Determinación de dosis subletal en el gorgojo del tabaco mediante la aplicación de radiaciones ionizantes
Enviado por miguel ritacco
El objetivo del trabajo es observar los efectos producidos en larvas de Lasioderma serricorne por aplicación de radiaciones ionizantes a 2 y 5 kGy para determinar la dosis subletal, lo que permitiría el manejo de estas poblaciones.
El gorgojo del tabaco es un pequeño insecto de 3 mm que se caracteriza principalmente por el daño ocasionado a diferentes materiales. Los productos que infestan son: tabaco, alimentos deshidratados, especias, herbarios, material para relleno de muebles (paja y estopa) y libros, entre otros.
Para realizar este trabajo, la especie en estudio se cría sin la llegada de luz directa, a temperatura de 18 a 28º C con humedad relativa del 47% promedio.
Se tratan distintos estadios larvales, salvo neonatos, en la planta de irradiación (PISI) del Centro Atómico Ezeiza cargada con una fuente de 60Co de 750 kCi promedio. En esta primera fase del experimento, el material biológico es irradiado a 2 kGy, con tasa de dosis comprendida entre 278,83 y 313,67 Gy/min, a temperatura de 22,1 a 25,0º C.
Diariamente se estudia comportamiento, coloración del tegumento, fisiología y cantidad de larvas vivas/muertas, tanto en material irradiado como testigo.
Los insectos tratados manifiestan cambios en la coloración somática, reducción de movimientos (cuerpo, aparato bucal, patas), acortamiento del tiempo de vida y mayor irritabilidad que en los individuos testigo. Además se observa deshidratación e imposibilidad de continuar con el ciclo biológico en el material procesado a las dosis en estudio.
Palabras claves: Lasioderma serricorne, radiaciones ionizantes, radiodesinfestación.
Abstract
Beetle larvae Lasioderma serricorne snuff, is an economically important infesting of various products used by humans been, whether food, and cultural collections. For several years, various methods are used to achieve proper management of harmful pests but generate inadequate application that damage persist and generate new ones. We propose a method accessible, it does not generate resistance or toxicity in the treated material and can be handled immediately, preserving the material and causing damage to the larvae to the point that prevents them continue their life cycle in the term of 2 to 4 days. This method is based on the application of ionizing radiation with a cobalt-60, gamma isotope generator.
Keyswords: Lasioderma serricorne, ionizing radiation, radiodesinfestation.
El "gorgojo del tabaco" Lasioderma serricorne es un pequeño insecto de 3 mm de longitud, que se caracteriza principalmente, por el daño ocasionado por las larvas. En este estado se alimenta activa y vorazmente.
Las orugas de cabeza marrón y cuerpo blanco, grueso, curvado y cubierto de vellosidades, presentan 3 pares de patas cortas. Tanto el primer como último estadio son menos activos (Jacobs, S. B 2010; Saini, E. D y Rodríguez, S. M 2004). Presentan fototropismo negativo (Asworth, J. N 1993; Ramos, A. C et al., 2007) y tanto las larvas como los adultos realizan galerías en los productos que infestan (Asworth, J. N 1993; Saini, E y Rodríguez, S. M 2004; Serante, H. E y Haro, A. M 1980 y Stevens, B. J 2010).
Lasioderma serricorne (Fig 1), es una plaga primara externa (Alves, J. N. 2007), que produce grandes pérdidas económicas, debido a que generan distintos perjuicios en materiales como: tabaco, chocolate, alimento procesado, productos deshidratados, especias, alimento para mascotas, cebos para ratas, material para el relleno de muebles como paja y estopa (Jacobs, S. B. 2010), insectos muertos, arreglos de flores secos y pueden perforar grandes envases de plástico y cartón (Asworth, J. N 1993; Ritacco, M 1998; Saini, E y Rodríguez, S 2004 y Stevens, B. J 2010). A su vez de manera accidental también pueden atacar papeles y libros (Asworth, J. N 1993; Ritacco, M. 1997).
