharalis Conducta de llamado de hembras de Diatraea saccharalis
120
100
80
60
Cópula (%)Cópula 40
20
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Hora de fotofase Hora de escotofase 1D 2D
Figura 2 - 2: Horario de cópula de parejas vírgenes de Diatraea saccharalis de uno y dos días de edad en laboratorio durante 24 horas.
Inicio y duración de la cópula de parejas vírgenes de D. saccharalis en laboratorio
Las hembras de D. saccharalis tienen la capacidad de copular desde el primer día de la emergencia. El 57% de parejas vírgenes de un día copularon, mientras que solamente el 13% de adultos de dos días lo hicieron. Este comportamiento fue observado entre la sexta y décima hora para parejas de un día y entre la sexta y séptima para adultos de dos días (Figura 2 - 3). No se encontraron diferencias significativas (p = 0.7946) entre las dos edades para esta variable (Figura 2 - 4). No se observó que las hembras copuladas volvieran a realizar la conducta de llamado y las parejas que mostraron el comportamiento de cópula solamente lo hicieron una vez, a pesar de tener a su disposición nuevas parejas vírgenes. Babilis y Mazomenos (1992) sugieren que en especies que copulan una única vez (monoandria) la síntesis de la feromona y el llamado no es necesario después de haber ocurrido la cópula. Comportamiento sexual Diatraea saccharalis 27
80 70 60 50 40 30 Cópula (%) Cópula 20 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Hora de Escotofase
Un día Dos días
Figura 2 - 3. Horario de cópula de adultos de Diatraea saccharalis de uno y dos días de edad en condiciones de laboratorio.
12 10 A A 8 6
4 Inicio cópula cópula Inicio (Escotofase) 2 0 Uno Dos Edad (días)
* Comparación de medias LSD Fisher. Medias con una letra común no son significativamente diferentes (p < 0.05).
Figura 2 - 4. Comparación de medias para la variable inicio de cópula para adultos de uno y dos días de edad.
La duración de la cópula varió entre 30 y 120 minutos, siendo mayor el porcentaje de parejas vírgenes de uno y dos días de edad las que copularon durante 60 minutos (Figura 2 - 5). Para modelar la variable duración cópula con sobredispersión se usó la distribución Binomial Negativa con función de enlace Log y efectos fijos de tratamiento (Edad). No se 28 Comportamiento sexual Diatraea saccharalis Conducta de llamado de hembras de Diatraea saccharalis observaron diferencias significativas entre las dos edades para esta variable (p = 0.5515) como se observa en la Figura 2 – 6.
70 60 50 40 30
Cópula (%) Cópula 20 10 0 30 60 90 120 Duración (minutos)
Un día Dos días
*Las barras de error indican el error estándar
Figura 2 - 5. Duración de cópula de adultos de Diatraea saccharalis de uno y dos días de edad en condiciones de laboratorio.
100 A A 80
60
40
20
0 Duración copula (minutos) copula Duración Uno Dos Edad (días)
* Comparación de medias LSD Fisher. Medias con una letra común no son significativamente diferentes (p < 0.05). Las barras de error indican el error estándar
Figura 2 - 6. Comparación de medias para la variable inicio de cópula para adultos de Diatraea saccharalis de uno y dos días de edad.
Campos (1980) observó la frecuencia de cópula de D. saccharalis en campo y laboratorio probando diferentes proporciones de machos y hembras, reportando que los machos Comportamiento sexual Diatraea saccharalis 29 observados en laboratorio solamente copularon una vez. Ruzicka (1969), señala resultados similares para poblaciones del barrenador evaluadas en laboratorio.
La cópula de hembras de D. saccharalis es similar a la de otras especies de Piralóideos, como lo reportado por Osorio y Cibrián (2000) para D. considerata y por Unnithan y Paye (1991) para C. partellus quienes indican que las hembras tienen la capacidad de copular una sola vez.
