Estudio de las consecuencias de la aplicación de radiaciones ionizantes a Plodia interpunctella

Resumen

El objetivo del presente trabajo se fundamenta en la determinación de una dosis subletal para la desinfestación de productos deteriorados por la mariposa Plodia interpunctella, teniendo como parámetros las diversificaciones fisio-etológicas desencadenadas por la aplicación de radiaciones ionizantes.

La polilla de la harina, es un pequeño lepidóptero de color marrón ámbar en estado adulto, que se caracteriza por los daños que ocasiona solamente en su estado larval a diversos materiales como productos almacenados, especias, chocolate, leche en polvo, colecciones entomológicas y otros artículos utilizados generalmente en la alimentación.

El insecto en estudio, fue criado en insectario sobre un sustrato natural (ají molido), evitando la llegada de luz directa y manteniendo la temperatura en el orden de 25° C y 45 % de humedad relativa promedio.

Los distintos estadios larvales, se trataron en la Planta de Irradiación Semi Industrial (PISI) ubicada en el Centro Atómico Ezeiza, cuyo isótopo radiactivo es el 60Co con una actividad promedio desde el inicio de este experimento de 750 kCi. El material insectil es irradiado a 5 kGy, a tasa de dosis comprendida entre 150,00 y 384,67 Gy/min y a temperatura ambiente.

Diariamente se contabilizan las larvas vivas y/o muertas y se analiza la etolología, pigmentación y deshidratación, contrastándose estos datos con los obtenidos de individuos testigos.

En los individuos irradiados, se observó que esa dosis es letal para larvas y pupas. Entre las variaciones que se evidencian se encuentran: pigmentación somática diferencial comparado con los testigos, progresiva deshidratación de las larvas a través de los días estudiados y muerte inmediata post irradiación.

Palabras Clave: Plodia interpunctella, radiaciones ionizantes, radiodesinfestación

Abstract

Insects are inhabitants of the earth for several hundred years. Since man has colonized different niche has faced these arthropods seekers as favorite food consumer goods of man, whether food, stored products, including entomological collections. Because of that, we have used different techniques for handling, but their misuse has generated resistance in these and other insects, unable to stop the damage caused is so, we use secure technology, which generates no residue or toxicity no resistance and that its results are seen immediately. Such is the case of the application of ionizing radiation. In this paper, we use the gamma radiation generated in the PISI a dose of 5 kGy, in order to find a sublethal dose insect species harmful for this, due to treated individuals, suffered propose immediate death in the near future use lower doses to achieve the objective.

Keywords: Plodia interpunctella, ionizing radiation, radiodesinfestation

Introducción

La polilla de la harina Plodia interpunctella (Lepidoptera: Pyralidae) es un pequeño insecto que en estado adulto mide 7 mm. En el mundo también es conocida como "polilla bandeada", debido a los colores característicos en sus alas.

Este insecto puede infestar diversos productos almacenados como especias, colecciones entomológicas, chocolate y leche en polvo, entre otros artículos (Fasulo, T. R. y Knox, M. A., 1998; Garrison, R. W., Lorio, I. y Schneider, S. 1994; Mohandass et al 2007; Ramírez Genel, M. 1981; Ritacco, M. 2011 y Serante, H. E. y Haro, A. M. 1980). El daño a estos materiales, es causado solamente por las larvas, único estado en el que estos animales se alimentan.

Los estados larvales se caracterizan por su coloración blanco amarillenta, la cual varía dependiendo del tipo de alimentación. Su cuerpo está cubierto de pequeñas vellosidades y secretan un hilo de seda, el cual provoca que las deyecciones y restos de sustratos queden adheridos dejando a los materiales infestados un aspecto desagradable a simple vista (Saini, E y Rodríguez, S. M 2004; Serante, H. y Haro, A. M 1980), constituyendo una plaga de gran importancia económica (Ramírez Genel, M 1981).

Debido a los daños ocasionados como plaga primaria externa (Narváez, J. 2007), desde hace varias décadas se han utilizado distintos métodos para manejar su proliferación, los cuales abarcan desde el control biológico mediante el empleo de enemigos naturales; métodos químicos como Bromuro de metilo, malathión, órganofosforados (Mohandass et al 2007) y fosfina (Mohandass et al 2007) generando toxicidad y resistencia; métodos biorracionales como Ricinnus communis (Collavino et al 2006), aplicación de feromonas sexuales (Doud, C. W y Phillips, T. W 2000), tierra de diatomeas; métodos físicos como la radiodesinfestación, la cual se basa en la aplicación de radiaciones ionizantes a dosis subletales ( Ritacco, M 1987 y 1998) para inhibir el crecimiento, fertilidad y maduración del material biológico, desinfestando de esta manera los productos dañados (Johnson, J. A. y Vail, P. V., 1988).

