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BIOPLAGUICIDAS YCONTROL BIOLGICO

Editor:

Ricardo Hugo Lira-Saldvar


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BIOPLAGUICIDAS Y CONTROL BIOLOGICO

Editor

Ricardo Hugo Lira-Saldivar

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EEnnllaaccee,,IInnnnoovvaacciinn yy PPrrooggrreessoo


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CONTENIDO

Prefacio

Introduccin

SECCIN I. BIOCOMPUESTOS CON ACTIVIDAD ANTIMICROBIAL

1. Bioplaguicidas de Origen Vegetal: El Caso de los Extractos y Productos 3Derivados de la Gobernadora (Larrea tridentata)

R.H. Lira-Saldvar, M. Hernndez-Surez, C. Chvez-Betancourt y E. Cuellar V.

2. Bioplaguicidas Naturales para la Proteccin de Cultivos 19A. Gonzlez-Coloma, M. Reina, B.M. Fraga, C.E Daz, R. Cabrera

3. Potencial de los Fitoqumicos Como una Alternativa Segura para el 31Control de Insectos de Productos Almacenados y Flores de CorteShaaya E. y M. Aro Kostyukovsky

4. El Futuro de la Qumica de Proteccin de Cultivos. Mezclando Viejas y 44Nuevas Tecnologas en Investigacin y ProduccinI. Ujvry

5. Prospectiva del Empleo de Alternativas Naturales Para Controlar 61Enfermedades Postcosecha

A.N. Hernndez-Lauzardo, S. Bautista-Baos y M.G. Velzquez-Del Valle

6. Actividad Fungicida de Extractos de Cestrum nocturnumL. y su Efecto 73en la Calidad Poscosecha de Frutos de Papaya (Carica papayaL.)M. Ramos-Garca, S. Ortega-Centeno, S. Bautista-Baos, I. Alia-Tejacal y

D. Guilln-Snchez


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SECCIN II. BIOCONTROL DE INSECTOS, MALEZAS Y HONGOS

9. Bioinsecticidas para una Agricultura Sustentable con nfasis en 104LatinoamricaP. Tamez-Guerra, G. Damas y V. Obregn-Barbosa

10. Control Biolgico de Malezas en Latinoamrica: Situacin Actual y 119Perspectivas FuturasJ. Medal y N. Bustamante

11. Biological Control of Saltcedar (Cedro salado) (Tamarixspp.) in the United 126States, with Implications for MexicoC.J. Deloach, A.E. Knutson, P.J. Moran, G.D.J. Michels, D.C. Thompson,

R.I. Carruthers, F.L. Nibling and T.G. Fain

12. Manejo Agroecolgico de Plagas, Una Opcin Necesaria Para la 156Sostenibilidad de la Agricultura en MxicoF. Bahena-Jurez

13. Control Biolgico de Organismos Nocivos en la Agricultura Mexicana 176L.A. Rodrguez-Del-Bosque

14. Hacia una Nueva Concepcin del Manejo de Plagas: el Enfoque 185AgroecolgicoG.G. Rivas-Platero

15. Presente y Futuro del uso de Microorganismos y la Biotecnologa 195en la Agricultura SustentableL.J. Galn-Wong, K. Arvalo-Nio, L.A. Galn-Franco y H.A. Luna-Olvera

16. Importancia deBacillus thuringiensiscomo Agente de Control 206Biolgico de Plagas en una Agricultura SustentableK. Arvalo-Nio, L.J. Galn-Wong y C. Sols-Rojas


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Prefacio

Somos testigos de una terrible polarizacin de los problemas que enfrenta la

humanidad. Los ciudadanos en general y la propia comunidad cientfica son bombardeados

cotidianamente por los medios masivos de comunicacin, con los impactos ambientales que el

propio hombre y su tecnologa han generado, amenazando y poniendo en peligro la vida

misma en el planeta. Surgen nuevas organizaciones, se fortalecen los grupos ecolgica y

ambientalmente orientados, se realizan conciertos mundiales para alertar y recolectar fondos

para salvar la Tierra, se organizan cumbres, foros, reuniones, conferencias, se publican libros,pelculas, documentales, artculos y revistas que tratan estos temas de manera profusa; se

imponen agendas ambientales a los pases menos desarrollados, se destinan millonarias sumas

a proyectos para secuestrar carbono o reducir el calentamiento global. En suma, vivimos entre

la ciencia y la ficcin, entre la informacin con sustento y validez cientfica y la propaganda

poltica, entre el pesimismo moderado y el optimismo irresponsable.

Cul es la verdad detrs de estos movimientos de alcance mundial?; Ser cierto el

dicho tan comn en Mxico de que la verdad no peca pero incomoda?; Quin o quienestienen la razn?; Representa un nuevo escenario de lucha poltico-ideolgico entre la muy

desvanecida lnea entre la derecha e izquierda, entre los globaflicos y globafbicos, entre los

pases ricos y los que se debaten en la pobreza y pobreza extrema?.