Torres-Vila y Rodríguez-Molina (2004) señalan la poliandria en Lepidópteros como la estrategia reproductiva más común, mientras que Torres-Vila y Jennions (2005) resaltan el gasto energético involucrado en el apareamiento, concluyendo que los machos vírgenes tienen mayor desempeño reproductivo con respecto a machos que han copulado anteriormente. La monoandria reduce el riesgo de competencia espermática, permitiendo un incremento en la eficacia reproductiva de los machos, disminuyendo el gasto en la eyaculación durante diferentes cópulas y generando una mejor inversión de estos recursos en el esperma y nutrientes para la cópula (Rincón y García, 2007).
La conducta de pre-cortejo fue mediada por el acto principal de llamado, donde la hembra expone la glándula sexual liberando la feromona para atraer al macho. El 55% (n = 17) de las hembras flexionaron el abdomen durante el llamado, mientras el 45% no realizó este comportamiento. Durante el llamado las hembras mostraron una ligera apertura de las alas mientras realizan un movimiento rítmico de las antenas.
Fatzinger y Asher (1971) y Barrer y Hill (1977) reportan este comportamiento para otros Piralóideos de las especies Dioryctria abietella (Denis & Schiffermüller, 1775) y Ephestia cautella Guenée, 1845, indicando que es una conducta realizado por la hembra para facilitar el cortejo del macho.
En la Figura 2 - 7, se muestra la secuencia de eventos ocurridos durante el pre-cortejo y cortejo. Los valores reportados son las probabilidades de ocurrencia entre los actos, dónde 30 Comportamiento sexual Diatraea saccharalis Conducta de llamado de hembras de Diatraea saccharalis la probabilidad de que ocurra un evento depende únicamente del evento inmediatamente anterior (p<0.0001).
La conducta de activación del macho ocurrió luego de la liberación de la feromona por parte de la hembra y se caracterizó por un movimiento rítmico de alas y antenas. Posterior a la activación se observó un desplazamiento, el 40% (n=12) lo realizó caminando mientras el 60% lo realizaron por medio de vuelos dirigidos o aleatorios. El tiempo promedio empleado por los machos para ubicar a las hembras fue de 89 segundos (Figura 2 - 8).
Phelan y Baker (1990) señalan que los actos de activación y desplazamiento han sido reportados para otros Piralóideos y los describen como una interacción dónde el objetivo principal es generar un comportamiento en la hembra que permita aceptar el cortejo y alcanzar la cópula.
Una vez realizado el acercamiento, los machos realizaron contacto frontal, lateral o posterior. Como señal de aceptación la hembra se mantuvo inmóvil y no realizó la retracción de la glándula. Posterior a este comportamiento el macho se ubicó encima de la hembra manteniendo el movimiento rítmico de las antenas y realizando la exposición del aparato genital. Como respuesta el 40% de las hembras flexionaron el abdomen, mientras el 60% restante se mantuvieron inmóviles. Phelan y Baker (1990) señalan que este acto es realizado por hembras de otras especies de Piraloideos para facilitar el acople y la cópula, indicando que hembras que no realizan esta pose interrumpen el cortejo y no hay un apareamiento, contrario a lo encontrado en este estudio dónde todas las hembras incluso las que no realizaron la flexión del abdomen se unieron al macho para copular.
Comportamiento sexual Diatraea saccharalis 31
Figura 2 - 7: Secuencia de la conducta de pre-cortejo y cortejo de adultos de Diatraea saccharalis en laboratorio. Los valores indican la probabilidad de ocurrencia del siguiente acto. 32 Comportamiento sexual Diatraea saccharalis Conducta de llamado de hembras de Diatraea saccharalis
Luego del acople, el 80% de los machos realizó un giro de 180° sin desacoplarse y se mantuvieron en esta postura hasta finalizar la cópula, la cual tuvo una duración promedio de 120 minutos. Osorio y Tovar (2000) reportan una duración promedio de 74.5 minutos para la especie D. considerata.
Contacto lateral
Contacto por atrás
♀Llamando Activación ♂ (Exposición de la glándula sexual)
♀ y ♂ Copulan
Figura 2 - 8: Pasos del comportamiento de cortejo, pre-cortejo y cópula de Diatraea saccharalis en laboratorio.