Fig. 1. Lasioderma serricorne, adulto (vista dorsal y lateral) y larva
El daño ocasionado por las larvas, no se debe solamente a que se alimentan de materiales útiles, sino que también los contamina con sus excrementos (Wang, X. et al, 2001).
Estas y otras plagas pueden controlarse mediante la utilización de productos químicos: insecticidas, principalmente de contacto (Asworth, J. N 1993); Bromuro de Metilo; fosfina (Valizadergain, O et al, 2009); CO2; bioanálogos propios de la especie (Belles X, 1979); control biológico mediante enemigos naturales como: Anisopteromalus calandrae, Moniezella angusta, Lariophagus distinguendus, Chaetosphila elegans, Tenebroides mauritanicus, Pediculoides ventricosus, entre otros (Asworth, J. N 1993) o por métodos físicos, como: frío (según Asworth, las larvas a temperaturas inferiores a 19.5º C cesan su actividad), calor, ultrasonido, radiación ultravioleta, microondas (Valizadegan, O et al, 2009) y radiaciones ionizantes. En este último caso se evita el desarrollo de resistencia, generación de residuos tóxicos y requiere corto tiempo de exposición (Kangrat-Arpon, T 2002; Ritacco, M. 1995 y 1997; Wang, X-F, et al, 2001).
El objetivo de este trabajo, es observar los efectos producidos en estos insectos mediante la aplicación de altas tasas de dosis de radiaciones ionizantes y determinar dosis subletal (DL50) para generar daño fisiológico irreversible y cambios comportamentales para lograr así el manejo de esta plaga.
Estos datos obtenidos, complementarán los generados en investigaciones realizadas anteriormente, utilizando un equipo autoblindado Gammacell 220 (Ritacco, M. 1995, 1995 b , 1995 c, 1995 d y 1995 e).
Materiales y métodos
Cría de insectos
El escarabajo del tabaco, para realizar este trabajo se cría semi-masivamente en dieta natural ají molido, a una temperatura promedio de 23º C y humedad relativa del orden del 47%, sin la llegada de luz directa y mantenidos en recipientes de vidrio.
Irradiación
Se trata distintos estadios larvarios, exceptuando neonatos, en la PISI del Centro Atómico Ezeiza, cuyo isótopo radiactivo es el 60Co y con una actividad promedio de 750 kCi.
El material biológico es irradiado a 2 kGy con una tasa de dosis comprendida entre 278.83 y 313.67 Gy/min. La temperatura del recinto antes de la irradiación oscila entre 16.6 y 25º C y postirradiación se mantienen prácticamente las mismas condiciones, confirmando que la aplicación de radiaciones ionizantes no eleva la temperatura en el material.
A cada muestra, se le coloca un dosímetro (fuera y dentro del recipiente) para corroborar una irradiación uniforme. Las muestras son colocadas en mesadas fijas a una distancia de la fuente de 30 cm y son irradiados aproximadamente durante 7 minutos a la tasa indicada.
Dosimetría
Es realizada en el laboratorio Disimetría de Altas Dosis del Centro Atómico Ezeiza. Las ampollas colocadas consisten en una mezcla de Dicromato de potasio en medio ácido. Una vez finalizado el tratamiento estas ampollas se miden a 350 nm de longitud de onda.
Análisis del material
Las muestras son analizadas inmediatamente postirradiación. Se las observa diariamente utilizando una lupa binocular Wild Heerbrugg Switzerland, con un aumento total de 375 X.
Las muestras testigo y las irradiadas, son mantenidas a idénticas condiciones ambientales, cuya temperatura oscila entre 18 y 28º C y una humedad relativa promedio del 47%, sin la llegada de luz directa.
Resultados y discusiones
Los parámetros analizados son: movimiento y locomoción, comportamiento alimenticio, irritabilidad, cambios en la pigmentación, deshidratación y tiempo de vida.
