Biología reproductiva del ectoparasitoide Dineulophus phtorimaeae De Santis y su interacción con el endoparasitoide Pseudapanteles dignus (Muesebeck). Implicancias para el control biológico de la polilla del tomate Tuta absoluta (Meyrick) Savino, Viviana Doctor en Ciencias Naturales Dirección: Coviella, Carlos Eduardo Co-dirección: Luna, María Gabriela Facultad de Ciencias Naturales y Museo 2014 Acceso en: http://naturalis.fcnym.unlp.edu.ar/id/20150223001378 Naturalis Repositorio Institucional http://naturalis.fcnym.unlp.edu.ar Universidad Nacional de La Plata Facultad de Ciencias Naturales y Museo Esta obra está bajo una Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional Powered by TCPDF (www.tcpdf.org) http://naturalis.fcnym.unlp.edu.ar https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/legalcode.es http://naturalis.fcnym.unlp.edu.ar http://www.tcpdf.org Facultad de Ciencias Naturales y Museo Universidad Nacional de La Plata Trabajo de Tesis para optar al título de Doctor en Ciencias Naturales Biología reproductiva del ectoparasitoide Dineulophus phthorimaeae De Santis y su interacción con el endoparasitoide Pseudapanteles dignus (Muesebeck). Implicancias para el control biológico de la polilla del tomate Tuta absoluta (Meyrick) Lic. Vivina Savino Directores Dr. Carlos Eduardo Coviella y Dra. María Gabriela Luna Jurados Dra. Silvia Adriana Salvo, Dr. Eduardo Gabriel Virla y Dr. Diego Fernando Segura 2014 A mi familia Agradecimientos Al Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva y a la Universidad Nacional de Luján por la financiación recibida través del Programa de Formación de Doctores en Áreas Tecnológicas Prioritarias (PFDT - PRH Nº19) para la realización de este proyecto de tesis, así como también al Proyecto Nº 585 correspondiente al Programa de Incentivos a Docentes-Investigadores del Ministerio de Cultura y Educación de La Nación. A mis directores Carlos y Gaby, por sus enseñanzas, su profesionalismo y su trabajo codo a codo. Por sus contemplaciones y por respetar mis tiempos. Gracias por sus exigencias, porque me han enseñado a trabajar con excelencia. A los miembros del jurado por sus valiosos aportes ya que han enriquecido la versión final de esta tesis doctoral. A la Dirección del Centro de Estudios Parasitológicos y de Vectores (CEPAVE), Dras. Alda González y Graciela Navone y todo su personal, por permitirme llevar a cabo las tareas de investigación de laboratorio y campo en dicho Instituto. Al grupo de Ecología de Plagas, especialmente a las Norma Sánchez, Patricia Pereyra, Nancy Greco, Claudia Cédola, Martha Roggiero y Gerardo Liljesthröm, por permitirme formar parte de su grupo durante estos años. Ha sido un honor inmenso haber trabajado a su lado. Muy especialmente a una persona maravillosa, la Dra. Fernanda Cingolani, que siempre ha estado a mi lado, en las buenas y sobre todo en las malas. No voy a olvidar nunca todo lo que me has ayudado. A los compañeros del laboratorio del CEPAVE, las Dras. Eliana Nieves, Fernanda Gugole, Margarita Rocca y a Nicolás Cluigt por los almuerzos, mates y otros momentos compartidos. A dos personas con las que he compartido mi laboratorio y que he aprendido muchas cosas de ambos, a Mariano Lattari y Nadia Salas. A mi compañera de muestreos Julia Rouaux por esas salidas al campo en pleno verano, por su ayuda, pero por sobre todas las cosas por su amistad. A todos los pasantes que han colaborado en mis tareas, a Cristian De Battista, María Zubillaga, Denise Paoletti, Sofía Capasso, Consuelo Vallina y Yamila Vaio. A Guillermo Reboredo por su ayuda incondicional en cada uno de los muestreos de campo. A Luis Giambelucca por su asesoramiento y asistencia. A Marcela Schneider, Naty Francesena, Luciana Mirande y Marina Haramboure por compartir momentos de charlas y haberme hecho sentir con su compañía parte de su laboratorio A todo el Laboratorio de Ecología de la Universidad Nacional de Luján: Leonardo Malacalza, Liliana Falco, Patricia Gantes, Anibal Sanchez Caro, María Eugenia García, María Andrea Casset, Fernando Momo, César Di Ciocco, Andrés Duhour, Marina Santadino, Rosana Sandler, María Riquelme, Ricardo Castro Huerta, Mónica Díaz Porres, Karina Aguilar, Constanza Ranieri, Nadia Codugnello y Laura Rigacci. Al Laboratorio de Control Biológico del PROIMI, entre ellos a. Eduardo Virla, a Erica Luft, a Eduardo Frías, Martín Espinosa, Alvaro Foieri y Victoria Coll, por su buena predisposición y generosidad en los muestreos llevados a cabo en la provincia de Tucumán. A mis amigas del alma Solange Faura y Yamila Vaio, por toda su contención, consejos y ayuda de siempre y más especialmente durante esta etapa. A mi familia por toda su ayuda y amor, muy especialmente a mi mamá, por su compañía y amor, y a mis hermanos Toia, Juan, Mono y Dolly, a Maga, Laura y Pablo y a mis sobrinos. A mi papá que me enseñó que no hay edad para terminar ciertas cosas y empezar otras. Y a mis ángeles guardianes… A lo más importante que tengo en la vida, a mis amores, a Edu por estos 20 años de puro amor, por su inmensa generosidad para apoyarme y contenerme en toda mi carrera, por hacerme volver a mi centro cuando me sentía desorientada; a mis hijos: a Pedro y Nico porque no me conocen sin estar estudiando algo y me han aguantado tanta locura, pero me han enseñado a ordenar mis prioridades cada vez que me sentía abrumada y a Manu, mi regalito del cielo, que fue el que terminó de ordenar y poner las cosas en su lugar en mi vida. Los amo profundamente! Índice Resumen............................................................................................................................i Abstract.............................................................................................................................v Capítulo 1. Introducción General y Sistema de Estudio……………………………….1 El control biológico como estrategia del manejo integrado de plagas............................2 El uso de parasitoides para el control biológico de plagas.............................................7 El papel de la competencia entre enemigos naturales para el control biológico, con énfasis en especies de parasitoides.................................................................................10 Sistema de estudio: El cultivo de tomate, su manejo sanitario y posibilidades para la implementación de un MIP............................................................................................. 11 Control biológico de Tuta absoluta.................................................................................17 Biología del ectoparasitoide Dineulophus phthorimaeae. .............................................20 Biología del endoparasitoide Pseudapanteles dignus.....................................................22 Objetivos e hipótesis del trabajo de tesis........................................................................23 Capítulo 2. Ecología reproductiva del ectoparasitoide D. phthorimaeae……………26 Estrategias reproductivas y comportamiento de alimentación de los parasitoides........27 La respuesta funcional de insectos parasitoides.............................................................33 Objetivos, hipótesis y predicciones.................................................................................36 Materiales y Métodos......................................................................................................38 Colonias de insectos........................................................................................................38 Determinación de la estrategia de ovigenia de D. phthorimaeae……………………...41 Experimento 1: tipo de maduración de huevos y reabsorción........................................41 Experimento 2: tipo de estrategia de ovigenia................................................................42 Evaluación de diferentes fuentes de alimento sobre el éxito reproductivo de la hembra de D. phthorimaeae.........................................................................................................43 Análisis de la respuesta funcional de D. phthorimaeae..................................................46 Resultados.......................................................................................................................49 Determinación de la estrategia de ovigenia...................................................................49 Experimento 1: Tipo de maduración de huevos de D. phthorimaeae reabsorción.....................................................................................................................49 Experimento 2: Tipo de estrategia de ovigenia de D. phthorimaeae..............................51 Evaluación de diferentes fuentes de alimento sobre el éxito reproductivo de D. phthorimaeae...................................................................................................................52 Analisis de la respuesta funcional...................................................................................53 Discusión.........................................................................................................................57 Capítulo 3. Competencia interespecífica entre el ectoparasitoide D. phthorimaeae y el endoparasitoide P. dignus..........................................................................................63 Ecología de comunidades de insectos parasitoides........................................................64 Competencia entre insectos parasitoides........................................................................66 Objetivo, hipótesis y predicciones………………….......................................................71 Materiales y Métodos……………………………………….................................................72 Evidencia de multiparasitismo a campo.........................................................................72 Ensayo de competencia interespecífica en el laboratorio...............................................74 Resultados.......................................................................................................................76 Evidencia de multiparasitismo a campo.........................................................................76 Competencia interespecífica en el laboratorio...............................................................77 Discusión.........................................................................................................................81 Capítulo 4. Interacción a campo de los parasitoides larvales D. phthorimaeae y P. dignus.………………………………………………………………………………….87 Interacción interpecífica entre enemigos naturales y su implicancia en el control biológico..........................................................................................................................87 Antecedentes de estudios del parasitismo de T. absoluta a campo.................................89 Objetivo, hipótesis y predicciones………………….......................................................91 Materiales y Métodos......................................................................................................92 Descripción de los sitios de muestreo.............................................................................92 Procesamiento de las muestras.....................................................................................97 Tasas de parasitismo.......................................................................................................98 Análisis de la densodependencia del parasitismo a campo............................................99 Resultados......................................................................................…………………100 Parasitismo de D. phthorimaeae, P. dignus y de larvas de T. absoluta multiparasitadas………………………………………………………………………100 Análisis de la densodependencia de ambas especies de parasitoides a campo…...