Los comportamientos descritos anteriormente han sido explicados por varios autores para otras especies de Piraloideos con diferencias en las probabilidades de ocurrencia de los eventos. Barrozo-Aké (2016) y Osorio y Tovar (2000) identificaron, para adultos de D. magnifactella y D. considerata respectivamente, la activación del macho luego de la exposición de la glándula por parte de la hembra y la flexión del abdomen como pasos realizados por adultos en la fase de pre-cortejo. Comportamiento sexual Diatraea saccharalis 33
Phelan y Baker (1990) clasifican este tipo de cortejo como pasivo, puesto que la hembra permanece inmóvil a la espera de la llegada del macho. Estos autores reportan 82% y 100% de cópulas exitosas para las especies de cortejo simple Ectomyelois ceratoniae (Zeller, 1839) Anagasta kuehniella Zeller, 1879 respectivamente, mientras que Osorio y Tovar (2000) observaron un 76% para D. considerata.
Los actos de pre-cortejo, cortejo y cópula no han sido descritos para poblaciones colombianas del barrenador de la caña D. saccharalis. El estudio de estos comportamientos es de gran importancia para el diseño y aplicación de estrategias de manejo que incluyan el uso de feromonas sexuales para monitoreo o control.
34 Comportamiento sexual Diatraea saccharalis Conducta de llamado de hembras de Diatraea saccharalis
2.3 Comportamiento sexual de Diatraea saccharalis en túnel de viento
2.3.1 Materiales y Métodos
Los estudios de comportamiento fueron realizados en túnel de viento para evaluar y corroborar la respuesta del macho a la conducta de llamado de hembras vírgenes encontrada en los ensayos realizados en laboratorio anteriormente. El túnel de viento cuenta con 4 componentes que funcionan en conjunto: el túnel de acrílico, el sistema de filtros y ventilación, el sistema de luces, y el sistema de extracción (Figura 2 - 9). El túnel está elaborado en acrílico inodoro y mide 2 metros de largo con apertura de cuadrada de 0.65 metros x 0.65 metros. Tiene una compuerta para introducir muestras en el extremo que va contra en sistema de ventilación y una base de acero inoxidable. El flujo de aire fue controlado mediante la consola de control del sistema de ventilación del túnel de viento, programada a una velocidad de 0,30 m/s.
Figura 2 - 9: Túnel de viento empleado en las evaluaciones de comportamiento sexual de Diatraea saccharalis.
Los ensayos fueron realizados en condiciones controladas de temperatura 25 ºC, 50 % humedad relativa y fotoperiodo 12h Luz: 12h Oscuridad, empleando el fotoperiodo invertido entre la quinta y doceava hora después del inicio de la escotofase. El túnel de viento fue iluminado mediante el uso de lámparas de luz roja (Figura 2 - 10) para no interferir en el comportamiento de los insectos. Comportamiento sexual Diatraea saccharalis 35
♂ ♀
c
Figura 2 - 10: Iluminación del túnel de viento para realizar las evaluaciones.
Los adultos empleados en las evaluaciones provenían de la cría previamente establecida. Los machos y hembras fueron agrupados por edades de uno y dos días. Cinco hembras de la misma edad fueron confinadas en un cilindro de plástico con malla (10 x 20 cm de diámetro y longitud) las cuales fueron ubicadas dentro del túnel de viento frente a la entrada de aire (fuente), mientras que los machos fueron individualizados en tubos de vidrio con los dos extremos abiertos y situados en el mismo sentido cerca a la apertura cuadrada del túnel (Figura 2 - 11).
Jaula con ♀ Plataforma de vírgenes liberación ♂
Figura 2 - 11: Evaluación de la respuesta de machos en túnel de viento.
36 Comportamiento sexual Diatraea saccharalis Conducta de llamado de hembras de Diatraea saccharalis
Se evaluó la respuesta de 15 machos de cada edad, realizando las siguientes combinaciones: ♂dos días ♀ un día, ♂ dos días ♀ dos días, ♂ un día ♀ dos días y ♂ un día ♀ un día. Adicionalmente, se realizaron bioensayos de control utilizando jaulas de plástico sin hembras (n = 10 por cada edad de los machos). En cada bioensayo, los machos eran liberados individualmente en el extremo del túnel.