John R. Ehrenfeld en su reciente artculo titulado Beyond Sustainability nos ayuda a

aclarar este panorama borroso al proponernos un nuevo discurso para tratar el tema de la

sustentabilidad. Sugiere que la veamos como una posibilidad humana, en la que toda forma

de vida incluyendo la humana perdure indefinidamente en la Tierra. El crear un mundo

sustentable debe de fundamentarse en la accin social; la sustentabilidad no es un medio, es

un fin, una utopa, una desiderata, a la que solo puede aspirar el espritu humano. La ciencia,

las prcticas y mtodos tecnolgicos deben tener rostro humano. El cultivo de la tierra debe

de partir, debe fundarse en el cultivo del hombre. La agricultura, por tanto, para que pueda

considerarse sustentable, implica una nueva mentalidad para tratar los problemas ambientales,

un enfoque holstico en el que el primer elemento es el hombre y su posibilidad de producir,

de aprovechar los recursos sin disminuir la capacidad del ecosistema para que la especiehumana y toda forma de vida prosperen infinitamente.

En este libro, editado por el investigador R. Hugo Lira S., se renen las aportaciones

de diversos estudiosos reunidos en torno al Simposio Internacional de Agricultura

Sustentable, co-organizado por la Universidad Autnoma Agraria Antonio Narro y el Centro


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Introduccin

El uso intensivo e indiscriminado de pesticidas ha provocado el desarrollo de

resistencia de los microorganismos a los agroqumicos sintticos, lo que ha ocasionado un

inevitable incremento en las dosis empleadas para su control, esto conlleva a una mayor

contaminacin ambiental y ms problemas de salud para los humanos. Un dramtico ejemplo

de los problemas que se est causando al medio ambiente se ejemplifica con el impacto

ecolgico ocasionado por el bromuro de metilo, usado como fumigante de suelo, del cual se

usan ms de 80,000 toneladas al ao que, despus de ser aplicadas al suelo, se evaporan a laatmsfera, se mueven hasta la estratosfera y estn contribuyendo a la desaparicin progresivade la capa de ozono sobre la Antrtica.

Las actividades agrcolas sustentables que utilizan tcnicas y productos amigables con

el ambiente, as como los alimentos orgnicos producidos sin pesticidas ni agroqumicos de

sntesis resultan en productos sanos para el consumidor y con grandes beneficios al medio

ambiente, antes, durante y despus de su produccin, es lo que actualmente est siendo

demandado en todo el mundo, ya que los sistemas de produccin ecolgicos y orgnicos,permiten la conservacin y mejoramiento de los recursos naturales, tales como agua, suelo,

aire, biodiversidad, etc., adems estn basados en normas de produccin inocuos desde el

punto de vista social, ecolgico y econmico. La agricultura sustentable o sostenible es un

sistema de produccin fcilmente adaptado por miles de productores mexicanos, quienes entre

otros factores favorables encuentran: tecnologa accesible; mercado internacional y nacional

abierto; la gran diversidad climtica de Mxico permite el desarrollo integral de estos

sistemas de produccin, y finalmente est claro que cada vez hay ms consumidores

concientes ambientalmente pero que tambin estn preocupados por su salud y por los

alimentos que ingieren.

Es importante sealar que el impulso de la agricultura ecolgica, est teniendo una

gran influencia en la cooperacin internacional y en los planes y programas de desarrollo de

Mxico y muchos otros pases del mundo; es por esta razn y convencidos de la bondad de

impulsar la investigacin as como la educacin agrcola superior en torno a la conservacin

de los agroecosistemas, que el Centro de Investigacin en Qumica Aplicada (CIQA) y la

Universidad Autnoma Agraria Antonio Narro (UAAAN) convocaron a la comunidad

cientfica a participar en la realizacin del Simposio Internacional de Agricultura Sustentable.

En el marco de este evento se logr editar este libro, en el cual se conjuntaron las valiosas

aportaciones de distinguidos cientficos mexicanos y extranjeros que reflejan en gran medida

l t d t l d l i i t di t b l l ti


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Agradecimientos

Especial reconocimiento se hace a la Regin Noreste de la COFUPROcopatrocinadores de esta obra

Presidentes:

COFUPRO(Coordinadora Nacional de las Fundaciones PRODUCE, A. C.)

Sr. Carlos Baranzini Coronado

COAHUILAIng. Bernab Iruzubieta Quezada

CHIHUAHUA

Ing. Pedro Ferreiro Maz

DURANGOC. P. Salvador Rodrguez Berumen

NUEVO LENIng. Antonio Manuel Garca Garza

TAMAULIPAS


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BIOPLAGUICIDAS Y CONTROL BIOLGICO

SECCIN I

Biocompuestos con ActividadAntimicrobial.