….107 Discusión……………………………………………………………………………...115 Capítulo 5. Consideraciones finales…………………………………………………119 Bibliografía…………………………………………………………………………...125 Savino, V. Tesis doctoral 2014. FCNyM, UNLP Biología de D. phthorimaeae e interacción con P. dignus, parasitoides de T. absoluta x Resumen Savino, V. Tesis doctoral 2014. FCNyM, UNLP Biología de D. phthorimaeae e interacción con P. dignus, parasitoides de T. absoluta xi El control biológico consiste en la utilización de una o varias especies de enemigos naturales para reducir la densidad poblacional de una plaga. Estos enemigos naturales o agentes de control biológico pueden ser manipulados, ya sea introduciéndolos, aumentando su número, o conservándolos en el agroecosistema. Los insectos parasitoides, en especial los pertenecientes al orden Hymenoptera, son considerados importantes agentes de control biológico por su ubicuidad, eficiencia de búsqueda y ataque de hospedadores y por su especialización en una o unas pocas especies hospedadoras. Su particularidad se centra en su ciclo de vida, en el cual el estado larval es parásito de otras especies de artrópodos, alimentándose a expensas de su hospedador. Como producto de la interacción, éste último invariablemente muere. A su vez en su estado adulto son de vida libre y se alimentan de néctar, polen, honeydew y algunos de ellos de fluidos y/o tejidos de sus hospedadores, comportamiento denominado host-feeding. Los parasitoides pueden ser clasificados de muchas maneras, koinobiontes e idiobiontes, ecto o endoparasitoides, pro- o sinovigenicos, etc. Evolutivamente, la idiobiosis condujo al desarrollo de aspectos distintivos de la historia de vida de estos insectos. De esta forma es posible predecir la capacidad competitiva de los parasitoides en base a sus historias de vida, donde la teoría menciona que los koinobiontes, que permiten el desarrollo de su hospedador después de ser parasitados, son casi siempre competitivamente inferiores a los idiobiontes que paralizan permanentemente a su hospedador. La gran mayoría de los insectos son atacados por más de una especie de parasitoides. En general estos complejos de especies están conformados por entidades taxonómicamente diversas. El complejo de parasitoides que ataca a una especie hospedadora particular es considerada una comunidad de parasitoides. Como unidad ecológica menor se distingue el gremio de parasitoides, clasificación ésta de relevancia para el estudio de las interacciones interespecíficas, como por ejemplo la competencia. Si bien la teoría ecológica predice que dos especies animales no pueden existir y desarrollarse explotando un mismo recurso en un medio ambiente constante, en la naturaleza se observa que numerosas especies coexisten. En este sentido, un fenómeno importante del comportamiento de los parasitoides es el multiparasitismo, que ocurre cuando un mismo hospedador es parasitado por dos o Savino, V. Tesis doctoral 2014. FCNyM, UNLP Biología de D. phthorimaeae e interacción con P. dignus, parasitoides de T. absoluta xii más hembras pertenecientes a diferentes especies de insectos. Este evento implica el desarrollo de mecanismos de competencia interespecífica entre las especies de parasitoides. Numerosos autores reconocen dos tipos principales de competencia: por explotación, y por interferencia. La competencia entre especies de parasitoides por un mismo hospedador puede ser de gran importancia para la estabilidad del sistema, y ha conducido a la evolución de un amplio rango de características fisiológicas y de comportamiento de estos insectos, como resultado de la diversificación del uso de los recursos. Otros aspectos, como por ejemplo, los demográficos también influyen en la competencia entre especies de parasitoides. La coexistencia de las especies de parasitoides puede ser promovida por la variabilidad espacial y temporal del uso del recurso, o cuando la especie más eficaz en la competencia se ve limitada por otras condiciones ambientales. La polilla del tomate, Tuta absoluta (Meyrick) (Lepidoptera: Gelechiidae), es una plaga importante en Sudamérica y desde hace una década aproximadamente ha aumentado su relevancia a nivel mundial debido a su introducción accidental en Europa, dispersándose rápidamente hacia el norte de África y el este de Asia. El estadio larval de esta plaga causa daños a las plantas alimentándose del mesófilo de las hojas y tallos, causándole deficiencias fisiológicas, y cuando su densidad poblacional es abundante, pueden a su vez dejar marcas sobre los frutos, restándole valor comercial. Dado que las estrategias de control de T. absoluta en la actualidad parecen limitadas, basadas principalmente en el control químico, el control biológico resulta ser una herramienta importante para desarrollar. En Sudamérica se ha reportado un rico complejo de enemigos naturales, entre los cuales se encuentran depredadores y parasitoides que atacan a esta especie en sus diferentes estadios. Dentro del conjunto de parasitoides larvales, son importantes el ectoparasitoide Dineulophus phthorimaeae De Santis (Hymenoptera: Eulophidae) y el endoparasitoide Pseudapanteles dignus (Muesebeck) (Hymenoptera: Braconidae). Los objetivos de esta tesis doctoral fueron, en primer lugar, completar el conocimiento sobre algunos parámetros de la ecología reproductiva del ectoparasitoide D. phthorimaeae, a saber: 1- determinar la estrategia de ovigenia; 2- conocer la respuesta funcional de esta especie, y 3- evaluar si diferentes fuentes alternativas de Savino, V. Tesis doctoral 2014. FCNyM, UNLP Biología de D. phthorimaeae e interacción con P. dignus, parasitoides de T. absoluta xiii alimento influyen en su éxito reproductivo. Estos parámetros son abordados en el Capítulo 2. En segundo lugar, resulta importante evaluar aspectos de la competencia entre estas dos especies de parasitoides larvales de T. absoluta, mediante ensayos de laboratorio, estudiados en el Capítulo 3. Finalmente, determinar la interacción de ambas especies cuando co-ocurren en el cultivo de tomate, a escala de planta, que son tratados en el Capítulo 4. Los resultados obtenidos indican que D. phthorimaeae presenta una estrategia reproductiva extremadamente sinovigénica, es decir, que la hembra al momento de la emergencia carece del complemento de oocitos maduros, los cuales va madurando durante su vida adulta. Con respecto al análisis de la respuesta funcional, por medio de regresiones logísticas se determinó una respuesta denso-independiente de la curva de parasitismo para las densidades testeadas (Tipo I). La evaluación experimental del efecto de alimentos alternativos y hospedadores (host-feeding) mostró que este último comportamiento no sólo mejora el fitness de las hembras del parasitoide, sino que reveló la importancia que el mecanismo de host-feeding de D. phthorimaeae, tiene sobre su hospedador, causando una mortalidad significativa. Los ensayos de competencia entre ambos parasitoides bajo condiciones de laboratorio evidenciaron que las hembras de D. phthorimaeae, dependiendo de su edad utilizaron a los hospedadores de forma diferente, evitando atacar a aquellas larvas que se encontraban previamente parasitadas. Sin embargo, a los 5 y 7 días de vida adulta, las hembras no evitan utilizar larvas previamente parasitadas. Este resultado sugiere que el ectoparasitoide podría reconocer y discriminar larvas previamente parasitadas por la otra especie. Con respecto al análisis de la densodependencia y la interacción de D. phthorimaeae y P. dignus en condiciones de campo en el Cinturón Hortícola Platense (campañas 2010, 2011 y 2012) y en la provincia de Tucumán (campañas 2009, 2011y 2012), se encontró por primera vez evidencia de larvas de T. absoluta multiparasitadas; no obstante su co-ocurrencia fue muy baja (~ 10 % del parasitismo total de larvas, en todos los sitios). Por otra parte, se registró que ambos parasitoides actuando conjuntamente pueden causar hasta 80% de mortalidad de larvas hospedadoras. Los resultados indicaron también que ambos parasitoides presentan una relación denso- independiente respecto a la densidad de larvas de T. absoluta, hecho que concuerda con Savino, V. Tesis doctoral 2014. FCNyM, UNLP Biología de D. phthorimaeae e interacción con P. dignus, parasitoides de T. absoluta xiv una respuesta funcional de tipo I hallada experimentalmente en esta tesis para D. phthorimaeae y aquella ya reportada para P. dignus. Como consideración final, se puede concluir que el ectoparasitoide idiobionte D. phthorimaeae es un agente de biocontrol de T. absoluta potencialmente efectivo, y que su uso podría realizarse por medio de estrategias de control biológico aumentantivas o por conservación en programas de MIP. Además, los resultados indican que ambos parasitoides larvales no solo son capaces de coexistir, sino que actuando en conjunto ejercerán un muy buen control de la plaga. Savino, V. Tesis doctoral 2014. FCNyM, UNLP Biología de D. phthorimaeae e interacción con P. dignus, parasitoides de T. absoluta xv Abstract Savino, V. Tesis doctoral 2014. FCNyM, UNLP Biología de D. phthorimaeae e interacción con P. dignus, parasitoides de T. absoluta xvi Biological control consists in the use of one or several natural enemy species to reduce the population density of a given pest. These natural enemies or biocontrol agents can be manipulated by either introducing them into the agroecosystem by means of increasing their numbers, or by conserving them through habitat manipulation. Parasitoid insects, especially those belonging to the Order Hymenoptera, are considered important biocontrol agents because of their ubiquity, search efficiency and host attack rates, and also for their host specificity. Their uniqueness relays in their life cycle, in which the larval stage is a parasite of other arthropod species that act as hosts. As a result of this interaction, the host invariably dies. Besides, in their adult stage they are free-living organisms, feeding on nectar, pollen, honeydew and, some of them feed also on the fluids and/or tissues of their hosts. This behavior is termed host- feeding. Parasitoids can be classified in several different modes, such as koinobionts and idiobionts, ecto or endoparasites, pro or sinovigenic, among others. From an evolutionary point of view, idiobiosis led to the development of distinctive life-history traits in these insects. In this way, it is possible to predict the parasitoid´s competetitive capacity, based on their life-histories. In this regard, theory states that koinobionts, by allowing further development of their hosts upon parasitizing, are almost always competitively inferior to idiobionts that permanently paralyze their hosts. Most insects are attacked by more than one parasitoid species. In general, these species complexes are formed for taxonomically diverse entities. A parasitoid complex attacking a particular host species is considered to be a parasitoid community. As a minor ecological organizational unit, it can be distinguished a parasitoid guild, being useful for the study of interspecific interactions, such as competition. Even though ecological theory predicts that two species cannot exist and develop while using the same resource in a constant environment, several species are known to coexist in nature. An important aspect of parasitoid behavior is called multiparasitism. This occurs when the same host is parasitized by two or more females belonging to different insect species. This behavior implies the development of interspecific competition mechanisms among the parasitoid species. Savino, V. Tesis doctoral 2014. FCNyM, UNLP Biología de D. phthorimaeae e interacción con P. dignus, parasitoides de T. absoluta xvii Several authors recognize two main competition types: exploitation and interference competition. Competition among parasitoid species for the same host can be of great importance towards stabilization of the system. It has led to a wide range of physiological and behavioral traits of these insects as a result of their diversification in their use of resources. Other aspects, such as demographic ones, also have an influence on parasitoid species competition. Parasitoid species coexistence can be promoted by spatial and temporal variability in the use of