Cada macho fue observado durante 10 minutos, registrando su comportamiento en respuesta a la conducta de llamado de las hembras. La evaluación finalizaba cuando el macho respondía al llamado y lograba llegar a la jaula con hembras o si el macho no mostraba ninguna respuesta durante los 10 minutos, si el macho no podía volar o si la hembra interrumpía el llamado realizando la retracción de la glándula sexual.
Para determinar la respuesta de los machos en túnel de viento, se implementó un diseño completamente al azar con cuatro tratamientos, tres repeticiones y cinco parejas por repetición. Para el análisis de los datos de esta variable, se usaron modelos lineales generalizados, tomando como funciones la distribución binomial y la función de enlace logit. Para determinar diferencia de medias entre edades respecto a la variable de respuesta, se realizó una comparación de LSD Fisher (p < 0,05), con corrección de Bonferroni. Todos los análisis se hicieron usando el software estadístico R, versión 3.6.0.
2.3.2 Resultados y Discusión
Se estudió la respuesta de machos vírgenes de D. saccharalis en túnel de viento, observando que el acto principal que desencadena los demás eventos es el conocido como llamado, dónde las hembras realizan la exposición de la glándula, mientras se mantienen inmóviles para iniciar la liberación de la feromona sexual, como estímulo para atraer al macho, acompañado de un movimiento rítmico de las antenas. En respuesta a este estímulo el macho agita las antenas y las alas, realiza la exposición del aparato genital e inicia el desplazamiento en búsqueda de la fuente del estímulo. Comportamiento sexual Diatraea saccharalis 37
Posterior a la activación se observó que el macho inicia su desplazamiento caminando o por medio de vuelo dirigido o aleatorio, reposa en las paredes o en la base del túnel, inicia nuevamente el vuelo y finalmente aterriza en la jaula dónde se encuentran confinadas las hembras (fuente de estímulo).
De acuerdo con el análisis de comparación de medias, la mayor proporción de machos que respondió al estímulo fue para la combinación ♂un día ♀ un día con un 80% de respuesta, seguido por el grupo ♂ un día ♀ dos días con un 40%; los menores porcentajes de respuesta observados fueron para las parejas ♂dos días ♀ dos días y ♂ dos días ♀un día con valores de 7% y 27% respectivamente (Figura 2 - 12).
En los controles evaluados (machos sin hembras) no se encontró respuesta, lo cual indica que no se encontraban contaminantes que pudieran alterar el comportamiento de los machos en el túnel de viento. Los datos obtenidos coinciden con los encontrados en el anterior ensayo, confirmando que son los adultos de un día de edad los más activos, y que desde el primer día de emergencia cuentan con la madurez sexual necesaria para llevar a cabo la copula.
1.0 A 0.8
0.6 AB B 0.4
0.2 B
Respuesta de machos de Respuesta 0.0 ♂2d ♀1d ♂2d ♀2d ♂1d ♀2d ♂1d ♀1d Edad Parejas (días)
* Comparación de medias LSD Fisher. Medias con una letra común no son significativamente diferentes (p < 0.05).
Figura 2 - 12. Gráfico de comparación de medias para la variable respuesta de machos de D. saccharalis al estímulo liberado por hembras vírgenes (feromona sexual) en túnel de viento. 38 Comportamiento sexual Diatraea saccharalis Conducta de llamado de hembras de Diatraea saccharalis
Una de las estrategias que puede ser empleada en los planes de manejo integrado de insectos plaga, es la manipulación del comportamiento reproductivo. El uso de la comunicación química entre machos y hembras puede ser empleado inicialmente para monitorear la población, y posteriormente disminuirla a través de la captura interfiriendo en la cópula y disminuyendo su progenie (Unnithan y Paye, 1991). Los ensayos realizados en túnel de viento permiten inferir que las estrategias de manejo deben ir enfocadas al manejo y control de adultos de un día de edad pues, son estos los que presentaron mayor actividad, al observar un alto porcentaje de machos que respondieron al estímulo liberado por la hembra.