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Captulo I

R.H. LIRA-SALDVAR1, M. HERNNDEZ-SUREZ1,C. CHVEZ-BETANCOURT, F.D. HERNNDEZ-CASTILLO y E. CUELLAR-VILLARREAL2 1Centrode Investigacin en Qumica Aplicada, Saltillo, Coah.2INIFAP-CESAL, Saltillo, Coah., Mxico.

Resumen

Un aspecto metablico que distingue el reinoanimal del vegetal es la capacidad de las plantas y loshongos para producir sustancias que no son esenciales

para su supervivencia. A esas sustancias se les denominametabolitos secundarios. Existen gran cantidad de tipos demetabolitos secundarios en las plantas y se pueden clasificarsegn la presencia o no de nitrgeno en su composicin;los tres grupos de metabolitos secundarios ms importantesen plantas son los terpenoides (o isoprenoides),

Bioplaguicidas de Origen Vegetal:

El Caso de los Extractos y ProductosDerivados del Arbusto de Gobernadora(Larrea tridentata)

Biopesticides from Plants: The Case ofExtracts and Products Derived from CreosoteBush (Larrea tridentata)

fenilpropanoides (o compuestos fenlicos) y los alcaloides

(este ltimo grupo lleva nitrgeno en su estructura). Lagobernadora o creosote bush (Larrea tridentata), es unarbusto perenne de los desiertos Chihuahuense, Sonorensey Mojave de Norteamrica. Una caracterstica de estaplanta es que sus hojas contienen una espesa resina que secomporta como un antitranspirante debido a que forma unabarrera que disminuye la transpiracin. Los metabolitossecundarios de la resina (entre los que destacan fenoles,lignanos y flavonoides), resultan ser defensas bioqumicaspara repeler la agresin de animales herbvoros, hongosy otros microorganismos, ya que no se conocen plagas,enfermedades o animales que ataquen esta planta.

Numerosos estudios han demostrado que losextractos de gobernadora tienen accin antifngica bajocondiciones in vitroen al menos 17 hongos fitopatgenosde importancia econmica; de igual manera, extractos ymaterial vegetativo molido e incorporado al suelo hanconfirmado inhibir o controlar in vivoseis hongos en cultivosagrcolas. Algunos trabajos tambin han consignado elefecto nematicida o nematosttico deL. tridentatacontra

nueve gneros de nematodos y repelencia en un insecto.Por otro lado, bioensayos con microorganismos que atacana humanos han reportado que mas de 45 bacterias sonsusceptibles a la resina deL. tridentatao sus constituyentes,as como diez levaduras, nueve hongos y tres parsitosintestinales. El efecto antiviral de la gobernadora tambin

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se ha documentado, indicando que los flavonoides de laresina son activos contra virus que afectan el RNA, y queocasionan graves enfermedades como polio, sida y herpes.Con base en esta informacin, queda claro el potencialque tiene este arbusto de las zonas ridas para elaborarproductos orgnicos vegetales derivados de su resina, queayuden a promover una agricultura sostenible y de menorimpacto ambiental.

Abstract

A metabolic characteristic that distinguishes theanimal kingdom from the plant is the capacity of plants andfungi to produce substances that are not essential for theirsurvival. Those substances are denominated secondarymetabolites. There are a great quantity of secondarymetabolite types in plants and they can be classifiedaccording to the presence or not of nitrogen in theircomposition; the three groups of more important secondarymetabolites in plants are the terpenoids (or isoprenoids),fenilpropanoids (or phenolic compounds) and the alkaloids(this last group contains nitrogen in its structure). Creosotebush or gobernadora (Larrea tridentata) is a perennialshrub from the Chihuahuan, Sonoran and Mohave desertsof North America. A very distinctive characteristic of thisxerophytic shrub is that the leaves contain a thick resin,which behaves as a barrier that diminishes transpirationmore than the rate of CO2assimilation. Resin secondarymetabolites like phenols, lignans and flavonoids, appearto be biochemical defenses that repel the aggression of

herbivores, fungus, and other microorganisms; since thereare no known pests, diseases, or animals that attack thisplant.

Numerous studies have established that creosotebush extracts have antifungal activity under in vitro

conditions in at least 17 plant pathogens of economicimportance; likewise, extracts and ground plant partsincorporated in soil have been confirmed in vivo to inhibitor to control six molds in agricultural crops. Some studiesalso have reported the nematicidal or nematostatic effectof L. tridentata against some nematode genera, and theability to repel one insect. On the other hand, bioassayswith microorganisms that attack humans have verified that45 bacteria or more, are susceptible to L. tridentata resin

or it constituents, as well as ten yeast, nine mold and threeintestinal parasites. The antiviral effect of creosote bushalso has been documented, demonstrating that flavonoidsare active against a virus that affects RNA, and someothers that cause severe diseases like polio, AIDS andherpes. Based on this information, it is clear that the resinfrom this shrub which grows in arid zones has the potentialfor the development of organic plant products, that can beused to support and promote a sustainable agriculture withlow environmental impact.