the resource or when the most efficient species in the competition is limited by other environmental conditions. The tomato moth, Tuta absoluta (Meyrick) (Lepidoptera: Gelechiidae), is an important pest in South America. During the last decade, it has increased its worldwide relevance due to its accidental introduction into Europe. Since then, it has dispersed rapidly towards Northern Africa and the East of Asia. The larval stage of this pest damages the plants, by feeding on the leaves´ mesophyll and stems, causing physiological deficiencies and, when its population density is high, it can leave marks on the fruit, thus causing economic loss, by lowering its commercial value. Because T. absoluta control strategies are currently quite limited, mainly based on chemical control, biocontrol seems to be an important tool to be developed. In South America, a rich natural enemy complex has been reported. Among them, predators and parasitoids can be found, that attack different stadia of this species. Among the parasitoid complex, the ectoparasitoid Dineulophus phthorimaeae De Santis (Hymenoptera: Eulophidae) and the endoparasitoid Pseudapanteles dignus (Muesebeck) (Hymenoptera: Braconidae) are relevant. The objectives of this doctoral thesis were, firstly, to extend the knowledge on some parameters of the reproductive ecology of the ectoparasitoid D. phthorimaeae as follows: 1- to determine the ovigeny strategy; 2- to study the functional response of this species; and 3- to assess if different food sources have an influence in its reproductive success. These parameters are presented in Chapter 2. Secondly, to assess some aspects of the competition between these two larval parasitoid species on T. absoluta through laboratory assays, presented in Chapter 3. Finally, to determine the interaction between these both species when they co-occur in the tomato orchards at the plant scale, which are presented in Chapter 4. Savino, V. Tesis doctoral 2014. FCNyM, UNLP Biología de D. phthorimaeae e interacción con P. dignus, parasitoides de T. absoluta xviii The results obtained indicate that D. phthorimaeae has an extremely sinovigenic reproductive strategy, meaning that the females lack any mature oocytes at adult hatching, which matures during their adult lives. Regarding the functional response analysis, it was determined through logistic regressions that it has a density independent parasitism curve for all the tested host densities (Type I). Experimental testing of the effects of alternative food sources and host-feeding showed that this last behavior not only improves female parasitoid fitness, but also showed the importance that this parasitoid mechanism has on its host, by causing a significant mortality. The competition assays between both parasitoids under laboratory conditions showed that D. phthorimaeae females used the hosts in different ways depending on their age, i.e. younger wasps avoided attacking those larvae that were previously parasitized by P. dignus. However, at 5 to 7 days of adult age, females did not avoid these larvae. This result suggests that the ectoparasitoid could be able to recognize and to discriminate larvae previously parasitized by P. dignus. Regarding the density dependence analysis and the interaction between D. phthorimaeae and P. dignus under field conditions in the La Plata Horticultural Belt (2010, 2011 and 2012 cropping seasons) and in the Tucumán Province (2009, 2011, and 2012 cropping seasons), the first evidence of multiparasitized T. absoluta larvae was found, even though its rate was quite low (~ 10 % total larvae parasitism in all the field sites). On the other hand, it was found that, when acting together, both parasitoids can cause up to 80% of host larvae mortality. The results also indicated that both parasitoid species have a density independent relationship with T. absoluta larvae density. This outcome is in agreement with the functional response type I found in this thesis for D. phthorimaeae and that already reported for P. dignus. To conclude, the idiobiont ectoparasitoid D. phthorimaeae is a potentially effective biocontrol agent for T. absoluta, and its use could be carried out in augmentative as well as conservative biological control strategies in IPM programs. Furthermore, the results indicate that both larvae parasitoids are not only capable to coexist but also that, when acting together, they can exert an important control of this pest. Savino, V. Tesis doctoral 2014. FCNyM, UNLP Biología de D. phthorimaeae e interacción con P. dignus, parasitoides de T. absoluta. 1 Capítulo 1 Introducción General y Sistema de Estudio Savino, V. Tesis doctoral 2014. FCNyM, UNLP Biología de D. phthorimaeae e interacción con P. dignus, parasitoides de T. absoluta. 2 El control biológico como estrategia del manejo integrado de plagas La agricultura actual requiere de un uso sustentable de los recursos naturales, basado en una visión ecológica, filosófica y holística del agroecosistema. En particular, para el control de plagas, se propone como alternativa al uso exclusivo de pesticidas el manejo integrado de plagas (MIP) (Kogan 1986, Radcliffe et al. 2009). El MIP constituye una metodología multidisciplinaria que consiste en la combinación de diferentes técnicas, compatibles entre sí, para disminuir la densidad poblacional de una plaga hasta un número de individuos inferior al nivel de daño económico (NDE) de la misma. El desarrollo y aplicación de esta metodología conlleva el conocimiento profundo de la biología y ecología de las especies plaga presentes en un cultivo, como así también de las relaciones que éstas establecen con los otros componentes del agroecosistema (otras especies de herbívoros, de enemigos naturales y de especies vegetales coexistentes), para comprender el funcionamiento del sistema y tomar medidas de acción tendientes a la sustentabilidad de los recursos naturales. En este contexto, el MIP se basa en la combinación de tácticas de control con el menor impacto posible en el ecosistema, donde las plagas son consideradas parte integrante de una red trófica, prestando particular atención a la presencia de sus enemigos naturales, principales elementos del sistema para controlarlas. Un agroecosistema bajo MIP promoverá a su vez varios de los servicios ecosistémicos que ofrece la naturaleza, tales como la provisión de aire y agua limpios, el mantenimiento de la biodiversidad, el control biológico de plagas, malezas y enfermedades, entre otros (Fiedler et al. 2008). Brevemente, las estrategias de control que contempla el MIP son: el control biológico, (uso de enemigos naturales, ver más adelante) el uso de técnicas culturales (cultivos o franjas trampa, rotaciones y mezcla de cultivos, etc.), la utilización de variedades resistentes (mejoramiento de cultivos y plantas genéticamente modificadas), el control químico usando insecticidas racionales, selectivos y biodegradables, y otras técnicas basadas en principios biológicos como por ejemplo el uso de feromonas y la técnica de macho estéril (Radcliffe et al. 2009). Este trabajo de tesis se enmarcará en una de las estrategias del MIP, el control biológico. En contraposición al uso de insecticidas, éste comenzó a tomar importancia comercial en los últimos 120 años, (van Lenteren 2012). Consiste en la utilización de Savino, V. Tesis doctoral 2014. FCNyM, UNLP Biología de D. phthorimaeae e interacción con P. dignus, parasitoides de T. absoluta. 3 enemigos naturales para mantener a las plagas en lo posible reguladas, es decir sin variaciones importantes en las densidades poblacionales, o controladas, o sea, con dichas densidades poblacionales por debajo de los niveles de daño económico (De Bach y Rosen 1991, Bellows y Fisher 1999). El control biológico se basa en principios ecológicos, como lo son las interacciones inter-específicas del tipo depredador-presa y/o parasitoide- hospedador, de competencia, de depredación intragremio y últimamente se ha enriquecido con el enfoque de las interacciones tritróficas (planta hospedera - herbívoro plaga - enemigos naturales) y el estudio de la estructura de comunidades (riqueza, diversidad específica, diferenciación de nichos y gremios). Esta visión ecológica holística permite seleccionar candidatos con un mayor conocimiento sobre su capacidad potencial de biocontrol (Briggs 1993, Hawkins y Sheehan 1994, Lewis et al. 1997, Murdoch et al. 1998, Brodeur y Boivin 2006). El control biológico es ejercido por especies de depredadores, parasitoides y patógenos de las plagas, los cuales son considerados “agentes” de biocontrol o “biocontroladores”. El modo de acción entre ellos es diferente, a saber: los depredadores, artrópodos, tanto estadios inmaduros como los adultos de ambos sexos, que cazan y consumen diferentes tipos de presas, que son considerados como más generalistas, pudiendo consumir más de una presa durante su vida; los parasitoides, insectos cuyos estados inmaduros son parásitos que completan su desarrollo sobre un único individuo hospedador el cual muere en la interacción, siendo los adultos de vida libre. Solo la hembra adulta busca al hospedador y en general se especializan en una o pocas especies de huéspedes relacionados por lo cual son considerados como más especialistas; y los patógenos, mayormente microorganismos que inducen a la enfermedad a su hospedador, desarrollándose un gran número de individuos por huésped y presentan especificidad por grupos o estados de desarrollo de insectos. Los principales grupos de artrópodos depredadores son: Coleoptera, Heteroptera, Diptera, Hymenoptera, Neuroptera, Araneae y Acari. Los órdenes de insectos parasitoides más importantes son Hymenoptera y Diptera. Dentro de los patógenos de artrópodos se mencionan virus (principalmente los Baculoviridae), bacterias (siendo Bacillus thuringiensis, con más de 65 subespecies y aislamientos, la más investigada), hongos (más de 400 especies, entre las que se encuentran representantes de los gén. Beauveria, Entomophaga, Metarhizium, Nomurea, Paecilomyces, entre otros) y nematodos Savino, V. Tesis doctoral 2014. FCNyM, UNLP Biología de D. phthorimaeae e interacción con P. dignus, parasitoides de T. absoluta. 4 (familias Heterorhabditidae, Phaenopsitylenchidae y Steinermatidae) (van Driesche et al. 2007). El control biológico puede ser aplicado siguiendo tres estrategias principales: 1. El control biológico clásico, que implica la importación de enemigos naturales relacionados evolutivamente con una plaga invasora no nativa; 2. el control biológico neoclásico o de nueva asociación, también involucra la importación de enemigos naturales pero éstos no están relacionados directamente con la plaga sino seleccionados teniendo en cuenta similitudes taxonómicas, ecológicas, morfológicas, etc; 3. el control biológico aumentativo, que consiste en el aumento del número de individuos de especies de enemigos ya presentes en el cultivo, pudiendo utilizarse una a varias sueltas de individuos para suprimir una plaga durante el transcurso de una temporada o ciclo de producción de un cultivo, a través de sueltas inundativas de un elevado número de agentes para lograr un control a corto plazo o inoculativas estacionales de unos pocos individuos que desarrollarán poblaciones cuyas próximas generaciones lograrán el control; y 4. el control biológico por conservación, entendido como la manipulación o modificación del ambiente para mejorar la eficacia de los enemigos naturales ya establecidos, a través del suministro de hospedadores o presas alternativos, la provisión de refugios, y por la eliminación o mitigación de riesgos o factores ambientales adversos, tales como prácticas culturales de desmalezado y poda de vegetación circundante a los cultivos, el uso indiscriminado de insecticidas, como tácticas más importantes (van Driesche et al. 2007). Cuando se comparan aspectos económicos implicados en las industrias del control biológico y químico de plagas de la agricultura, son notables los beneficios en términos monetarios por unidad de inversión, a favor la primera (van Lenteren 2012). Por lo tanto, el desarrollo del control biológico es una forma ambientalmente segura para el control de plagas, y que resulta además una actividad redituable a nivel económico. Bueno (2000) señala también el gran número de casos exitosos del uso de enemigos naturales, demostrando que el control biológico es un método práctico, económico y sustentable en el control de plagas. Para seleccionar candidatos como agentes de biocontrol, dado que una especie de plaga es en general atacada por un complejo de enemigos naturales, se debe comenzar por estudiar atributos de la historia de los mismos. van Lenteren (1986, 2003) Savino, V. Tesis doctoral 2014. FCNyM, UNLP Biología de D. phthorimaeae e interacción con P. dignus, parasitoides de T. absoluta. 