Las larvas son consideradas muertas cuando presentan cambios en la coloración y deshidratación, mientras que ante la ausencia de respuesta a la estimulación mecánica, se sigue observando su evolución.
En el cuadro siguiente se refleja el DL50 y el DL100, en donde se considera la mortalidad de la mitad de la población estudiada y el 100 % de la misma respectivamente, con el propósito de estipular un promedio de vida de las larvas tratadas.
Nº de frascos | Cantidad larvas/ frasco | DL50 | DL100 |
1 | 6 | 6.5 | 12 |
2 | 6 | 3 | 6 |
3 | 6 | 4 | 7 |
4 | 6 | 4.5 | 12 |
5 | 6 | 6 | 12 |
6 | 10 | 3 | 8 |
7 | 10 | 2 | 12 |
8 | 10 | 2 | 12 |
9 | 10 | 4 | 9 |
10 | 10 | 4 | 12 |
11 | 10 | 2 | 9 |
12 | 1 | 6.5 | 19 |
Los perjuicios causados en los insectos se evidencian como disfunciones: regurgitaciones, diarreas, esterilidad, lesiones epidérmicas. Estas transformaciones ocurrirán rápidamente si el consumo de energía es alto lo que puede conducir a la muerte del organismo (Ritacco, M. 1997).
A su vez las lesiones fisiológicas no solo dependen del individuo, sino también de la dosis aplicada, tasa de dosis y etapa de desarrollo, teniendo en cuenta que el estado larval es más sensible a las radiaciones (Wang, X-F et al 2011), condiciones de pre y postirradiación, temperatura, humedad relativa, contenido de agua, entre otros (Ritacco, M. 1997).
En este estudio las larvas antes y después de la irradiación se mantuvieron en condiciones controladas de temperatura y humedad, pero la temperatura se modificó debido a que la cámara donde son irradiadas, posee una temperatura menor a la que son criadas y mantenidas las larvas, entre 16.1 y 25º C; la misma no se vio modificada durante el tratamiento. Esto es importante de destacar, debido a que temperaturas menores de 15 ó 16º C actúan como protectoras de los sistemas biológicos ante las radiaciones y las lesiones no aparecen de inmediato (Ritacco, M. 1997), además a estas temperaturas se produce una disminución del metabolismo así como su actividad.
Las primeras manifestaciones posirradiación se evidencian en cambios funcionales de los sistemas.
Cambios en el sistema muscular
Los animales tratados con radiaciones ionizantes a la dosis de 2 kGy, presentan notable disminución de su movilidad de una parte o todo el cuerpo. Solo algunos ejemplares pueden mover patas, cabeza, soma y en un solo caso se observó movimiento de las vellosidades sensoriales que recubren al individuo, sin la necesidad de estimulación.
Los movimientos de las larvas logran verse principalmente cuando estas son excitadas mecánicamente, mientras que las larvas testigos ante las mismas estimulaciones generalmente ocurre lo contrario. Las larvas sin tratar de L. serricorne no son tan activas como las de otras especies. Si bien las larvas irradiadas, no alcanzaron el estado de pupa, esto se consiguió en las larvas no tratadas.
La notoria disminución en la fisiología motora de larvas puede deberse a que las radiaciones ionizantes desnaturalizan las proteínas implicadas en la contracción muscular de los insectos, mientras que la ocurrencia de movimientos espasmódicos indicaría que el sistema nervioso también se encuentra afectado por la aplicación de esta dosis de radiaciones gamma.
Lesiones epidérmicas
Los efectos de las radiaciones ionizantes en las larvas de distintos estadios de Lasioderma serricorne, se caracterizan por los efectos somáticos que se presentan en el animal (Bacq Z. y Alexander, P 1964).
Ante la aplicación 2kGy de radiaciones ionizantes, con el transcurso de los días, estas características se vieron afectadas. La coloración del cuerpo de las larvas a partir del primer día posirradiación pasó de blanquecino a gris, acaramelado, marrón oscuro y negro; ante estos últimos 4 cambios y sin respuesta a la estimulación mecánica, las larvas se consideran muertas.