Introduccin

La mayora de los libros de texto relacionadoscon el uso de pesticidas para su empleo en la produccinde cultivos agrcolas tratan bsicamente el tema deagroqumicos sintticos, los cuales se empezaron a utilizarabundantemente en los aos posteriores a la segundaguerra mundial; en muy pocos casos los libros sobre estetema cubren aspectos relacionados con los ingredientesactivos de las plantas, as como los extractos y aceites

escenciales que de ellas se obtienen para ser empleadoscomo pesticidas orgnicos. Los extractos de plantas conpropiedades antimicrobiales han venido recibiendo unarenovada atencin en los ltimos aos debido a las presionessociales de grupos ambientalistas, de gobiernos de pasesdesarrollados, y ms recientemente de organismos no

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Bioplaguicidas de Orgen Vegetal

gubernamentales que demandan el uso de productos quepromuevan una agricultura sustentable para beneficio dehumanos, animales, y los ecosistemas.

Algunos de los primeros pesticidas naturales.Atravs de la evolucin las plantas has venido desarrollandocompuestos fitoqumicos que tienen actividad defensivacontra plagas que las atacan. Ms de 2,000 especies deplantas con propiedades insecticidas han sido caracterizadas

mundialmente (Grainge and Ahmed, 1988); por otro lado,en Mxico Montes-Belmont et al, (2000) sealan que sehan probado ms de 200 especies de plantas contra laactividad de unas 26 especies de hongos fitopatgenos,tanto en pruebas de laboratorio, invernadero y campo. Laformulacin de productos vegetales utilizados han sido:extractos acuosos, metanlicos, etanlicos y hexnicos;polvos, aceites escenciales y metabolitos secundariosantifngicos. Histricamente los productos botnicoshan sido usados mucho antes que cualquier otra clase depesticidas sintticos. En la antigedad los chinos, griegos yromanos usaron extractos de plantas mezclados con azufrey arsnico (NAS, 1969; Tschirley, 1979). En los trpicosde la India el uso del rbol de neem (Azdirachta indica) hasido reportado en antiguos manuscritos que datan desdehace ms de 4,000 aos (Larson, 1989).

Nicotina y otros alcaloides.En el siglo 19 algunoscompuestos de origen vegetal fueron identificados yfrecuentemente utilizados como repelentes o toxinas,incluyendo alcaloides extrados de varias plantas

relacionadas con el tabaco (Nicotiana tabacum,N. rusticayN. glauca). La nicotina es un alcaloide (C10H14N2) muyestable que acta en el sistema cardiaco y nervioso. Soloel ismero de la nicotina natural tiene efectos insecticidas.Su volatilidad lo hace un fumigante excelente cuando esestabilizado como sal, en la forma de sulfato, oleato o

estearato, mejorando sus propiedades insecticidas cuandoes ingerido (Regnault-Roger et al., 2005). En la actualidadeste biocompuesto es utilizado principalmente en mezclascomo sulfato en soluciones alcalinas o con jabonescomo fumigante o como aerosoles de contacto para suuso en invernaderos (Weinzeirl, 1998). Las propiedadesinsecticidas de otros alcaloides de origen vegetal tambinse han venido utilizando comercialmente desde el siglopasado.

La anabasina extrada por primera vez de plantasdel gnero Chenopodiaceae era vendida en Europa yAmrica bajo el nombre de Nicotina rusa. Este es unismero de la nicotina, por lo cual es ms toxica que lanicotina para el fido Aphis rumicis. Existe otro productollamado Veratina extrado de Veratrum albumque tambinposee una accin insecticida de contacto contra diversosfidos. Otro insecticida alcaloide derivado de Ryaniaspp. (Liliacea) nativa de algunas regiones del Caribe yde la cuenca del Amazonas, el cual es llamado rianodine(C26H37NO9) ha sido comercializado desde mediados delsiglo pasado en los EUA. Su principio activo es 20 vecesms toxico a mamferos que a los insectos y su toxicidadcontra el perforador del maz (Ostrinia nubilalis) es similaral DDT.