5 propone, para insectos parasitoides, criterios de selección para evaluar potenciales especies, a saber: 1- la sincronización estacional con su hospedador (i.e. la plaga) , 2- la compatibilidad fisiológica con el hospedador, 3- la adaptabilidad climática, 4- la capacidad de ser criados en masa con relativa facilidad, 5- la especificidad con su hospedador, 6- su potencial reproductivo, con un r0 mayor al del hospedador, 7- una buena respuesta a la densidad del hospedador, y 8- no tener efectos adversos, como por ejemplo, tener una baja compatibilidad con otras técnicas de control. Así este autor sugiere para el proceso de selección de candidatos como agentes de control biológico seguir un recorrido de varias fases, como el que se muestra en el siguiente diagrama de flujos (Fig. 1.1). Figura 1.1: Fases para la elección de enemigos naturales como candidatos para agentes de control biológico (van Lenteren 2003). En este diagrama se propone desde la búsqueda de estudios previos sobre la plaga en cuestión para una primera selección de candidatos como agentes de biocontrol, posteriormente se plantea el estudio pormenorizado de las especies seleccionadas para elegir aquella que muestre mejores atributos como controlador. La producción en masa Savino, V. Tesis doctoral 2014. FCNyM, UNLP Biología de D. phthorimaeae e interacción con P. dignus, parasitoides de T. absoluta. 6 y la validación del control efectivo en el campo permitirán conocer si resulta finalmente un candidato adecuado o si se debe seguir evaluando la potencialidad de nuevas especies. El control biológico tiene un gran desarrollo principalmente países de Norteamérica, Europa y en Japón. Se estima que cerca del 25 % de los cultivos están bajo este tipo de control sanitario (Bale et al. 2008, van Lenteren 2000, 2006, 2012, van Lenteren y Bueno 2003). Particularmente el control biológico aumentativo, integrado en un MIP, se viene llevando a cabo en muchos países europeos desde finales de 1950, como medida fitosanitaria en cultivos bajo cubierta, en especial en invernáculos. Esto resultó posible gracias a la vinculación en esta región del sector productivo agrícola con universidades y otras instituciones académicas, para mejorar la producción de alimentos con una sólida base científico-tecnológica. No menos importante, el control biológico se vio impulsado por el surgimiento del interés de políticas gubernamentales acordes al crecimiento de este sector productivo, que priorizó además la sustentabilidad de los ecosistemas. Finalmente, la aparición en el mercado de los agronegocios, que reconoció esta herramienta como una posibilidad de innovar tecnologías existentes para desarrollar biofábricas. También en esta etapa, se crearon organizaciones no gubernamentales, las cuales trabajan activamente en el desarrollo y la divulgación científica del control biológico, como por ejemplo la International Organization for Biological Control (IOBC www.iobc.org), con ramas en las distintas regiones del mundo, la Association of Natural Biocontrol Producers (ANBP www.anbp.org) y la International Biocontrol Manufacturer´s Associations (IBMA www.ibma.ch) (Coulson et al. 2000, Jacas y Urbaneja 2008, van Lenteren 2012). En Latinoamérica, estas tecnologías comenzaron a desarrollarse durante los últimos 20 años, primero con la utilización de entomopatógenos (virus y hongos principalmente), y más recientemente con el uso de depredadores y parasitoides, mayormente en cultivos bajo cubierta en Brasil, Colombia, Méjico y Perú (van Lenteren y Bueno 2002). En la Argentina, la aplicación del control biológico data del 1908 (Crouzel 1983, Zapater 1996, Greco 2011, Cabrera Walsh et al. 2012), principalmente basado en la introducción de especies exóticas o control biológico clásico. Históricamente, fue Savino, V. Tesis doctoral 2014. FCNyM, UNLP Biología de D. phthorimaeae e interacción con P. dignus, parasitoides de T. absoluta. 7 utilizado mayormente en el manejo sanitario en cultivos extensivos y frutales, basado fundamentalmente en el uso de parasitoides como agentes de control. En la actualidad, otros cultivos hortícolas y forestales están siendo considerados para su implementación, para lo cual existen numerosos grupos de investigación en todo el país (INTA, Universidades, CONICET, etc.) dedicados a la búsqueda y prueba de especies nativas de enemigos naturales y a su conservación en los agroecosistemas. Sin embargo, la estrategia del control biológico aumentativo no tiene todavía un desarrollo comercial y por lo tanto los productores no disponen aún de este tipo de bioinsumos para el control de plagas agrícolas. Por otra parte, esta herramienta comienza a ser considerada como una alternativa de gran interés (van Lenteren y Bueno 2003, Greco 2011, Cabrera Walsh et al. 2012). En este trabajo de tesis se espera aportar al control biológico de una plaga clave del cultivo del tomate de la Argentina, como lo es la “polilla del tomate”, Tuta absoluta (Meyrick) (Lepidoptera: Gelechiidae), por medio de la manipulación de dos enemigos naturales de presencia espontánea en este cultivo, los parasitoides larvales Dineulophus phthorimaeae De Santis (Hymenoptera: Eulophidae) y Pseudapanteles dignus (Muesebeck) (Hymenoptera: Braconidae). El uso de parasitoides para el control biológico de plagas Los parasitoides son un numeroso grupo de insectos endopterigotas -en su mayoría himenópteros- con un particular ciclo de vida. El estado larval es parásito de otras especies de artrópodos, se alimenta a expensas de su hospedador, y como producto de la interacción, éste último invariablemente muere. Un único individuo hospedador sostiene el desarrollo de uno o más parasitoides. El estado adulto por otra parte, es de vida libre, se alimenta generalmente de productos vegetales, tales como néctar, polen, y a veces, al momento de la oviposición, de los fluidos del hospedador (hemolinfa o/y tejidos corporales), por un mecanismo conocido como host-feeding (ver más adelante en este apartado). Desde el punto de vista de su biología, diversidad de estilos de vida, del número de grupos taxonómicos que representan y los hábitats que frecuentan, los parasitoides conforman un grupo funcional significativo de la fauna terrestre (Askew Savino, V. Tesis doctoral 2014. FCNyM, UNLP Biología de D. phthorimaeae e interacción con P. dignus, parasitoides de T. absoluta. 8 1971, Clausen 1940, Waage y Greathead 1987, De Bach y Rosen 1991, Godfray 1994, Hawkins 1994, Quicke 1997). Los parasitoides pueden ser clasificados de muchas maneras. Una de las clasificaciones más comunes los distingue según (1) el modo de parasitismo, entre endoparasitoide y ectoparasitoide, ya sea que se desarrolle interna o externamente al hospedador, respectivamente; (2) el estado del hospedador al momento de ser atacado, como parasitoides de huevos u oófagos, de larvas, de pupas y de adultos. Haeselbarth (1979), y luego retomado por Askew y Shaw (1986), sintetizaron los aspectos anteriores en una nueva clasificación, (3) que tiene en cuenta también si el parasitoide permite o no continuar con el desarrollo del hospedador después de haber sido parasitado, como koinobionte, a aquel que permite el desarrollo posteriormente a la oviposición, e idiobionte, al que no lo permite y detienen su crecimiento al momento de la oviposición. En este último caso, inmoviliza permanentemente al hospedador por medio de la inyección de veneno con ayuda del ovipositor, mediante el cual lo paraliza pero no lo mata, y de esa manera le facilita su manipulación para la oviposición. Evolutivamente, la idiobiosis condujo al desarrollo de características distintivas de la historia de vida de los parasitoides, entre las cuales se pueden mencionar: a) el ectoparasitismo, b) que en general atacan hospedadores de vida oculta (minadores, barrenadores, etc.), c) que son más generalistas, es decir, atacan un amplio rango de especies hospedadoras, d) la hembra adulta emerge con una baja proporción de oocitos maduros, de gran tamaño y continúa produciéndolos a lo largo de su vida adulta, un fenómeno conocido como sinovigenia (Quicke 1997, Jervis et al. 2008, ver más adelante capítulo 2), para lo cual e) necesita fuentes de alimentación extra a la obtenida en el estado larval (host-feeding, derivados vegetales y agua, para su mantenimiento y reproducción (Quicke 1997, Mayhew y Blackburn 1999, Jervis et al. 2001). Por otra parte, la koinobiosis está más relacionada al endoparasitismo, por lo general atacan hospedadores de mayor tamaño corporal y que se encuentran expuestos, son individuos especialistas, es decir que atacan a unas pocas especies asociadas, y en cuanto a la estrategia de ovigenia se los relaciona con la pro-ovigenia, es decir, la hembra al momento de la emergencia posee el complemento maduro de huevos para su oviposición (Quicke 1997, Waage y Greathead 1986, Godfray 1994). Savino, V. Tesis doctoral 2014. FCNyM, UNLP Biología de D. phthorimaeae e interacción con P. dignus, parasitoides de T. absoluta. 9 Los insectos parasitoides, en especial los pertenecientes al orden Hymenoptera, son importantes agentes de control biológico, especialmente por su ubicuidad, eficiencia de búsqueda y ataque del hospedador y por su especialización en unas relativamente pocas especies hospedadoras. Los parasitoides registran las tasas de establecimiento y éxito de control comparativamente más altas en los programas de control biológico con respecto a otros agentes biológicos (Bellows y Van Driesche 1999, van Lenteren 2005, 2012). Aunque no existen inventarios completos, en 2010, se registraron aproximadamente 230 especies de invertebrados de diferentes grupos taxonómicos como enemigos naturales utilizados en programas de control biológico de plagas en todo el mundo. La mayoría de las especies son artrópodos (95,2%), entre los cuales en primer lugar se encuentran los himenópteros parasitoides (52,2%) (van Lenteren 2012). La gran mayoría de los insectos son atacados en la naturaleza por más de una especie de parasitoide (Bellows y Van Driesche 1999 y Van Driesche et al. 2007); en general estos complejos de especies están conformados por entidades taxonómicamente diversas. El complejo de parasitoides que ataca a una especie hospedadora particular es considerada una comunidad de parasitoides (Mills 1992). Como unidad ecológica menor, se distingue el gremio de parasitoides, de relevancia para el estudio de interacciones interespecíficas, como por ejemplo la competencia y la depredación intra- gremio (Hawkins 2000, Brodeur y Boivin 2006). Un gremio de parasitoides se define como un conjunto de especies que utilizan de manera similar el recurso disponible, en este caso, al hospedador (Mills 1992). La utilización del enfoque de los gremios de parasitoides de (Mills 1992,1994) brinda información sobre la ecología funcional de las especies, es decir, como usan el recurso y el nicho que ocupan. Cuando se trata de un complejo de enemigos naturales atacando a una especie plaga, este enfoque permite conocer las posibles interacciones competitivas interespecíficas entre los individuos y proporciona fundamentos para la manipulación de las especies utilizadas en los programas de control biológico. En este trabajo de tesis se aplicará el análisis de gremios propuesto por Mills (1994) para estudiar la interacción competitiva entre los dos parasitoides larvales de T. absoluta, quienes presentan diferentes estilos de vida, i.e. pertenecen a distintos Savino, V. Tesis doctoral 2014. FCNyM, UNLP Biología de D. phthorimaeae e interacción con P. dignus, parasitoides de T. absoluta. 