En la figura 2 se observan los días en que se encontraron mayor cantidad de variaciones en la tonalidad del cuerpo. Esta gama de colores puede apreciarse en todo el cuerpo o en partes del mismo, dependiendo del individuo.
Fig.2
El oscurecimiento del cuerpo se ha observado en otras investigaciones con el mismo insecto, en el mismo estado pero aplicando dosis menores.
La melanización en las larvas, es un proceso natural por el cual se mimetizan con el ambiente y además las protege de las radiaciones UV (Dale, W. E 2001). Su falta, puede deberse a que la aplicación de radiaciones ionizantes inhibe la producción de una o más enzimas implicadas en la misma.
Deshidratación
La pérdida de agua corporal, es otro indicio de la mortalidad en las larvas irradiadas a la dosis aplicada.
Este proceso se observa desde el primer día posirradiación al igual que los cambios en la coloración. En la figura 3 se expresa el porcentaje que evidencia la mayor cantidad de larvas deshidratadas.
Fig. 3
La deshidratación en los individuos irradiados es más notoria en los primeros estadios de desarrollo larvario, los que presentan mayor concentración de agua mientras que en los últimos estadios se especializan en la acumulación de reservas (cuerpos grasos).
Las larvas irradiadas que presentan mayor concentración de agua, frente a la aplicación de radiaciones ionizantes, se ven perjudicadas por la formación de radicales libres (O2, H2 y H2O2) (Bacq, Z. M y Alexander, P 1964).
El fenómeno de deshidratación es tan severo, que observamos a las larvas curvadas, rígidas y negras, al final del proceso.
Alteraciones gastrointestinales
Entre los perjuicios que produce la aplicación de radiaciones ionizantes a individuos vivos, están las afecciones gastrointestinales, como diarrea y regurgitaciones (Ritacco, M. 1997); un reducido número de larvas tratadas (del orden del 2%) presentaba una pequeña gota secretada en la zona bucal.
Según la bibliografía consultada este fenómeno se produce por aplicación de radiaciones ionizantes no solo a invertebrados sino en otros animales superiores de la escala zoológica.
Irritabilidad
Es la capacidad del sistema nervioso para responder a los estímulos ambientales o de otra naturaleza.
Generalmente los insectos testigos no requieren estimulación externa para movilizarse y en caso de excitarlos suelen permanecer inmóviles (posible respuesta ante la presencia de peligro); en cambio, las larvas de Lasioderma serricorne irradiadas responden a la estimulación moviendo alguna zona del cuerpo. Estos movimientos no son exagerados pero evidencian un comportamiento diferente respecto de los testigos.
Tiempo de vida
La duración de este período en las larvas irradiadas, es menor comparándolo con los testigos quienes completaron su fase de desarrollo alcanzando el estado de pupa al 6º día posirradiación y adulto al 41º día, mientras que las muestras tratadas tuvieron un promedio de vida de 3 días después del tratamiento.
El estado larvario es el mas radiosensible y la aplicación de dosis menores, genera una disminución en la habilidad de las larvas para movilizarse; aquellas que puparon, cuando emergieron los adultos se observa en ellos anormalidades morfológicas y sus huevos no eran viables (Wang, X-F et al, 2011).
La DL50 se fija entre los días 2 y 4 posirradiación (ver fig. 4) y la DL100 en el orden de los 12 días (figura 5).
Fig. 4
Fig. 5
Deducciones
Basándonos en estos datos junto con los obtenidos de la bibliografía, se demostraría que la aplicación de la dosis de radiación ionizante de 2 kGy, disminuye la calidad de vida de las larvas de L. serricorne, evitándose el daño que le producen a los materiales que infestan y que al termino de pocos días se aprecie una total letalidad de la población.