Rotenona y rotenoides. La rotenona es unproducto natural de un gran inters para ser utilizado enla produccin agrcola. Desde mediados del siglo XVII,pobladores de Sudamrica observaron que races molidas

de algunas plantas leguminosas les permitan capturar pecesde agua dulce; en 1848 esos extractos fueron adicionados acompuestos con propiedades insecticidas por primera vez,los cuales haban sido aislados de Lonchocarpus nicouuna planta del gnero Papilionaceae, que actualmentese le ha dado el nombre comercial de rotenona. Diversos

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pesticidas en esta familia fueron usados ampliamente comoinsecticidas comerciales hasta mediados de la dcada de1940. La produccin orgnica de cultivos ha mostradoun renovado inters en utilizar la rotenona asociada conpiretroides, as como con compuestos conteniendo cobrey/o azufre. Este bioinsecticida que puede persistir enel follaje durante 3 a 5 das ha mostrado ser muy eficazcontra el escarabajo colorado de la papa (Leptinotarsadecemlineata), el cual ha desarrollado resistencia a muchos

insecticidas sintticos.

Piretroides. Durante el siglo XIX comenzarona aparecer los reportes de que pobladores de Europa deleste estaban utilizando insecticidas botnicos obtenidos deflores molidas de diversas especies de Chrysanthemum.Durante las guerras Napolenicas las formulaciones de estaflor fueron utilizadas contra los piojos (Ware, 1991). Laspiretrinas son aisladas de plantas de la familia Asteraceaeque se cultivan comercialmente el Japn, Yugoslavia,Kenya, Tanzania y Ecuador. La actividad insecticidade las piretrinas se deben principalmente al compuestodenominado piretrum, termino que se aplica a una mezclade esteres como piretrina, cinerina y jasmolina.

Debido a su baja toxicidad en mamferos y surpido efecto de knockout, los piretroides tienen un enormexito el cual se ha incrementado por la incorporacin sesinergistas de origen vegetal o de ciertos antioxidantes quereducen su inestabilidad. Estos compuestos naturales alteranla transmisin del sistema nervioso al disminuir y cerrar

los canales de Na+de las membranas celulares, afectadoas la capacidad de las neuronas. Consecuentemente losinsectos intoxicados muestran una hiperactividad seguidade convulsiones, y posteriormente la muerte (Regnault-Roger et al., 2005). Si los piretriodes son ingeridos pormamferos generalmente no son txicos ya que la dosis

letal para humanos es de 50-100 g (Lauwerys, 1990);sin embargo; causan irritaciones o sntomas alrgicos enalgunas personas. Actualmente los piretroides sintetizadosson unos pesticidas de gran importancia comercial a nivelmundial para su uso domestico como en plantas de ornatoo cultivos agrcolas.

Azadiractina. A nivel mundial existe un graninters por redescubrir las propiedades insecticidas

y antimicrobianas de los extractos del rbol de neem(Azadirachta indica) por los cientficos occidentales.Como antes se sealo este es un insecticida quetradicionalmente se ha venido empleando en la Indiadesde tiempo inmemoriales. Desde 1959 el trabajo deSchmutterer ha generado un considerable inters por esterbol de la familiaMeliaceae. Miles de artculos cientficoshan sido publicados sobre el neem y varias conferenciasinternacionales se han organizado entorno a este tema.El neem se encuentra comercialemente disponible anivel mundial bajo diferentes marcas comerciales como:Azatin, Turplex, Align, Neemex, Margosan-oy muchos mas. Los ingredientes activos que le confierenlas propiedades insecticidas y antimicrobiales del neemson debido a la alta concentracin de fitoqumicoscomo limonoides y principalmente azaridactina y enmenor medida a salanina, nimbini y sus anlogos. Esoscompuestos tiene diferentes actividades: las salaninas y lasnimbinas inhiben el proceso alimenticio de los insectos.Generalmente los pesticidas derivados de esta planta tienenbaja persistencia en el ambiente (vida media de 20 horas

en el follaje despus de ser aplicado), adems, se degradanfcilmente por los microorganismos del suelo (vida mediade 20 das).

Por ltimo, los insecticidas de patente formulados abase de neem, han sido aprobados por la EPA (E.U.) para

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varios usos y estn siendo producidos en forma comercialen algunos pases. Existen tres tipos de formulacionesen Amrica Latina: a) semilla o pasta molida, b) aceiteformulado, y c) extractos formulados. Las formulacionessofisticadas incluyen grnulos, polvos humectables, yconcentrados emulsificables, entre otras, donde la adicinde adyuvantes como el aceite de ajonjol, lecitina, y cidoparamino-benzoico-PABA, aumentan su estabilidad einhibicin de la degradacin por efectos de los rayos

ultravioleta. La Dihidroazadiractina, un compuestoobtenido por hidrogenacin del fragmento hidroxiflurande la azadiractina, actualmente se muestra como unprometedor compuesto estable y persistente en el campo(Tovar, 2000).