10 gremios, a saber: D. phthorimaeae es un ectoparasitoide idiobionte mientras que P. dignus tiene un hábito endoparásito koinobionte. El papel de la competencia entre enemigos naturales para el control biológico, con énfasis en especies de parasitoides La teoría ecológica predice que dos especies no pueden existir y desarrollarse explotando un mismo recurso en un medio ambiente constante (Volterra 1926, Gause 1934), y de esta forma el mejor competidor debería desplazar competitivamente a otras especies antagonistas. Sin embargo, en la naturaleza se observa que en general las especies pueden coexistir, debido fundamentalmente a las diferentes formas en que puede ser aprovechado un recurso (diferenciación de nichos). La competencia en parasitoides ha sido extensamente estudiada reconociéndose dos tipos básicos de competencia: por explotación, que ocurre cuando un individuo al usar los recursos priva a otro/s del mismo, y por interferencia, que se verifica cuando un individuo le causa a la/las otra/s especie/s competidora/s un daño físico por ataque directo o fisiológico, mediado por la secreción de toxinas (Park et al. 1962). En estos insectos, la interacción competitiva puede tener lugar durante varias etapas de su ciclo de vida. Una de las más importantes ocurre cuando hembras de distintas especies deben competir al momento de parasitar. Este fenómeno es conocido como multiparasitismo. El grado de ocurrencia del multiparasitismo en una especie de hospedador particular está determinado además por diferencias en la eficiencia de búsqueda entre parches de hospedadores de las distintas especies competidoras, por la coincidencia espacial y/o temporal por la especie hospedadora, etc. (Zwölfer 1963, Pschorn-Walcher 1985, Mackauer 1990). Existen evidencias que muestran que la competencia entre especies de parasitoides por un mismo hospedador ha conducido a la evolución de un amplio rango de características fisiológicas y de comportamiento de estos insectos, como resultado de la diversificación del uso de los recursos. De esta forma es posible predecir la capacidad intrínseca competitiva de los parasitoides en base a sus biologías. Los parasitoides koinobiontes son casi siempre competitivamente inferiores a los idiobiontes (Hawkins 1994, 2000). Si bien esta categorización de los parasitoides resulta una indicación Savino, V. Tesis doctoral 2014. FCNyM, UNLP Biología de D. phthorimaeae e interacción con P. dignus, parasitoides de T. absoluta. 11 práctica para analizar su capacidad como competidores, Godfray (1994) propone corroborar esta superioridad de los idiobiontes con estudios de laboratorio y de campo. La dinámica de poblaciones hospedador-parasitoide, así como la capacidad de aprovechar los parches de hospedadores por los parasitoides está afectada por diferentes factores, como ser los mecanismos de defensa del hospedador al ser atacado, la estrategia de ovigenia del parasitoide, el modo de parasitismo y el estado nutricional de las hembras (Strand y Casas 2008), regulando de esta manera la intensidad de la competencia entre ellos. Para las especies de parasitoides consideradas en esta tesis se tendrá en cuenta tanto algunos aspectos de la competencia interespecífica en el laboratorio, analizados en una unidad experimental, como así también la resultante en el cultivo de tomate, a escala de planta. Con respecto a este último, es necesario describir las características del cultivo en la Argentina, y algunas particularidades regionales, tanto de su producción como en términos de la problemática sanitaria. Sistema de estudio: El cultivo de tomate, su manejo sanitario y posibilidades para la implementación de un MIP La producción del cultivo de tomate, Lycopersicum esculentum Miller (Solanaceae), alcanza actualmente unas 160 millones de toneladas por año a nivel mundial, siendo unas 37 millones destinadas a su industrialización. Este cultivo ocupa unas 4,4 millones de hectáreas. Los principales países productores son, en orden de importancia, China, Estados Unidos de América (EUA), India, Turquía, Egipto, Italia, Irán, España, Brasil y México. Otro dato importante de destacar es que la producción mundial se ha incrementado en los últimos 10 años en un 40 % (Desneux et al. 2011). Las principales naciones exportadoras tanto como hortaliza (o “tomate fresco”) e industrializado son México y China, respectivamente, mientras que el principal importador de tomate fresco es Estados Unidos de América. En la República Argentina, el cultivo de tomate es llevado a cabo prácticamente en todo el territorio del país, a distintas escalas. Si bien en este país la producción hortícola ocupa una pequeña fracción (540.000 ha) de la superficie de terrenos Savino, V. Tesis doctoral 2014. FCNyM, UNLP Biología de D. phthorimaeae e interacción con P. dignus, parasitoides de T. absoluta. 12 dedicados a la agricultura, unas 17.000 ha corresponden al cultivo de tomate. Cabe mencionar que el 90% de la producción es destinada al mercado interno, el cual asciende a unos 2.000 millones de pesos anuales de facturación final. Según Argerich (2011), se trata de una de las actividades productivas más importantes del país, siendo la segunda hortaliza más consumida por los argentinos, después de la papa. En la Fig. 1.2 se observan las principales zonas productivas de tomate del país y los valores de producción anuales (Argerich 2011). Figura 1.2: Mapa de la República Argentina donde se detallan las principales zonas de producción del cultivo de tomate con los valores de producción correspondientes en toneladas por año (Argerich 2011). Savino, V. Tesis doctoral 2014. FCNyM, UNLP Biología de D. phthorimaeae e interacción con P. dignus, parasitoides de T. absoluta. 13 El presente estudio se focalizará en dos importantes regiones productoras de tomate en el país: el Cinturón Hortícola Platense (CHP), emplazado en el noreste de la Provincia de Buenos Aires y las provincias del Noroeste argentino (NOA) (Ver Capítulo 4). El cultivo se realiza en ambas regiones bajo dos modalidades: a cielo abierto, con tutorado, y bajo cubierta, en invernáculos de distinta infraestructura. En el CHP, el cultivo tradicionalmente se realiza a cielo abierto aunque la producción bajo cubierta se ha incrementado en los últimos años (aproximadamente 600 ha. entre ambas modalidades) (Carluccio et al. 2002, Strassera 2009). El manejo sanitario de plagas se realiza convencionalmente con la utilización de una amplia gama de insecticidas comerciales (ver más adelante), y un menor grupo de productores aplica un manejo orgánico, es decir, basado en la conservación de enemigos naturales espontáneos o el uso de insecticidas de base biológica. La producción en el NOA, el cultivo se realiza mayormente a cielo abierto, y en menor proporción bajo cubierta (3000 y 350 ha, respectivamente), produciéndose los mismos tipos de tomate. El manejo sanitario en esta región se realiza casi exclusivamente de modo convencional, con aplicaciones preventivas de insecticidas de síntesis hasta tres veces por semana. La producción es continua entre los meses de agosto a diciembre. Por otra parte en el CHP se extiende entre los meses de octubre a mayo, con dos ciclos de cultivo: uno temprano (octubre a enero) y otro tardío (febrero a mayo). Se producen diversas variedades, del tipo de fruto redondo, “cherry” y perita. Son varias las especies plagas que afectan económicamente al cultivo de tomate en la Argentina, entre ellas una de las más importantes en cuanto al daño y las pérdidas económicas es la polilla del tomate T. absoluta (Botto et al. 1999, Polack et al. 1999) (Figs. 1.3 y 1.4). Esta especie pertenece a la familia Gelechiidae y fue descripta originalmente por Meyrick en el año 1917 como Phthorimaea absoluta, sobre la base de especímenes colectados en Perú. Su estatus taxonómico fue varias veces revisado, cambiando a los géneros Gnorismoschema (Clarke, 1962), Scrobipalpula y Scrobipalpuloides (Povolny 1994), hasta que finalmente fue renombrada con un nuevo género Tuta, como T. absoluta, por Povolny en 1998. Este microlepidóptero endémico de América del Sur ha adquirido actualmente una mayor relevancia como plaga clave del cultivo del tomate en otras regiones del mundo, desde su introducción accidental en España en 2006 (Urbaneja 2007), y Savino, V. Tesis doctoral 2014. FCNyM, UNLP Biología de D. phthorimaeae e interacción con P. dignus, parasitoides de T. absoluta. 14 posterior dispersión por toda la cuenca mediterránea europea, y ulteriormente sucediéndose una rápida invasión en África hacia el sur y hacia los países del este de Europa y Asia (Desneux et al. 2011). Figura 1.3: Daño provocado por la polilla del tomate Tuta absoluta. Se observan las galerías formadas por la plaga sobre hojas y frutos de tomate. Con respecto a su ciclo de vida (Fig. 1.4), la hembra de T. absoluta deposita huevos de 0,4 mm de largo por 0,2 mm de diámetro, de color blanco crema a amarillo- en el envés de las hojas y también suele hacerlo sobre los tallos. El estado larval comprende cuatro estadíos; al eclosionar el primer estadío larval (L1), ésta penetra activamente en el mesófilo de las hojas y en los tallos, formando minas o galerías construidas por ellas mismas mientras se alimentan de los tejidos vegetales (Fig. 1.3). Las larvas miden entre 1 y 8 mm de longitud. Con excepción de la L1, los restantes estadíos se desarrollan protegidos dentro de las minas. Al completarse el estado larval, la L4 emerge de la galería y comienza a tejer un capullo sedoso, iniciándose el proceso de pupación, el que ocurre mayormente en el suelo, aunque también puede hacerlo en el follaje. Las pupas son libres o exarales y décticas, miden entre 5 y 6 mm, de forma Savino, V. Tesis doctoral 2014. FCNyM, UNLP Biología de D. phthorimaeae e interacción con P. dignus, parasitoides de T. absoluta. 15 cilíndrica y color verdoso, y a medida que se aproximan a la emergencia del adulto se tornan de color marrón oscuro. Los adultos miden entre 6 y 7 mm de largo, son de coloración gris plateado y presentan antenas filiformes (Fig. 1.4 c-d). Figura 1.4: Estadios de desarrollo de la polilla del tomate Tuta absoluta. El tiempo de desarrollo generacional depende mayormente de las condiciones ambientales, siendo de 76,3 días a 14° C, 39,8 días a 19,7° C y 28,8 días a 21,1° C (Barrientos et al. 1998). Se comporta como una especie multivoltina y puede alcanzar hasta 12 generaciones al año. El adulto es de hábito nocturno, y durante el día permanece generalmente oculto. La polilla del tomate es considerada una plaga oligófaga, se alimenta y desarrolla mayormente sobre plantas hospederas de la familia de las solanáceas. Si bien los parámetros poblacionales de supervivencia y fecundidad son superiores sobre tomate, en la literatura se mencionan otras especies cultivadas como por ejemplo la papa Solanum tuberosum L., la berenjena S. melongena L. y el tabaco Nicotiana Savino, V. Tesis doctoral 2014. FCNyM, UNLP Biología de D. phthorimaeae e interacción con P. dignus, parasitoides de T. absoluta. 