Según los resultados reportados por Leyton-Flor et al., (2018) dónde indican que la plaga se distribuye de forma agregada y su colonización inicia en los bordes de los lotes, el uso de trampas con feromonas o con hembras vírgenes para atraer machos podría ser empleada como una estrategia que permita disminuir las poblaciones en campo, esto permitiría tener una mayor atracción de machos de un día de edad puesto que según los resultados obtenidos en este ensayo son los más activos y se esperaría fuera la población mayormente atraída a las trampas de captura.
Los estudios realizados en túnel de viento asemejan las condiciones de campo donde la hembra libera la feromona sexual para atraer el macho y esta es dispersada en el ambiente en una pluma de olor, hasta llegar como estímulo al macho. Es necesario realizar más estudios para evaluar el efecto de este comportamiento en la reproducción, puesto que en condiciones de campo se presentan factores que pueden afectar el comportamiento (precipitaciones, humedad relativa, radiación solar, temperatura, viento, presión atmosférica etc.) influyendo en las interacciones inter e intraespecíficas. Al respecto, Pellegrino et al., (2013) evaluaron el efecto de la presión atmosférica en el comportamiento de cópula de Diabrotica speciosa Germar, 1824, Pseudaletia unipuncta (Haworth, 1809) y Macrosiphum euphorbiae Thomas, 1878, observando que las especies evaluadas mostraron modificaciones comportamentales, interespecíficas relacionadas con la capacidad de vuelo y la periodicidad de la cópula.
Pec et al., (2018) estudiaron el rango de dispersión de D. crambidoides empleando trampas de feromona sexual en cultivos de caña de azúcar en Guatemala, logrando establecer que el rango de dispersión de los machos es de aproximadamente 53,8 metros por día. Qureshi Comportamiento sexual Diatraea saccharalis 39 et al., (2006) evaluaron la dispersión de adultos marcados de D. grandiosella en cultivos de maíz, indicando que el 90% de adultos fue recapturado dentro de los 300 m cercanos al punto de liberación, los autores sugieren que la dispersión de adultos en campo puede ser mayor a la observada en el estudio gracias a las zonas de refugio presentes en los bordes del cultivo y a la diferencia de edades y subpoblaciones que pueden existir entre los adultos liberados y los nativos.
40 Comportamiento sexual Diatraea saccharalis Conducta de llamado de hembras de Diatraea saccharalis
3. Éxito reproductivo del barrenador de la caña Diatraea saccharalis en laboratorio
3.1 Introducción
En los Lepidópteros el efecto de la historia sexual masculina sobre la fecundidad femenina no es muy clara aún (Roelofs y Comeau, 1971). Algunos estudios demuestran que las hembras que copulan con machos que cuentan con experiencia sexual tienen menor fecundidad que las que se aparean con individuos vírgenes, mientras que otros estudios no encuentran esta relación (Rockestein, 2013). Este escenario contrastante puede ocurrir a causa de los factores que afectan el historial de apareamiento del macho (Jennions y Moller 2003). La calidad, tamaño y número de los espermatóforos liberados por los machos, han demostrado ser altamente sensibles a factores tales como la edad en el apareamiento, peso corporal, régimen de alimentación y tiempo transcurrido entre los apareamientos consecutivos (Torres-Vila et al., 1995).
La cópula es un proceso de gran importancia puesto que permite la transferencia del esperma, teniendo este proceso implicaciones importantes en la producción y fertilización de huevos, la oviposición y en algunos casos en la longevidad de los adultos (Simmons et al., 2000).
La fecundidad de un insecto está determinada por variables que pueden afectar su expresión fenotípica, el número de huevos madurados en los ovarios dependerán de la fisiología del insecto, condición que a su vez está influenciada principalmente por condiciones ambientales a las que el individuo, incluyendo sus estados inmaduros, ha sido expuesto. Las condiciones ambientales adecuadas permitirán la máxima expresión de la oviposición del insecto (Fenemore, 1977).