La gobernadora en las zonas ridas de

Mxico y suroeste de los Estados Unidos. Las reasdel semidesierto representan un gran potencial porqueguardan una riqueza basada no tanto en su densidad, comoen su especializacin biolgica, donde la flora y la faunason el producto de miles de aos de adaptacin fisiolgicapara su sobrevivencia. Un caso tpico de estas condicioneslo representa la gobernadora Larrea tridentata de lafamilia Zygophyllaceae. Esta especie perenne es la masms ampliamente distribuida en las zonas ridas de losdesiertos Chihuahuense, Sonorense y Mojave (Barbour,1969). Se considera que Mxico es uno de los pases conmayor diversidad vegetal en el mundo, estimndose quetiene entre 23,000 y 30,000 especies de plantas (Montes-Belmont et al., 2000), muchas de ellas son endmicas de

determinados ecosistemas y poseen una gran concentracinde fitoqumicos bioactivos que pueden tener propiedadesantimicrobiales contra hongos, bacterias e insectos. Unaespecie con estas caractersticas es la comnmente llamadagobernadora o Creosote bush. En Mxico este arbusto sele conoce con el sugestivo nombre de gobernadora por

su dominancia en las grandes extensiones de las zonasridas del norte de Mxico. Pero tambin se le conocecomo sonora, tasajo, jarilla y hediondo o hediondilla porel peculiar olor que tiene, sobre todo despus de una lluvia(Brinker, 1993).

Las hojas de este arbusto xerfito estn envueltasen una gruesa capa de resina que es producida por tricomasglandulares durante el desarrollo de las hojas y puede llegar

a formar parte del 20% del peso seco de las hojas (Rhoades,1977) o ms (Lira-Saldivar et al., 2003b). La resina tiene lapropiedad de hacer menos digestivo el follaje, de manerasimilar al efecto que producen los taninos (Rhoades, 1977),tambin se comporta como un antitranspirante ideal debidoa que forma una barrera en la superficie de las hojas quedisminuye mas la transpiracin que la tasa de asimilacinde CO2 (Meinzer et al., 1990; Gonzlez-Coloma etal., 1994). Se considera que la resina del follaje de lagobernadora funciona como un filtro contra la radiacinsolar UV, y protege a la planta contra el herbivorismo deinsectos y animales (Barbour et al., 1977; Downum etal., 1988). Las arbustos de L. tridentataenfrentan fuertespresiones de animales herbvoros, debido a que las hojasestn siempre verdes durante los meses del ao sin lluvia,poca en que son pocos los recursos vegetales que puedenencontrar insectos y animales, sin embargo, el herbivorismoen Larreaes muy limitado, lo anterior probablemente sedebe a los metabolitos secundarios como los biopolmerosfenlicos y el cido nordihidroguaiaretico (NDGA) quese encuentran presentes en la resina producida en hojas

y tallos, los cuales resultan ser defensas bioqumicas pararepeler el ataque de animales herbvoros, hongos y otrosmicroorganismos (Valesi et al., 1972; Wisdom et al., 1987;Rundel et al., 1994).

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A continuacin se presenta una revisinbibliogrfica complementada con datos experimentalesobtenidos en diversas condiciones, sobre el potencialbiocida de los extractos resinosos obtenidos del follaje dede la gobernadora mediante diversos solventes orgnicos.

Distribucin geogrfica de la gobernadora.L.tridentata domina aproximadamente 17.5 millones dehectreas desde el oeste de Texas hasta el sur de California

en los Estados Unidos (Duisberg, 1952). Su rango en elDesierto Mojave va desde la parte sur de California yNevada a la parte central de Arizona y Nuevo Mxico,limitado por heladas invernales o lluvias excesivas deinvierno. En la Repblica Mexicana, la gobernadora seencuentra en parte del Desierto Sonorense, incluyendolos estados de Baja California Norte, Baja California Sury Sonora, y en el Desierto Chihuahuense incluyendo losestados de Chihuahua, Coahuila, Nuevo Len, Zacatecas,San Lus Potos y Durango. Se estima que el 25% (500,000km2) del territorio nacional est cubierto con este arbustode las zonas ridas (Belmares et al., 1979).

Las razas de esta especie se caracterizan por serdiferentes en su nmero cromosmico, ya que las plantasdel Desierto Chihuahuense son diploides (n = 13), las delSonorense son tetraploides (n = 26) y las del Mojave sonhexaploides (n = 39) (Sakakibara et al., 1976; Mabry et al.,1977). Su rango de adaptacin en elevacin es de menos delnivel del mar en el Valle de la Muerte en California, hastams de los 2,500 metros en las sierras del norte de Mxico

(Van Davender, 1990). Crece bien en planicies secas ymesas, rodeando colinas y declives, y en varios tipos desuelos, excepto arcillosos, salinos o granticos (Shreve yWiggins, 1964). Su crecimiento ampliamente distribuidoen reas generalmente consideradas como improductivasha conducido a hacer estudios de su potencial valor

comercial. Se ha estimado que la gobernadora representauna fuente potencial de ms de un milln de toneladas deforraje seco y unas 100,000 toneladas de resina con unrendimiento anual sostenido cuando se coseche cada 2 a 4aos (Duisberg, 1952).