16 tabacum L. (Vargas 1970, García y Espul 1982, Pereyra y Sánchez 2006), como así también solanáceas y de otras familias presentes en la vegetación silvestre común en los predios hortícolas como adventicias o espontáneas, tales como Datura ferox (chamico), Malva sp., Salpichroa origanifolia (huevito de gallo), S. sisymbriifolium (tutiá), S. nigrum (tomatillo) y Nicotiana glauca L. (palán-palán), entre otras (Galarza 1984, Cordo et al. 2004, Desneux et al. 2010, USDA 2011).. Sin embargo, el rango completo de especies vegetales hospederas de T. absoluta en la Argentina resta aún por definirse. Con respecto al perjuicio que causan, las larvas de esta plaga se encuentran principalmente en las hojas, pero también puede atacar frutos, flores, brotes y tallos. El daño es producido tanto por la reducción de mesófilo en el proceso de alimentación, restándole capacidad fotosintética a la planta y por ende, afectando el rendimiento del cultivo, como por las marcas indeseables que dejan en el fruto, las que disminuyen su valor de venta o impiden su comercialización, cuando alcanzan densidades poblacionales elevadas (Fig. 1.3). Según Polack (2003, 2011) se ha podido determinar el umbral de daño para esta plaga mediante la aplicación de un modelo fenológico. Dicho modelo tiene en cuenta tanto conteos directos de larvas en el cultivo como también las estimaciones de eventuales “picos” en la densidad poblacional, por medio de capturas de adultos con trampas de feromonas a lo largo de varias generaciones de T. absoluta por temporada de cultivo. El umbral de acción determinado sobre la base de dichos registros se estableció en 2 folíolos con daño fresco por planta, y es el que actualmente considera el INTA para el manejo de esta plaga. El control químico es casi explusivo para el manejo sanitario de la plaga en el cultivo de tomate. Para ellos se utilizan diversos plaguicidas amplio espectro. Un estudio realizado sobre el manejo fitosanitario en invernáculos de tomate del CHP, reportó la aplicación en forma preventiva de más de 16 tipos distintos de productos por temporada de cultivo (García et al. 2005, Strassera 2009). En menor medida se utilizan también los insecticidas “biorracionales” o bioplaguicidas. Éstos están indicados para programas de MIP en Europa, ya que muchos se combinan con el uso de enemigos naturales, como las chinches depredadoras (Hemiptera, varias familias) y parasitoides oófagos (Hymenoptera: Trichogrammatidae). Es importante destacar que el umbral de acción de 2 larvas por planta estimado para T. absoluta puede ser una posible causa del alto consumo de insecticidas por parte Savino, V. Tesis doctoral 2014. FCNyM, UNLP Biología de D. phthorimaeae e interacción con P. dignus, parasitoides de T. absoluta. 17 de los productores, debido a que bajo determinadas condiciones del cultivo de tomate (en invernáculos, ciclo estival), los niveles de densidad poblacional de la plaga lo exceden rápidamente. Esta situación, no cuantificada aún, genera residuos que ocasionan contaminación ambiental y pérdida de la biodiversidad, y no menos importante, es extremadamente perjudicial para la salud de los trabajadores rurales y los consumidores. Otros métodos para el monitoreo y control de T. absoluta están comenzando ser probados experimentalmente en el país, como por ejemplo: 1- técnicas de confusión sexual, particularmente las trampas de feromonas y la técnica del macho estéril, 2- uso de genotipos de tomate resistentes a plagas, y 3- utilización de trampas UV y cromotrópicas (Broglia et al. 2011, Cagnotti et al. 2011, Lobos et al. 2011). En suma, la situación descrita sobre el manejo de T. absoluta en nuestro país, basada casi exclusivamente en el uso de pesticidas, hace necesario que otras estrategias de control –como el control biológico- sean exploradas, para poder definir su potencialidad. Control biológico de Tuta absoluta De lo tratado anteriormente, se desprende que el control biológico de T. absoluta es uno de los principales componentes a desarrollar para el manejo integrado de plagas de este cultivo en Argentina. Del complejo de enemigos naturales registrados para esta plaga (Fig. 1.5), dos especies son depredadoras: la chinches Tupiocoris cucurbitaceus (Spinola) (Hemiptera: Miridae), que ataca principalmente huevos y larvas pequeñas, predando también moscas blancas de las especies Trialeurodes vaporariorum (Westwood) y Bemisia tabaci (Gennadius) (Hemiptera: Aleyrodidae) y Zelus obscuridorsis (Stal) (Hemiptera: Reduviidae) que caza larvas y adultos de la polilla (López et al. 2011, 2012, Speranza et al. 2014). No obstante, son los parasitoides el grupo de enemigos más numeroso de T. absoluta conocidos (Fig. 1.5) (Colomo et al. 2002, Berta y Pérez 2011, Cáceres 2011). Savino, V. Tesis doctoral 2014. FCNyM, UNLP Biología de D. phthorimaeae e interacción con P. dignus, parasitoides de T. absoluta. 18 Figura 1.5: Algunas especies de enemigos naturales que atacan a la polilla del tomate T. absoluta registrados en cultivos de tomate en la Argentina. En el caso de los parasitoides, estas especies atacan diferentes estadios de la plaga i.e., conforman cinco gremios según Mills 1994 (Fig. 1.6) : 1) Parasitoides de huevos: Trichogramma fasciatum (Perkins), T. pretiosum (Ripley), T. rojasi (Nagaraja y Nagarkatti) y Trichogrammatoidea bactrae (Nagaraja); 2) Endoparasitoides larvales: Agathis sp, Bracon lucileae (Marsh), Bracon spp, Earinus sp, Diadegma sp, Orgilus sp, Pseudapanteles dignus (Muesebeck), Temelucha sp, Neochrysocharis formosa (Westwood), 3) Ectoparasitoides larvales: Cirrospilus sp y Dineulophus phthorimaeae (De Santis), 4) Parasitoides huevo - prepupa: Chelonus sp y Copidosoma sp, y 5) Parasitoide de larva-pupa: Campoplex haywardi (Blanchard). Savino, V. Tesis doctoral 2014. FCNyM, UNLP Biología de D. phthorimaeae e interacción con P. dignus, parasitoides de T. absoluta. 19 Figura 1.6: Gráfico que muestra los diferentes gremios del complejo de parasitoides que atacan a la polilla del tomate Tuta absoluta (Colomo et al. 2002). La Larva Joven corresponde a los estadios L1 y L2, la Larva Mediana al estadio L3 y la Larva Tardía al estadio L4. (EpPN: endoparasitoide de huevo a prepupa, ELN: endoparasitoide de larvas tempranas y LPN: endoparasitoide de larva a pupa). Es importante destacar que, luego de la invasión de T. absoluta en nuevas regiones hortícolas del mundo, se ha suscitado un creciente interés en la prospección y estudio de enemigos naturales que la atacan en su nueva área de distribución. Una revisión no exhaustiva de tales investigaciones realizadas en Europa revela un interesante complejo de enemigos naturales conformado por hemípteros predadores de la familia Miridae, como por ejemplo Nesidiocoris tenuis (Reuter), Macrolophus pygmaeus (Rambur) y Dicyphus errans (Wolff), y de la familia Nabidae Nabis pseudoferus (Remane), pero fundamentalmente se destaca el complejo de más de 25 especies de parasitoides, con himenópteros tales como los eulófidos Necremnus near artynes (Walker), N. near tidius (Walker), Stenomesius japonicus (Ashmead) y Neochrysocharys formosa (Westwood), el bracónido Bracon nigricans (Szépligeti) y los tricogrammátidos Trichogramma urquijoi (Cabello García) y T. achaeae (Nagaraja y Nagarkatte) (Desneux et al. 2010, 2011; Mollá et al. 2011, Cabello et al. 2012, Nannini et al. 2012, Ferracini et al. 2012, Zappala et al. 2012, Belda et al. 2013, Biondi et al. 2013, Chailleux et al. 2013, Ingegno et al. 2013). Savino, V. Tesis doctoral 2014. FCNyM, UNLP Biología de D. phthorimaeae e interacción con P. dignus, parasitoides de T. absoluta. 20 En Sudamérica, investigaciones recientes han descubierto nuevos enemigos naturales para T. absoluta. En Brasil, por ejemplo, se encontraron los depredadores Geocoris punctipes (Say) (Hemiptera: Lygaeidae), Orius insidiosus (Say) (Hemiptera: Anthocoridae) y los míridos Campyloneuropsis infumatus (Carvalho), Engytatus varians (Distant) y Macrolophus basicornis (Stal) (Bueno et al. 2012, 2013). En Colombia se ha reportado el parasitoide Apanteles gelechiidivoris (Hymenoptera: Braconidae) (Cantor y Rodriguez 2013). Dentro del complejo de parasitoides que atacan a T. absoluta en Argentina, se comenzó a evaluar la potencialidad de dos especies de parasitoides larvales, el ectoparasitoide D. phthorimaeae y el endoparasitoide P. dignus (Sanchez et al. 2009, Luna et al. 2007, Luna et al. 2010, Luna et al. 2012, Savino et al. 2012). Ambos se hallan presentes de forma espontánea en los cultivos de este país (Botto 1999, Colomo et al. 2002, Polack et al. 2002), y si bien corresponden a gremios distintos, las dos especies atacan el estado larval del huésped, por lo que existe una superposición parcial del nicho. A continuación se presentan los antecedentes en el conocimiento de aspectos bio-ecológicos más relevantes para ambas especies, necesario para el planteamiento de las hipótesis y objetivos de esta tesis. Biología del ectoparasitoide Dineulophus phthorimaeae Pertenece al gremio de los ectoparasitoides larvales. Tiene hábito solitario, la hembra coloca un único huevo sobre el hospedador, y una vez emergida la larva, ésta crece y se alimenta desde el exterior, aunque protegida dentro de la mina en la que también se halla la larva de T. absoluta, donde luego formará la pupa (Fig. 1.7). Prefiere el estadío L3 de T. absoluta para oviponer. Su fecundidad es muy baja (< 5 huevos por hembra) (De Santis 1983, Luna et al. 2010). Al momento de la oviposición, la hembra inyecta un veneno que paraliza al hospedador, deteniendo su posterior desarrollo. Se trata, por lo tanto, de un parasitoide idiobionte. Savino, V. Tesis doctoral 2014. FCNyM, UNLP Biología de D. phthorimaeae e interacción con P. dignus, parasitoides de T. absoluta. 21 Figura 1.7: Estadios de desarrollo del ectoparasitoide Dineulophus phthorimaeae. Esta especie ha sido poco estudiada hasta el momento, desconociéndose otras especies hospedadoras y/o hábitats donde se desarrolla. En Argentina, Ceriani et al. (1995) y Luna et al. (2010) la mencionan como un enemigo importante de la polilla en cultivos de tomate del Gran La Plata y del NE de la provincia de Buenos Aires, y Colomo et al. (2002) en cultivos en Tucumán. Larrain (1986) en Chile, también ha registrado su presencia, y encontró que es afectado negativamente con el uso de insecticidas, pudiendo hacerse dificultoso el desarrollo natural de sus poblaciones, fundamentalmente en invernáculos donde generalmente se utilizan altas dosis de agroquímicos de manera preventiva. Luna et al. (2010) estudiaron parámetros ecológicos en el laboratorio como por ejemplo, el tiempo de desarrollo pre-imaginal, la longevidad del adulto, la fecundidad, la proporción de sexos; y mediante monitoreos en el campo, analizaron también la abundancia y fenología en el cultivo. En ese trabajo, Savino, V. Tesis doctoral 2014. FCNyM, UNLP Biología de D. phthorimaeae e interacción con P. dignus, parasitoides de T. absoluta. 22 encontraron que en un cultivo orgánico se registró una mayor tasa de parasitismo de D. phthorimaeae, en comparación con el otro parasitoide larval P. dignus, lo que sustentaría la hipótesis de una mayor superioridad competitiva del parasitoide idiobionte. Biología del endoparasitoide Pseudapanteles dignus Pertenece al gremio de los endoparasitoides larvales. Es de hábito solitario, se desarrolla internamente en el hospedador y, al momento de empupar, la larva emerge y forma un cocón blanquecino perlado, generalmente cerca de la mina de T. absoluta (Fig. 1.8) (Cardona y Oatman 1971). Ataca larvas del hospedador entre el segundo y cuarto estadio larval (L2 a L4), aunque Nieves (2013) demostró que tiene mejor desempeño cuando utiliza el segundo y tercer estadio de larva de T. absoluta. Figura 1.8: Estadios de desarrollo del endoparasitoide Pseudapanteles dignus. El área de distribución reportada para P. dignus incluye América del Norte y del Sur, y fue introducida también en Hawaii (Luna et al. 2007). Colomo et al. (2002) citan a este parasitoide como el más abundante para T. absoluta en el cultivo de tomate desde 1995 en la provincia de Tucumán y Botto (1999) y Luna et al. 2007 lo mencionan como una especie común en la provincia de Buenos Aires. Además se cuenta con registros de su presencia en otras regiones productoras de tomate de nuestro país, como Mendoza y Corrientes (Cáceres 2011, María Noel Ferraris E.E.A. La Consulta INTA, comunicación Savino, V. Tesis doctoral 2014. FCNyM, UNLP Biología de D. phthorimaeae e interacción con P. dignus, parasitoides de T. absoluta. 