42 Éxito reproductivo de Diatraea saccharalis en laboratorio
Algunos estudios han sido realizados para conocer la biología del barrenador de la caña D. saccharalis, como los conducidos en Barbados por Holloway et al., (1928), quienes estudiaron el número de huevos ovipositados. Pereyra et al., (2016) establecieron el efecto de la densidad y la proporción sexual en la fecundidad para esta especie. Sandoval- Cáceres et al., (2016) observaron la biología del complejo de barrenadores del género Diatraea spp. en dieta artificial reportando la duración del ciclo de vida y la supervivencia para las especies D. saccharalis, D. indigenella, D. tabernella y D. rosa (Heinrich, 1931). Pastrana (1991) determinó el ciclo de vida de D. indigenella y D. saccharalis bajo varios regímenes alimenticios
La aplicación de métodos selectivos para el manejo integrado de insectos-plaga demanda un conocimiento preciso de la biología, incluyendo aspectos fisiológicos, ecológicos y etológicos. La comprensión de la capacidad reproductiva del barrenador permitirá establecer estrategias que disminuyan sus poblaciones en campo.
3.2 Fecundidad y fertilidad de Diatraea saccharalis en laboratorio
3.2.1 Materiales y Métodos
Para conocer la fecundidad y fertilidad del barrenador de la caña D. saccharalis en laboratorio, se aislaron en recipientes de acrílico con malla en la tapa, las parejas (n = 19) del ensayo de comportamiento de cópula que se habían apareado (Capítulo 2). Para la recolección de las posturas se ubicó, en el fondo y en las paredes de cada recipiente, un fragmento de papel bond levemente humedecido. Las posturas fueron mantenidas a 25 ºC, 50 % H.R. y fotoperiodo 12h Luz (fotofase): 12h Oscuridad (escotofase)
Las posturas recolectadas fueron ubicadas en una caja plástica provista de algodón y papel filtro en el fondo (Figura 3-1), para mantener la humedad y disminuir el riesgo de la pérdida de posturas por deshidratación. Éxito reproductivo de Diatraea saccharalis en laboratorio 43
Figura 3- 1: Cámara de hidratación de posturas de Diatraea saccharalis en laboratorio.
Semanalmente se realizó la revisión de este material hasta observar la maduración del embrión, momento en el cual se efectuó la infestación en la dieta merídica empleada por el laboratorio de entomología del C.I. Tibaitatá para la cría del barrenador. Cada tercer día se realizó la revisión de los recipientes, hasta la obtención de pupas, las cuales fueron separadas por sexo y ubicadas en cajas de Petri hasta la emergencia de los adultos. La fecundidad se calculó usando el número de huevos puestos por cada hembra y la fertilidad con el porcentaje de huevos que eclosionaron. Para cada uno de los estados de desarrollo se registró el número de individuos obtenidos para calcular los porcentajes de supervivencia.
3.2.2 Resultados y Discusión
Se evaluó en laboratorio la fertilidad y fecundidad de parejas del barrenador de la caña D. saccharalis que copularon una sola vez. Encontrando que las hembras ovipositaron entre 62 y 222 huevos con un promedio de 195 huevos por hembra, con una fecundidad del 71.2%. El mayor porcentaje de supervivencia se observó en el estado adulto (97.4 %), seguido por el estado de pupa (86.6 %) y larva (81.2%). (Figura 3 - 2).
44 Éxito reproductivo de Diatraea saccharalis en laboratorio
120
100
80
60
40
Supervivivencia (%) Supervivivencia 20
0 Posturas Larvas Pupas Adultos Estado de desarrollo
*Las barras de error indican el error estándar
Figura 3- 2: Supervivencia de los estados del ciclo de vida del barrenador de la caña Diatraea saccharalis en laboratorio.