– Alves, J. N ( 2007) Utilização da radiação gama do Cobalto-60 como tratamento quarentenário de plantas medicinais, aromáticas e condimentares deshidratas infestada por Lasioderma serricorne (Fabricius, 1972) (Coleoptera, Anobiidae) e Plodia interpunctella (Hubner, 1813)(Lepidoptera, Pyralidae). Instituto de Pesquisas energéticas e Nucleares. Nº de págs.: 83
– Ashworth, Jeremy R (1993) The biology of Lasioderma serricorne. J. Stored Prod. Res. Vol. 29 Nº 4. Págs: 291-303.
– Bacq, Z. y Alexander, P (1964) Fundamentos de Radiobiología. Ed: Acribia. Págs.: 140-141 y 336-337
– Belles, X. (1979) Perspectivas del control de la carcoma del tabaco Lasioderma serricorne (F) (Coleoptera: Anobiidae), con bioanálogos de la hormona juvenil. Bol. Serv. Plagas 5. Págs: 157-163.
– Dale, W. E (2001) Anatomía Fisiología insecto. Exoesqueleto en: http://ebookbrowse.com/anatomia-fisiologia-insectos-exoesqueleto-version-01-to2-william-e-pdf-d123935506
– Dogger, J. (1971) Adelantos recientes en el control de los insectos de productos almacenados. En: Anales 1º Congreso Latinoamericano de Entomología. Rev. Per. Entom. Vol, 14 Nº 2. Págs: 386-387
– Jacobs, S. (2010) Escarabajo del tabaco: Lasioderma serricorne (Fabricius).En: Penn State Colegio de Ciencias Agrícolas. Extensión Cooperativa. Notas Entomológicas. Departamento de Entomología. Nº de págs.: 2
– Kangrat-Arpon, T. (2002) Effects of gamma radiation on the cigarette beetle, Lasioderma serricorne (F) en: http://research.rdi.ku.ac.th/world/cache/47/TitinaKONA//pdf.
– Ramos, A.; Potenza, M.; Alvés, J.; Arthur, V y Justi Junior, J (2007) Use of gamma radiation cobalt 60 for desinfestation of Lasioderma serricorne (Fabricius, 1972) (Coleoptera: Anobiidae) in Cymbopagon citratus staff and Ocium basillicum L. dehydrated. En: International Nuclear Atlantic Conference (INAC) 2 páginas
– Ritacco, M. (1995a) Irradiación de Lasioderma serricorne: estudio de su evolución post-tratamiento. En: III Congreso Argentino de Entomología. Pág.: 170
– …………… (1995b) Influencia de las diferentes dosis de radiación gamma en la calidad de vida de Sitophilus granarius. En: III Congreso Argentino de Entomología. Pág.: 171
– …………… (1995c) Estudio sobre las consecuencias de aplicación de radiación gamma a 2 coleópteros plaga 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.
– Saini, E. y Rodríguez, S. (2004) Insectos perjudiciales a los productos almacenados. En: Instituto de Microbiología y Zoología Agrícola Nº 7 (INTA) Págs.: 10-11.
– Serante, H. y de Haro, A. (1980) Insectos y ácaros del grano almacenado. Ntra. Acción SRL. Págs: 3-4.
– Stevens, B (2010). Escarabajo del tabaco: Lasioderma serricorne (Fabricius) Pennstate Colegio de Cs. Agrícolas. Extensión Cooperativa Notas de Entomología. Departamento de Entomología.
– Valizadergain, O; Pourmirza, A. y Safaralizadeh, M. (2009) The impactt of microwave irradiation and cold storage on Lasioderma serricorne (F.) (Col.- Anobiidae) En: Research Journal of Biological Sciences 4 (6). Págs.: 697-702
– Wang, Xiu-Fang; Ren, Guang-Wei; Chen Don y Zhou Xian- Sheng (2011) The effect of irradiation on Lasioderma serricorne (Fabricius) En: 6th IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications. Págs.: 2615-2619
Autor:
Miguelritacco.