23 personal). P. dignus ha sido más intensamente estudiada, no sólo parasitando a T. absoluta sino también a otros hospedadores geléquidos: Keiferia lycopersicella (Walshingham), Phthorimaea operculella (Zeller), Symetrischema capsica (Bradley y Polovny) (Cardona y Oatman 1971, Oatman y Platner 1989, Bennett 1995). Estudios en el laboratorio Luna et al. (2007), Nieves (2013) sobre algunos atributos de la historia de vida y de la respuesta funcional, mostraron que tiene un ciclo de vida de ca. 36 días, una fecundidad en promedio de cocones por hembra durante su vida adulta de 100 ± 12,35, es decir un promedio de 4,54 cocones por hembra por día, con una R0 (Tasa Reproductiva Neta) de 60,77 ± 0,845 y una tasa intrínseca de incremento natural (rm) de 0,15 ± 0,0005. La respuesta funcional resultó de tipo I, es decir, la proporción de larvas de T. absoluta que una hembra parasita es independiente de la densidad de las mismas. Sánchez et al. (2009) y Nieves (2013) por su parte analizaron el parasitismo a campo y los patrones de parasitismo a distintas escalas espaciales del cultivo, encontrando valores de porcentajes de parasitismo de hasta 69,69 al quinto día de vida adulta y que además este bracónido exhibe respuesta de agregación a la densidad del hospedador a escala de hoja, aunque las tasas de parasitismo son independientes de la densidad de larvas de T. absoluta. Objetivos e hipótesis del trabajo de tesis En este proyecto de investigación de tesis doctoral se profundiza en el conocimiento sobre la biología y ecología de D. phthorimaeae, de modo de ampliar la información disponible, como así también se progresa en el entendimiento de la interacción parasitoide–hospedador, circunscritas al ectoparasitoide y la plaga T. absoluta, y considerando su interacción con el endoparasitoide P. dignus. Esta información contribuirá al desarrollo de programas de control biológico, en el marco de un MIP en cultivos de tomate en Argentina. Como tácticas de control se podrían considerar tanto el aumento de las poblaciones de estos enemigos, por medio de sueltas inoculativas y/o a partir de su conservación, por medio de la implementación de prácticas agrícolas que promuevan su establecimiento y acción. Savino, V. Tesis doctoral 2014. FCNyM, UNLP Biología de D. phthorimaeae e interacción con P. dignus, parasitoides de T. absoluta. 24 El objetivo general de este trabajo de tesis doctoral es conocer la biología reproductiva de D. phthorimaeae y su interacción con P. dignus, dos parasitoides larvales de T. absoluta, en el marco del control biológico de esta plaga del cultivo de tomate para la Argentina. Los antecedentes mencionados anteriormente indican que estas dos especies de parasitoides, con biologías contrastantes (un ectoparasitoide idiobionte y un endoparasitoide koinobionte), tienen potencialidad como biocontroladores. Es de especial interés para este trabajo de tesis, completar el conocimiento sobre algunos de los parámetros ecológicos de D. phthorimaeae, más específicamente relacionados a su estrategia reproductiva. En segundo lugar resulta importante dilucidar algunos aspectos de la competencia entre las especies de parasitoides mencionadas, una temática de la ecología de gran implicancia para el control biológico (Hawkins 2000, Boivin y Brodeur 2006, Mills 2006, Messing et al. 2006). Como objetivos específicos se proponen: 1. Conocer la ecología reproductiva de ectoparasitoide D. phthorimaeae. 2. Evaluar la competencia interespecífica entre los parasitoides larvales D. phthorimaeae y P. dignus en condiciones de laboratorio. 3. Determinar la interacción a campo de ambas especies para el cultivo de tomate de dos regiones de la Argentina. Como hipótesis de trabajo se postulan: Para el objetivo 1, que por tratarse de una especie idiobionte, D. phthorimaeae es una especie sinovigénica. Para el objetivo 2, que las especies de parasitoides mostrarán competencia por su hospedador, la larva de T. absoluta, debido a la superposición parcial del nicho, y al ser D. phthorimaeae un parasitoide idiobionte mostrará mayor habilidad competitiva que P. dignus. Savino, V. Tesis doctoral 2014. FCNyM, UNLP Biología de D. phthorimaeae e interacción con P. dignus, parasitoides de T. absoluta. 25 Para el objetivo 3, que las poblaciones de ambas especies pueden coexistir bajo determinadas condiciones de manejo del cultivo, en las cuales D. phthorimaeae (el mejor competidor) se ve afectado negativamente por el uso de insecticidas. Las predicciones formuladas son: 1. Las hembras de D. phthorimaeae emergerán con un complemento incompleto de huevos maduros, y practicarán host-feeding para su maduración. 2. Las dos especies de parasitoides larvales exhibirán algún tipo de competencia por la larva de T. absoluta. El efecto competitivo de D. phthorimaeae sobre P. dignus. será mayor que el de P. dignus sobre D. phthorimaeae, medido como la proporción de hospedadores endoparasitados atacada por el ectoparasitoide. 3. En cultivos de tomate con uso de plaguicidas, P. dignus desarrollará poblaciones más abundantes que las de D. phthorimaeae. Savino, V. Tesis doctoral 2014. FCNyM, UNLP Biología de D. phthorimaeae e interacción con P. dignus, parasitoides de T. absoluta. 26 Capítulo 2 Ecología reproductiva del ectoparasitoide Dineulophus phthorimaeae Savino, V. Tesis doctoral 2014. FCNyM, UNLP Biología de D. phthorimaeae e interacción con P. dignus, parasitoides de T. absoluta. 27 Estrategias reproductivas y comportamiento de alimentación de los parasitoides El estudio de la biología reproductiva y del comportamiento de los insectos parasitoides respecto a cómo utilizan los hospedadores para criar la descendencia son clave para conocer sus estrategias reproductivas (Jervis et al. 2008, Strand 2000). Características tales como el modo de parasitismo (ecto o endoparasitismo) y si le permite al hospedador continuar desarrollándose o no (koino o idiobionte, respectivamente) (sensu Mills 1994, Capítulo 1), determinarán aspectos de la reproducción del parasitoide íntimamente ligados a la búsqueda de hospedadores por parte de la hembra. Otro factor determinante de la biología reproductiva para un gran número de especies de parasitoides es el comportamiento de alimentación de la hembra adulta. Si bien los parasitoides adquieren durante su alimentación larval recursos denominados “tenerales”, ricos en lípidos y azúcares, en su estado adulto necesitan consumir otras fuentes de alimento tanto de origen vegetal como animal (Godfray 1994, Quicke 1997, Bernstein y Jervis 2008). Los alimentos de origen vegetal provienen de néctar floral y extra floral, polen, frutas en descomposición, excreciones del hospedador (honeydew de los homópteros), mientras que los de origen animal son obtenidos a partir de fluidos corporales de los hospedadores. Este último caso es conocido como host-feeding (Jervis y Kidd 1986, Strand 1986, Heimpel y Collier 1996, Quicke 1997, Lundgren 2009), o como su traducción en castellano “picaduras alimenticias” (sensu Jacas y Urbaneja 2008). El mecanismo de host-feeding ha sido intensamente estudiado. Es realizado ya sea para el propio mantenimiento de la hembra o para la oogénesis. Ha sido reportado principalmente para parasitoides himenópteros, y de manera menos frecuente para algunos dípteros (Clausen 1940, Nettles 1987). A través del host-feeding, las hembras adultas consumen en forma facultativa u obligada la hemolinfa y/o tejidos del hospedador. Para ello, practican orificios con el ovipositor o con el aparato bucal, o también pueden construir un tubo de alimentación. Muchas especies no dejan marcas en el hospedador. El host-feeding generalmente causa la muerte del hospedador; cuando es realizado durante el acto de oviposición, es denominado concurrente y cuando sólo es practicado como alimentación, sin oviponer en el mismo acto, se denomina no concurrente (Jervis y Kidd 1986, Quicke 1997). Este comportamiento se puede Savino, V. Tesis doctoral 2014. FCNyM, UNLP Biología de D. phthorimaeae e interacción con P. dignus, parasitoides de T. absoluta. 28 distinguir también como no destructivo y destructivo, que se refiere a si el hospedador sobrevive al acto de alimentación o no, respectivamente. Finalmente, Jervis y Kidd (1986) observaron que el host-feeding no destructivo puede ser tanto concurrente como no concurrente, en cambio la alimentación destructiva solo puede ser no concurrente, ya que el hospedador muerto no estará apto para el desarrollo de la larva del parasitoide. La muerte del hospedador puede ser causada por la propia actividad de sondeo ejercida por la hembra y/o debida a la inyección de venenos compuestos por toxinas muy complejas (alcanos, alcoholes, aldehídos, ácidos orgánicos, enzimas y aminas, entre otras sustancias). Los venenos sirven para muchas funciones diferentes, dependiendo de si se trata de endo o ectoparasitoides, pudiendo ser de acción sólo paralizante o letal. En este trabajo de tesis resulta relevante principalmente su papel ligado a la alimentación y al parasitismo en ectoparasitoides idiobiontes, ya que la inmovilidad del hospedador incrementa el éxito de la oviposición. También dependiendo de la composición química del veneno la supervivencia de la descendencia mejorará al detener los procesos de lisis y descomposición del hospedador (Wang y Yang 2008). El estudio de las relaciones nutricionales entre las fuentes de alimento de origen vegetal y animal utilizadas por los parasitoides ha despertado interés recientemente. En principio se reconoce que no serían nutricionalmente equivalentes (Agrawal et al. 1999, Eubanks y Denno 2000, Janssen et al. 2003). Si bien el énfasis en la literatura está puesto en la calidad nutricional del host-feeding, se sabe que los materiales vegetales proporcionan algunos nutrientes esenciales. También, su importancia ecológica ha sido reconocida, a través de intentos de manipular la disponibilidad de néctar y polen en los campos de cultivo con el fin de mejorar los niveles de control biológico de plagas por parasitoides, práctica utilizada de manera exitosa. Esta manipulación puede ser particularmente importante en un programa de conservación de enemigos naturales (Gardiner et al. 2009). El tipo y la calidad del alimento son determinantes en la longevidad y fecundidad de las avispas. En la literatura pueden encontrarse indicios sobre de distintas fuentes de alimento de origen natural comúnmente usadas por los parasitoides, entre ellas se mencionan la miel, el néctar (floral o extrafloral), la fruta fermentada, el polen y el honeydew. Todos ellos son fuentes ricas en azúcares, siendo algunos de ellos de más Savino, V. Tesis doctoral 2014. FCNyM, UNLP Biología de D. phthorimaeae e interacción con P. dignus, parasitoides de T. absoluta. 29 fácil acceso que otros en la naturaleza, por lo que la energía empleada en su búsqueda podría reducir sustancialmente el encuentro de hospedadores, lo cual es un costo importante para aquellos parasitoides time – limited. (Sirot y Bernstein 1996). Los alimentos proveniente de fuentes vegetales descriptos anteriormente, ricos en azúcares y aminoácidos, aporta energía, mientras que el host-feeding, contribuye a la captación de grandes cantidades de proteínas (Quicke 1997, Thompson 1999). Jervis et al. (1993) mostraron mayores tasas de parasitismo en ciertas especies de parasitoide que tuvieron acceso a néctar, por ejemplo en Ichneumónidos y Chalcidoideos. Leius (1963) demostró experimentalmente que para la cría del ichneumónido Scambus buolianae (Htg.) el agregado de polen a una solución de miel prolongó la longevidad y/o incrementó la fecundidad. Para muchos parasitoides himenópteros, las observaciones a campo sugieren que usar polen y néctar como fuentes de alimento es determinante para extender el tiempo máximo de vida y el parasitismo efectivo total. El comportamiento de alimentación que presentan los parasitoides puede ser abordado desde el punto de vista de su contribución al éxito reproductivo total y al comportamiento más general de forrajeo (van Baalen y Hemerick 2008). Se sabe que el consumo de distintas fuentes de alimento, ligadas o no a los hospedadores, generalmente resulta en un incremento en la expectativa de vida, la capacidad de dispersión y la fecundidad total realizada de las hembras. Por otra parte, la presencia y dispersión de los recursos alimenticios vegetales y animales no son eventos que ocurren simultáneamente y esto determinará una heterogeneidad en el acceso a los mismos, por lo que la hembra adulta desplegará diferentes estrategias de forrajeo. Por lo tanto, y según lo postulado por Bernstein y Jervis (2008), cuando una hembra encuentra un hospedador debe enfrentarse al dilema de optar entre una ganancia de fitness inmediata i.e. oviponer, o una futura, al elegir posponer tal evento y alimentarse, lo que le asegurará una ganancia en la expectativa de vida y estado nutricional, para futuras oviposiciones. Esta situación se ilustra en la Figura 2.1. Savino, V. Tesis doctoral 2014. FCNyM, UNLP Biología de D. phthorimaeae e interacción con P. dignus, parasitoides de T. absoluta. 