Walker y Figueroa (1964) y Balzer (1935) reportan para hembras de D. saccharalis un promedio de 300 huevos con un porcentaje de viabilidad superior al 80% y de 236 huevos con una fertilidad del 46,25% respectivamente. El número de huevos obtenidos en las evaluaciones fue menor al reportado en estos estudios;lomón (2015) indica que la dieta empleada para la cría juega un papel importante en la fecundidad y fertilidad de las posturas, el uso de dieta merídica puede afectar estas variables en comparación con poblaciones naturales.
En los resultados obtenidos en el capítulo anterior se puedo establecer que las parejas de D. saccharalis evaluadas copularon solamente una vez y posterior a esto no se observó que las hembras copuladas volvieran a realizar la conducta de llamado. Arnqvist y Nilsson (2000) señalan que las hembras maximizan su éxito reproductivo incrementando la producción de huevos viables, es decir que una o pocas cópulas son suficientes. Éxito reproductivo de Diatraea saccharalis en laboratorio 45
Realizar una única cópula (monoandria) permite disminución en el riesgo de competencia espermática, logrando mayor eficacia reproductiva, puesto que no hay inversión posterior de nutrientes en futuros apareamientos (Rincón y García, 2007).
Habitualmente se asocia el éxito reproductivo de los machos con una alta frecuencia de apareamiento (Thornhill y Alcock 2001), aunque se ha comprobado que la producción de esperma es costosa (Dewsbury 1982). Este costo puede verse expresado en una disminución considerable en el desempeño sexual de los machos que sostienen múltiples cópulas, afectando el número de espermatozoides, tamaño del espermatóforo, fallas en la estimulación de la hembra para la producción de huevos, e inhibición de la hembra para nuevos apareamientos (Simmons et al., 2000; Lewis 2004). Torres-Vila y Jennions (2005) destacan el gasto energético que implica el apareamiento y concluyen que los machos vírgenes tienen un desempeño reproductivo mayor que el evidenciado por machos que han copulado previamente, igualmente señalan que en hembras de Lepidoptera es mayor la fecundidad de hembras que copulan con machos vírgenes que las de aquellas que lo hacen con los que ya se han apareado previamente.
La monogamia podría ser vista como una estrategia empleada por las hembras de D. saccharalis para asegurar una mayor progenie y así poder establecerse y mantenerse en el tiempo, con un porcentaje de sus poblaciones que les permita ser exitosos como especie. Algunos parámetros reproductivos, como la producción de huevos, pueden estar influenciados por diferencias físicas o químicas en los alimentos o por la cantidad ingerida en la fase larval (Johansson, 1964). Santos et al., (2000) señalan que el alimento puede ser un factor condicionante en la biología de los insectos y el vigor de los individuos producidos. Singh (1983), indica que para establecer una dieta artificial como adecuada para la cría de insectos se debe obtener un mínimo de 75% de sobrevivencia, lo que indicaría que la dieta artificial empleada para la cría del barrenador no tuvo un efecto negativo sobre los parámetros reproductivos y de desarrollo del insecto.
Establecer planes de manejo integrado exitosos basados en la interferencia del comportamiento reproductivo, hace necesario comprender los diferentes factores que afectan la fecundidad y fertilidad del insecto como base para entender su comportamiento. Los resultados obtenidos, permiten inferir que, para lograr una disminución de las poblaciones del barrenador en campo, se debe inicialmente interferir las posibilidades de realizar cópulas efectivas, lo cual podría realizarse por medio de liberación de machos 46 Éxito reproductivo de Diatraea saccharalis en laboratorio estériles, trampas con feromonas o hembras vírgenes y utilización de trampas de luz que reduzcan la posibilidad de encontrar una pareja para la cópula.
4. Conclusiones y recomendaciones
4.1 Conclusiones
El horario de mayor actividad (exposición de la glándula) de hembras vírgenes de D. saccharalis ocurrió entre la sexta y octava hora de escotofase, siendo la séptima hora la más apropiada para realizar la extracción de las glándulas sexuales.
La mayor actividad de cópula fue observada en parejas vírgenes de un día de edad, siendo la exposición de la glándula y liberación de la feromona, la actividad desencadenante de las demás conductas.