El siguiente estudio se realiza con el fin de determinar la dosis subletal para tratar productos atacados por el lepidóptero Plodia interpunctella, información que complementará trabajos realizados en los que se empleó un equipo autoblindado de laboratorio Gammacell 220 para el tratamiento de insectos perjudiciales (Ritacco, M 1995), ya que los lepidópteros son más radiorresistentes que los coleópteros (Alves, J. N 2007) y cuya dosis de esterilización también debe ser mayor (Mastrangelo y Wolder n/d)

Materiales y métodos

Cría semi-masiva

Plodia interpunctella es criado en el laboratorio, dentro de contenedores de vidrio, utilizando como fuente nutritiva al ají molido.

Los frascos se encuentran en un ambiente controlado cuya temperatura promedio es de 25º C con el 45% de humedad relativa, sin la llegada de luz directa, porque a los machos adultos la luz continua les genera una etapa reproductiva deficiente (Dogger, J. R. 1971)

Irradiación

El material biológico se ha irradiado dentro de frascos de vidrio con 50 gr. de ají molido y 6 larvas cada uno, dejando otras muestras para ser considerados como testigos.

Para este estudio se irradian larvas de distintos estadios, exceptuando neonatas de P. interpunctella, en la Planta de Irradiación Semi-Industrial (PISI) del Centro Atómico Ezeiza cargada con 60Co, cuya actividad promedio es de 750 kCi, con el objetivo de examinar los efectos producidos por la aplicación de radiaciones ionizantes y determinar la dosis subletal.

Para la irradiación, los frascos fueron ubicados entre 20 y 58 cm de la fuente; el tiempo de irradiación, osciló entre 0,20 y 0,50 hs. Las muestras fueron irradiadas a 5 kGy con una tasa de dosis comprendida entre 138,67 y 150,00 Gy/min.

Dosimetría

En las muestras a irradiar se colocaron dosímetros de Dicromato de potasio en medio ácido perclórico. Este dato nos brinda la dosis a la cual fueron irradiadas las muestras, logrando una uniformidad de la irradiación.

Las ampollas disimétricas, se miden a 350 nm de longitud de onda.

Mantenimiento post irradiación

Luego de la irradiación, las muestras se mantienen en el laboratorio a aproximadamente 25º C y 46,5%.

El material insectil tanto testigo como tratado, es observado bajo lupa binocular Wild Heerbrung Switzerland hasta 375x.

Los parámetros analizados son movimiento y locomoción de las larvas, deshidratación, pigmentación y cantidad de larvas vivas y muertas.

Resultados y discusiones

Para determinar la DL50 (dosis letal 50%) se evalúa: movimiento total o parcial del cuerpo, coloración del tegumento, deshidratación, irritabilidad y cantidad de larvas vivas y muertas.

Las larvas que presentan oscurecimiento del cuerpo y falta de movimiento con o sin respuesta ante la estimulación mecánica, son consideradas muertas, pero cuando presentan ausencia de movimiento, se continúan estudiando.

Las larvas testigo e irradiadas son estimuladas mecánicamente. Solo se observan respuestas de las mismas en los ejemplares testigo, los cuales correspondían a retroceso o avance, cambios en la curvatura corporal (las larvas de P. interpunctella, generalmente mantienen una posición recta), se ocultan al ser estimuladas y en algunos casos se observó que atacaban al material estimulador mas las orugas tratadas al ser estimuladas, volvían su cuerpo a la posición original, pero esto no se considera movimiento sino acomodación del tegumento corporal.

A partir del primer día posirradiación se manifiestan cambios funcionales de los tejidos.

Coloración diferencial del tegumento

A partir del 1º día posirradiación se evidencian en las larvas tratadas cambios en la coloración, pasando de amarillo a gris, marrón y negro, ya sea parcial o totalmente.

Esta tonalidad, que se va acentuando con el transcurso de los días, podría deberse a que las radiaciones afectan o inhiben la producción de 1 ó más enzimas implicadas en el proceso de melanización (Kangrat-Arpon, T. 2002). En este fenómeno, hay depósito de gránulos de melanina el cual da una amplia gama de colores otorgándole a las larvas cierta protección frente a las radiaciones UV siendo útil también para confundir y evitar a los depredadores (Dale, W. E 2011).

Las enzimas por ser de naturaleza proteica, son desnaturalizadas por altas temperaturas, cambios de pH y aplicación de radiaciones. Debido a esto, se puede inferir, que la aplicación de radiaciones ionizantes, podría desnaturalizar a las proteínas implicadas en la melanización y las larvas paulatinamente cambian su coloración, la que a su vez se acentúa por septicemia.