Descripcin botnica.L. tridentataes un arbustoperenne xerfito siempre verde. Su edad puede excederlos 100 aos, aunque algunas plantas pueden sobrevivir

cientos o miles de aos a travs de reproduccin vegetativaasexual, ya que las races producen brotes o retoos quedespus se convierten en nuevas plantas. La edad sedetermina por el tamao de la corona radicular. La razcrece solo cerca de 170 cm hacia abajo, pero se ramificahasta mas de 4 metros lateralmente (Brinker, 1993).El tamao de la planta vara de 0.5 a 4 metros en alturadependiendo de la lluvia de invierno o verano, y la alturapromedio de la planta vara de acuerdo a su raza de ploida(diploide 86 cm, hexaploide 112 cm y tetraploide 138 cm).No hay un tallo principal, pero las ramas gruesas crecenvertical u oblicuamente desde la corona radicular y se hacedicotmica lateralmente (Coyle y Roberts, 1975).

Las hojas son pequeas y bifoliadas, de un verdeoscuro a verde amarillento con cutculas gruesas y unacapa resinosa, tienen pecolos cortos y crecen opuestas enlas ramas. Las flores son amarillas, usualmente aparecenal final del invierno o a principios de la primavera, peropueden florecer en cualquier momento despus de unalluvia; crecen cerca de las terminaciones de los retoos

jvenes como capullos solitarios con cinco ptalos .A travsde autopolinizacin, el polen y nctar atraen muchas abejas(como 30 diferentes especies). Los frutos son pequeos (4 a7 mm de dimetro), tienen una cubierta vellosa y contienencinco semillas que se esparcen en primavera y al principiodel otoo, las cuales son transportadas por el viento y la

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lluvia (Shreve y Wiggins, 1964; Coyle y Roberts, 1975).

Constituyentes fitoqumicos. Los principalescompuestos en la resina de L. tridentata que han sidohasta ahora reportados en la literatura son muy numerosos.Destacan por su mayor contenido en base al peso secodel follaje los lignanos fenlicos, seguidos por lassaponinas, flavonoides, aminocidos y minerales. Elcompuesto ms importante que se encuentra en la resina

de las clulas cercanas a las capas epidermales superiore inferior de las hojas y tallos de L. tridentata es el cidonordihidroguaiartico (NDGA), uno de los antioxidantesmejor conocido (Seigler et al., 1974). Qumicamente sele ha descrito como beta, gamadimetil-alfa, delta-bis (3,4-dihidroxifenil) butano. Se ha determinado que este cidotiene propiedades como antioxidante, antiinflamatorio,citotxica, antimicrobial e inhibidor de enzimas (Mabry etal., 1977; Fernndez, 1979; Brinker, 1993).

Este fuerte antioxidante se presenta en todaslas especies e hbridos de Larrea, habiendo una ligeradiferencia en concentracin entre las razas de ploida en loque se avanza a travs del Desierto Chihuahuense (2.62%)hacia el Sonorense (3.84%) y hacia el Mojave (4.86%),(Gisvold, 1948; Downum et al., 1988). El propsito delNDGA y su derivativo o-quinona es evidentemente unrepelente de herbvoros (Janzen et al., 1977; Greenfieldet al., 1987; Rundel et al., 1994). El ganado no consumenormalmente el follaje de Larrea (Kearney y Pebbles,1951; Zamora, 1988), pero puede hacerlo si la resina es

removida, ya que es una excelente fuente de protena,comparable a la alfalfa (Duisberg, 1952). La concentracinde NDGA es de cerca del 50% de la resina que forma partede un 10 a 15% del peso seco de las hojas (Sakakibaraet al., 1976). Tambin hay ms de 20 flavonoides metilaglyconas que constituyen la otra mitad de la resina. Los

posibles efectos de todos los diferentes flavonoides y otrosconstituyentes son numerosos y variados. Los efectoscombinados de estos constituyentes de L. tridentataapuntan hacia un sinergismo que ampla el efecto delcompuesto activo primario (NDGA), esto sugiere laventaja de usar un extracto de la estructura entera hoja/ramas en comparacin con usar una preparacin de NDGApurificado sintetizado.

Estudios interpoblacionales de L. tridentatarealizados en el Desierto Sonorense revelaron que lasconcentraciones de NDGA encontradas en la resina desus hojas variaron en funcin de la latitud y de la pocadel ao (Downum et al., 1988), as como con factoresecolgicos, ya que la concentracin de NDGA puede versereducida por la contaminacin ambiental provocada porconcentraciones elevadas de ozono (Gonzlez-Coloma etal., 1988).