30 Figura 2.1: Esquema teórico del comportamiento de decisión de una hembra parasitoide adulta la presencia del recurso. Por otra parte, la interrupción de la oviposición en ese acto constituirá un costo reproductivo. Esta decisión estará relacionada no sólo con el estado nutricional actual de la hembra del parasitoide, sino también con el tipo de estrategia reproductiva u ovigenia entendida como la estrategia de producción de huevos (Capítulo 1, Flanders 1950). En el caso de las especies sinovigénicas, que maduran los oocitos durante toda la vida adulta y donde su éxito reproductivo dependerá de la cantidad de huevos que pueda madurar, resultará trascendental esta decisión para un balance entre una oviposición inmediata versus futura. Sin embargo, la probabilidad con la que una hembra opte por predar u oviponer, dependerá cuali y cuantitativamente de los costos y beneficios del host-feeding (Figura 2.1, Rivero y West 2005). El principal beneficio que plantea el host-feeding es el incremento tanto en la longevidad como en la producción de huevos, lo cual dependerá del estado nutricional y de la experiencia previa de las hembras (Jervis y Kidd 1986, Heimpel y Collier 1996, Bernstein y Jervis 2008). La complejidad de estrategias de alimentación que exhiben las hembras parasitoides adultas descritas anteriormente está íntimamente ligada al comportamiento de oviposición, y que determina en última instancia la ovigenia. En estos insectos, la misma está primeramente definida por aspectos anatómicos y fisiológicos del sistema Savino, V. Tesis doctoral 2014. FCNyM, UNLP Biología de D. phthorimaeae e interacción con P. dignus, parasitoides de T. absoluta. 31 reproductivo de la hembra, tales como el número de ovariolas presentes, la capacidad de almacenamiento de los oocitos, la proporción del complemento de huevos que están maduros al comienzo de la vida adulta y el tamaño de los huevos (Flanders 1935, 1942, 1950). Según el contenido de vitelo se pueden reconocer huevos anhidrópicos o lecíticos, como aquellos que poseen un corion rígido y con grandes cantidades de vitelo, e hidrópicos o alecíticos, que poseen un corion delgado y son pobres en vitelo. Otra característica anátomo-fisiológica importante de la ovigenia es la capacidad de reabsorción de huevos que tiene a hembra. Éstas reabsorben huevos maduros cuando hay una escasez de hospedadores o de alimento, y aprovechan los materiales presentes en vitelo para el mantenimiento somático y también para utilizarlos en la futura ovogénesis. En otras palabras, la reabsorción ayuda a redistribuir recursos energéticos en períodos desfavorables, para prolongar la longevidad y aumentar su éxito reproductivo (Bernstein y Jervis 2008). Aparte de las razones morfológicas que determinan la ovigenia, los hábitos de alimentación de las hembras adultas influyen directamente sobre la producción de huevos en insectos parasitoides. Iwata (1960) encontró que el número de huevos maduros que presenta una hembra está inversamente relacionado con el número de ovariolas y el tamaño de los oocitos, siendo los anhidrópicos energéticamente más costosos de producir que los del tipo hidrópico. Así, la fecundidad potencial para las especies que producen huevos hidrópicos debería ser mayor que las que producen huevos anhidrópicos (Heimpel 2000). El host-feeding destructivo permite a las hembras sostener una producción de huevos anhidrópicos de alta calidad y probablemente fuentes naturales alternativas de alimento colaboren para la oogénesis (Burger et al. 2004). Jervis et al. (2001) desarrollaron un índice de ovigenia (IO), que mide el grado de producción de huevos en el comienzo de la vida de la hembra adulta. Cuando el IO toma un valor igual a 1, significa que todo el complemento de huevos está maduro en el inicio, y se relaciona con una estrategia reproductiva pro-ovigénica estricta, mientras que un valor igual a 0 revela la ausencia total de huevos maduros al momento de la formación del estado adulto, equivalente a una estrategia sinovigénica extrema. En el caso de los parasitoides idiobiontes, estos autores relacionan la estrategia reproductiva sinovigénica con una alta expectativa de vida, a la habilidad de hacer host-feeding, y a Savino, V. Tesis doctoral 2014. FCNyM, UNLP Biología de D. phthorimaeae e interacción con P. dignus, parasitoides de T. absoluta. 32 la producción de pocos huevos de tipo anhidrópicos. Además, destacan la relación inversa que existe entre esa estrategia con la capacidad de reabsorción. En trabajos posteriores de revisión y síntesis (Jervis & Kidd 1986, Jervis and Copland 1996, Jervis et al. 2008) se demostró que existen cuatro estrategias reproductivas para himenópteros parasitoides (Fig. 2.2) , basándose en el modo de parasitismo, la koino/idiobiosis y el comportamiento de alimentación –principalmente por host-feeding, todos aspectos tratados precedentemente. Figura 2.2: Patrones de fecundidad específica por edad para diferentes especies de parasitoides idiobiontes y koinobiontes (tomado de Jervis et al. (2008), Annual Review of Entomology 53: 361-385). En la Figura 2.2 se ilustran las cuatro estrategias reproductivas, como la variación de la curva de fecundidad efectiva en función de la edad de la hembra. Las curvas de tipo 1 y 4 describen dos estrategias extremas: la Tipo 1, exhibida por especies pro-ovigénicas, cuyas hembras no realizan host-feeding y disponen de una gran cantidad de huevos pequeños e hidrópicos (> 1000 huevos, entre 0,1 - 0,3 mm de largo) todos maduros al momento de la emergencia de la hembra adulta; y la de Tipo 4, característica de especies sinovigénicas, donde las hembras adultas realizan host-feeding obligatoriamente, tienen pocas ovariolas con huevos de gran tamaño y de tipo anhidrópico (entre 50 a 100 huevos de ≈ 0.5 mm de largo), los cuales son madurados a lo largo de toda la vida adulta de la hembra. Las otras dos categorías de estrategias se Savino, V. Tesis doctoral 2014. FCNyM, UNLP Biología de D. phthorimaeae e interacción con P. dignus, parasitoides de T. absoluta. 33 refieren a situaciones intermedias; en la de Tipo 2 las hembras experimentan un pico de producción de huevos a los pocos días de emerger y en la Tipo 3 tienen también un periodo de pre-oviposicion corto pero la curva de fecundidad y la fecundidad realizada son más bajas. En el trabajo de Jervis et al. (2008) se muestra además una tabla con ejemplos exhaustivos de las estrategias reproductivas de especies de parasitoides, según cada categoría. Otro aspecto importante de la biología reproductiva en los parasitoides es su clasificación entre hembras “limitadas en el número de huevos maduros para oviponer” (egg - limited) y aquellas que están “limitadas en el tiempo que disponen para oviponer” (time - limited). Se considera que un parasitoide es egg - limited cuando el número de oportunidades de oviposición reales excede el número de óvulos maduros disponibles para oviponer, mientras que un parasitoide es time - limited cuando el número de huevos maduros disponibles para oviponer excede el número de oportunidades reales de oviposición. Esta característica es sumamente influyente sobre su estrategia reproductiva y la tasa de parasitismo (Lesells 1985, Hassel 2000, Jervis et al. 2008). La respuesta funcional de insectos parasitoides Otro punto relevante en la biología de los parasitoides es la respuesta de la tasa de ataque en función a la densidad de hospedadores, es decir, la respuesta funcional (Holling 1969). Propuesto originalmente por Solomon (1949), este término describe la relación entre el número de presas u hospedadores consumidos por un depredador o parasitoide, en función a la densidad de presas u hospedadores, en un espacio e intervalo de tiempo fijo. La respuesta funcional compone uno de los parámetros de los modelos que explican la dinámica de interacción predador-presa y parasitoide-hospedador. Se han descrito tres tipos principales de respuesta funcional (Holling 1959, Hassell 2000) (Fig. 2.3): Savino, V. Tesis doctoral 2014. FCNyM, UNLP Biología de D. phthorimaeae e interacción con P. dignus, parasitoides de T. absoluta. 34 Figura 2.3: Tipos de respuesta funcional según Holling (1959) (tomado de Smith, R. L. y Smith, T. M. (2001), Ecología. Pearson Education. 4ta Edición en castellano. La respuesta funcional de tipo I o densoindependiente (Figura 2.3 a) describe un aumento lineal de la tasa de ataque de un depredador o parasitoide respecto a la densidad de sus presas u hospedadores, hasta un punto máximo donde se estabiliza. La pendiente determina la tasa de ataque también conocida como eficiencia de búsqueda (a’), definida como la proporción de hospedadores consumidos por unidad de tiempo. La literatura propone que este tipo de respuesta es más frecuente en ambientes estacionales. La respuesta funcional de tipo II o densodependiente indirecta (Figura 2.3 b) muestra un aumento desacelerado del consumo de presas u hospedadores, hasta llegar a una asíntota que expresa la máxima tasa de ataque. En este tipo de respuesta funcional aparece otro parámetro que es el tiempo de manipuleo (Th), definido como el tiempo que necesita un depredador o parasitoide para buscar, dominar y consumir a su presa u hospedador, y prepararse para la siguiente búsqueda. Por consiguiente un Th prolongado conduce a una baja tasa de ataque y viceversa. También esta densodependencia inversa permite que a altas densidades poblacionales de la presa, éstas tendrán menor probabilidad de ser atacadas que cuando se encuentran a bajas densidades. Para los parasitoides, tanto un Th constante como la insuficiencia de huevos conducen a este tipo Savino, V. Tesis doctoral 2014. FCNyM, UNLP Biología de D. phthorimaeae e interacción con P. dignus, parasitoides de T. absoluta. 35 de respuesta funcional (Fernandez Arhex y Corley 2003). Este tipo de respuesta se ejemplifica por depredadores invertebrados depredadores y parasitoides, quienes van saciándose a medida que consumen sus presas. La respuesta funcional de tipo III o densodependiente directa (Fig. 2.3 c) describe una curva sigmoide, donde el número de presas u hospedadores consumidos por unidad de tiempo se acelera con el aumento de la densidad de los mismos, hasta un punto donde el Th comienza a limitar su consumo. Este tipo de respuesta produce una mortalidad densodependiente directa a bajas densidades, pero a partir de ese punto de inflexión describe una densodependencia inversa y la curva se parece a una respuesta funcional de tipo II. Depredadores vertebrados, depredadores invertebrados y parasitoides han sido reportados como ejemplos de este tipo de respuesta, y se la atribuye al que desarrollo de aprendizajes para la alimentación, y al cambio de ítems de presas u hospedadores. Para determinar el tipo de respuesta funcional de un depredador o parasitoide se han propuesto varias metodologías; sin embargo el enfoque logístico que examina la relación funcional entre una variable dependiente binomial (hospedador parasitado y no parasitado) y una variable independiente (número de hospedadores) es actualmente el más aceptado (Juliano 2001; Fernandez Arhex y Corley 2003; Luna et al. 2007, Romero Sueldo et al. 2010). La respuesta funcional describe un aspecto relevante de la reproducción de una especie de enemigo natural, y su estimación ha sido propuesta como un rasgo importante