Datos similares se han obtenido con Lasioderma serricorne (Coleoptera: Anobiidae), insectos que fueron irradiados en un equipo Gammacell 220, donde los individuos irradiados presentaban cambios en la coloración similar a los que observamos aquí con P. interpunctella (Ritacco, M. 1995; Alves, J. 2007).

Deshidratación

Otro fenómeno que ocurre a partir del 1º día posirradiación es la deshidratación y posterior rigidez en la mayoría de las larvas.

La concentración de los fluidos corporales larvarios presentan diferencias significativas dependiendo del estadio de desarrollo: las larvas con mayor concentración de agua, son las que corresponden a los primeros estadios mientras que las de los últimos, poseen menor concentración de agua y mayor concentración de cuerpos grasos. La presencia de agua en las larvas, por aplicación de radiaciones ionizantes, genera radicales libres y peróxido de hidrógeno (H2O2) que es altamente toxico para las células, aunque por la acción enzimática se desdobla en 2 moléculas (H2O y O2) evitando la muerte celular, pero ante la presencia de radiaciones esto se ve perjudicado y tanto los radicales libres como la acción del H2O2 generan toxicidad y posterior muerte celular lo que produce la muerte de los individuos tratados (Bacq, Z. M y Alexander, P., 1964)

Desarrollo del ciclo biológico

Si bien los lepidópteros son más resistentes a las radiaciones que otros artrópodos como ácaros y coleópteros (Ritacco, M. 1988; Alves, J. N 2007), esta resistencia a su vez esta influenciada por el estado de desarrollo en el que se encuentren los individuos, siendo más radiosensibles huevos y larvas y más radiorresistentes pupas y adultos (Johnson y Vail 1988).

Ante la radiación, las larvas al ser más susceptibles presentan reducción de la longevidad (principalmente en los primeros estadios larvarios), inhibición del crecimiento y cambios en el comportamiento alimenticio (Johnson y Vail 1988). La mayor resistencia a las radiaciones que presentan los lepidópteros frente a otros insectos, se debe a que los centrómeros de los cromosomas están difusos (Mainuddin n/d), dato importante ya que el ADN es una de las estructuras más perjudicadas.

Irritabilidad

No solo se evalúan los cambios morfológicos en los insectos analizados, sino también el grado de irritabilidad. Según la propia experiencia del laboratorio, pueden aumentar la irritabilidad frente a la aplicación de radiaciones ionizantes, como es el caso de las larvas de Lasioderma serricorne, las cuales fueron irradiadas a una dosis menor; en el escarabajo del tabaco los individuos que no reaccionaron frente a la estimulación fueron las larvas sin tratar, observación que se contrapone con las larvas de P. interpunctella.

En el caso de las polillas irradiadas a 5 kGy, ante la excitación aplicada, no se observaron respuestas comportamentales de huida, ataque, ocultamiento o algún movimiento somático desde el momento que se evaluaron por primera vez.

Longevidad

Los resultados en cuanto a los días de supervivencia de las larvas irradiadas, se plasman en el cuadro 1. En el mismo se detalla la cantidad de larvas colocadas por frasco a irradiar.

Todas las larvas tratadas con radiaciones ionizantes a esta dosis murieron inmediatamente luego de la aplicación, no hubo desarrollo o continuidad de la progenie, como se evidenció en los insectos testigos los que completaron su ciclo biológico.

El material tratado permanecía inmóvil, sin importar cuan avanzado estuvieran del desarrollo larvario o si lograron pupar antes de ser tratadas con radiaciones gamma.

Deducciones

La aplicación de una dosis de 5 kGy en Plodia interpunctella les produce letalidad inmediata, no pudiéndose considerar como dosis subletal.

Al igual que en otros trabajos realizados, exceptuando el fenómeno de irritabilidad, la evolución de los daños ocasionados en las larvas en cuanto a los cambios en la coloración y deshidratación es semejante al de otros insectos, en los cuales se han aplicado dosis más bajas, con la significativa diferencia que en este trabajo, la muerte de las larvas es inmediata.

Según estos datos, habrá realizar una experiencia aplicando una dosis menor con el fin de observar los efectos que las mismas producen en insectos más resistentes a las radiaciones.

Bibliografía

– Bacq, Z. M y Alexander, P (1964) Fundamentos de Radiobiología. Ed: Acribia. Págs.: 140-141 y 336-337.