Las poblaciones evaluadas en laboratorio presentan un alto potencial reproductivo, con porcentajes de supervivencia superiores al 50% para cada uno de los estados.
48 Título de la tesis o trabajo de investigación
4.2 Recomendaciones
Es conveniente realizar estudios del comportamiento sexual del barrenador aumentando el número de individuos evaluados en túnel de viento e incluyendo extractos naturales de su feromona sexual.
Debido al complejo de especies que se presenta en las zonas de producción panelera en el país, es recomendable realizar estudios similares de comportamiento y éxito reproductivo para las especies D. indigenella, D. tabernella, D. rosa y D. busckella.
Realizar la extracción y caracterización de la feromona sexual de poblaciones colombianas del barrenador de la caña D. saccharalis para poder ser evaluada en campo y posteriormente incluida en los planes de monitoreo y control de este insecto.
Anexo A: Análisis estadístico de la conducta de llamado de hembras vírgenes de Diatraea saccharalis en laboratorio
Variable: Inicio de llamado de hembras vírgenes de D. saccharalis de uno, dos y tres días de edad en laboratorio. LSD-FISHER Inicio Edad PredLin E.E. E.E. con corrección llamado de Bonferroni 1 2.12 0.08 8.30 0.64 A 2 1.97 0.07 7.15 0.52 A 3 2.03 0.13 7.63 0.98 A P-value: 0.3851 Medias con una letra común no son significativamente diferentes (p > 0.05)
Variable: Duración de llamado de hembras vírgenes de D. saccharalis de uno, dos y tres días de edad en laboratorio. LSD-FISHER Duración Edad PredLin E.E. E.E. con corrección Llamado de Bonferroni 1 4.61 0.11 100.75 10.90 A 3 4.37 0.17 78.75 13.55 AB 2 4.25 0.10 70.00 6.70 B P-value: 0.049 Medias con una letra común no son significativamente diferentes (p > 0.05)
50 Comportamiento sexual de Diatraea saccharalis y éxito reproductivo en laboratorio
Variable: Número de llamados de hembras vírgenes de D. saccharalis de uno, dos y tres días de edad en laboratorio. Número LSD-FISHER Edad PredLin E.E. de E.E. con corrección llamados de Bonferroni 1 0.1 0.17 1.10 0.19 A 2 0.55 0.14 1.73 0.24 A 3 -0.83 0.32 0.43 0.14 B P-value: 0.0004 Medias con una letra común no son significativamente diferentes (p > 0.05)
Anexo B: Análisis estadístico de la conducta de cópula de adultos vírgenes de Diatraea saccharalis en laboratorio
Variable: Inicio de cópula de parejas vírgenes de D. saccharalis de uno y dos días de edad en laboratorio. LSD-FISHER Inicio Edad PredLin E.E. E.E. con corrección Copula de Bonferroni 1 1.92 0.09 6.84 0.60 A 2 1.97 0.15 7.17 1.09 A P-value: 0.7946 Medias con una letra común no son significativamente diferentes (p > 0.05)
Variable: Duración de cópula de parejas vírgenes de D. saccharalis de uno y dos días de edad en laboratorio. LSD-FISHER Duración Edad PredLin E.E. E.E. con corrección Copula de Bonferroni 1 4.37 0.10 78.95 7.67 A 2 4.25 0.17 70.00 12.16 A P-value: 0.5515 Medias con una letra común no son significativamente diferentes (p > 0.05)
52 Comportamiento sexual de Diatraea saccharalis y éxito reproductivo en laboratorio
Variable: Respuesta de machos de Diatraea saccharalis en túnel de viento
Repuesta LSD-FISHER Machos Edad PredLin E.E. E.E. con corrección túnel del de Bonferroni viento ♂2d ♀1d -2.64 1.04 0.07 0.06 B ♂2d ♀2d -1.01 0.58 0.27 0.11 B ♂1d ♀2d -0.41 0.53 0.4 0.13 AB ♂1d ♀1d 1.39 0.65 0.8 0.1 A P-value: 0.0401 Medias con una letra común no son significativamente diferentes (p > 0.05)
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