– Bayo, N. A ( 2001) Reacción celular ante la radiación. Radiobiología Revista Electrónica. Págs.: 9-11

– Collavino, M; Pelicano, A y Jiménez R. A (2006) Actividad insecticida de Ricinus communis L. sobre Plodia interpunctella HBN (Lepidoptera: Phycitinae). Rev. FCA UNCuyo. Tomo XXXVIII Nº 1. Págs.: 13-18

– County of Los Angeles Agricultural Commissioner/weights and Measures Department. Servicio de Laboratorio de Entomología. Polilla de la fruta seca (Plodia interpunctella). http://acwm.co.la.ca. us/ pdf/ IndianMealMothspan

– Dogger, J. R (1971) Adelantos recientes en el control de los insectos de los productos almacenados. 1º Congreso Latinoamericano de entomología. Rev. Per. Entom. Vol. 14, Nº 2.

– Doud, C. y Philliphs, T. (2000) Activity of Plodia interpunctella (Lepidoptera: Pyralidae) in and around flour mills. En: Journal of Economic Entomology. Págs.: 1842-1847

– Fasulo, T. y Knox, M. (1998) Plodia interpunctella (Hübner) (Lepidoptera: Pyralidae). University of Florida. Nº ENI-26.: http://entnemdept. ufl. edu/ creatures/urban/stored/indianmeal_moth.htm

– Johnson, J. y Vail, P (1987). Adult emergence and Sterility of Indianmeal Moths (Lepidoptera: Pyralidae) Irradiated as Pupae in Dried Fruits and Nuts. En: J. Entomol. 80. Págs.: 497-501.

– Johnson, J. y Vail, P (1988) Posttreatment survival, development and feeding of irradiated Indeanmeal Moth and Navel Orangeworm Larvae (Lepidoptera: Pyralidae). En: J. Econ. Entomol. 8 (1). Págs: 376-380.

– Kangrat-Arpon, T (2002) Effects of gamma radiation on the cigarette beetle, Lasioderma serricorne (F) http://research.rdi.ku.ac.th/world/ cache/47/ TitinaKONA//pdf.

– Kwon, Joong-Ho; Byun, Myung-Woo; Kim, Kang-Soo y Kang, Il-Jun (2000) Comparative effect of gamma irradiation and posphine fumigation on the quality of white ginseng. En: Radiation Physiscs and Chemestry 57. Págs.: 309-313

– Lorio, I. y Schneider, S (1994) Plodia interpunctella (Lepidoptera: Pyralidae)- Traça dos cerais. En: Empresa brasileira de Pesquisas Agropecuarias – EMBRAPA. Págs.: 12-13.

– Mainuddin, A (n/d) Irradiation desinfestation of stored foods. En: FAO/OIEA. Págs.: 1105-1117

– Mohandass, S.; Arthur, F.; Zhu, K. & Throne, J.E. (2007). Biology and management of Plodia interpunctella (Lepidoptera: Pyralidae) in stored products. En: Journal of Stored Products Research 43. Págs.: 302-311.

– Plodia interpunctella (Lepidoptera: Pyralidae): Biología y daños. http://entnemdept.ufl.edu/creatures/ urban/stored/indianmeal_moth.htm

– Ramírez Genel, M (1981) Almacenamiento y conservación de granos y semillas. En: C.E.E.C.S.A (Compañía Editorial Continental S. A México) Págs.: 191-193.

– Ritacco, M (1987) Control por Radiación Gamma del Insecto Plaga Sitophilus oryzae en Grano de Trigo Almaceno. En: Vº Congreso Argentino de Ciencia y Tecnología de Alimentos. Trabajo Nº 61.

– …………. (1995) Irradiación de Lasioderma serricorne: estudio de su evolución post-tratamiento. En: III Congreso Argentino de Entomología. Pág.: 170

– ………….. (1995) Influencia de las diferentes dosis de radiación gamma en la calidad de vida de Sitophilus granarius. En: III Congreso Argentino de Entomología. Pág.: 171

– …………… (1995) Estudio sobre as consecuencias de aplicación de radiación gamma a dos coleópteros plagas secundarias de cereales. En: III Congreso Argentino de Entomología. Pág.: 172

– ……………. (1997) Efectos biológicos de las radiaciones, particularmente en insectos. Módulo de capacitación CNEA.

– …………….. (1998) Los plaguicidas químicos. Módulo de capacitación CNEA.

– ……………… (Ultima revisión 2011) Generalidades sobre tecnología de las radiaciones. Módulo de capacitación CNEA.

– Serante, H y Jaro, A. (1980). Insectos y Ácaros del grano almacenado. En: Nuestra Acción S.R.L. Págs.: 23-24.

– Saini, E y Rodríguez, S (2004). Insectos perjudiciales a los productos almacenados. Instituto de Microbiología y Zoología Agrícola Nº 7 (INTA). Págs.: 48-49.

Autor:

Cintia Barrenechea.

Miguel Ritacco.