Propiedades antifngicas in vitro de L.

tridentata. Uno de los primeros trabajos sobre el efectofungicida y/o fungisttico de la resina de gobernadorareporta que al utilizar extractos crudos de cloroformoy etanol los hongos Rhizoctonia solani; Pythium sp. y

Rhizopus nigricansfueron controlados in vitro, tanto conel extracto metanlico como con el clorofrmico; no fueel caso de Fusarium oxysporum, ya que con 1000 ppm decada extracto, este hongo solamente se logr controlar enun 76 y 93%, respectivamente (Fernndez et al., 1979).Posteriormente otros autores han venido corroborando

in vitrolas propiedades antifngicas de la gobernadora, yasea con productos obtenidos con diferentes extractantes, obien con material vegetativo seco y molido. Los resultadosobtenidos por Velsquez (1981), indican que el extractode gobernadora que mejor efecto manifest en estudiosin vitro fue la fraccin etanlica a dosis de 2,000 ppm

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observando un crecimiento nulo a los 15 das despus dela inoculacin del hongo Cytosporinasp., estado asexualdeEutypa armeniacaeagente causal del brazo muerto dela vid; adems inhibi la germinacin de ascosporas deE.armeniacaea la misma dosis, pero con extractos en base aetanol y cloroformo.

Los estudios efectuados por Salazar et al. (1990)mostraron que el polvo de hojas y el extracto en acetona

deL. tridentatatambin inhibieron in vitroel crecimientode Pythium aphanidermatum. En el trabajo realizadopor Vargas-Arispuro et al. (1997) sobre la actividadantiaflatoxignica in vitro de 10 extractos vegetales, sedestaca el efecto del extracto deL. tridentataobtenido condiclorometano, ya que inhibi en 92 y 86% respectivamente,el crecimiento de Aspergillus flavus y A. parasiticus; encambio los extractos metanlicos tuvieron poco efectosobre el crecimiento de ambos hongos. En un ensayorealizado por Lara et al. (1997) se aplic gobernadora enpolvo y extractos obtenidos con acetona y agua para estudiarel efecto inhibidor in vitrode estos productos de Larreasobre Phytium ultimum. Los extractos se adicionaron al2% (v/v) en el medio de cultivo 3P (selectivo a Pythiaceos)antes del vaciado, mientras que el polvo fue adicionado enla proporcin antes mencionada a las cajas de Petri antesdel vaciado. Los resultados de estos autores indican queel polvo y el extracto en acetona inhibieron el crecimientode patgeno, en tanto que el extracto en agua tuvo uncomportamiento similar al testigo. Por su parte, Versteguiet al.(1996) determinaron el efecto de extractos etanlicos

de L. tridentata en el crecimiento de hongos, levadurasy bacterias que afectan la salud de humanos y animales.Sus resultados mostraron que los extractos de gobernadorainhibieron diversos actinomicetos y hongos entre losque destacan: Candida krusei, C. albicans, C. rugosa,Cryptococcus neoformans, C. laurenti y C. albidus, as

como las bacterias Listeria monocytogenes, Clostridiumperfringens, Shigela dysenteriae, Yersinia enterocolticayProteus vulgaris.

Debido a que existen pocos funguicidas comercialesque han sido efectivos en inhibir la germinacin deteliosporas de Tilletia indica, el agente causal delCarbn Karnal del trigo, Rivera-Castaeda et al. (2001),realizaron un trabajo para estudiar el efecto inhibitorio

sobre este hongo de varios extractos de plantas del estadode Sonora. Sus resultados indican que la inhibicin totalin vitrodel hongo ocurri con 500 mg/ml del extracto de

L. tridentataobtenido con diclorometano. Las teliosporastratadas con este extracto no mostraron viabilidad cuandose transfirieron a medio de cultivo fresco, por lo que elextracto de gobernadora mostr su potencial como agentede control de T. Indica. En comparacin, los extractosobtenidos de Chenopodium ambrosioides y Encelia

farinosaslo mostraron ser parcialmente efectivos contraT. indica. Al comparar el efecto de extractos etanlicosde resina de gobernadora obtenida de follaje colectado enlos desiertos Chihuahuense (D.Ch) y Sonorense (D.S.),Balvantn (2001) encontr que el hongo Pythium sp. fuesignificativamente inhibido en su desarrollo micelial, auncon las dosis ms bajas evaluadas, ya que con 500 ppm selogr una inhibicin del 100% con el extracto del D.S.,mientras que con esa misma dosis pero con el extracto delD.Ch. se redujo el crecimiento del hongo en casi un 70%en comparacin con el testigo. En cuanto a los extractosprovenientes del D.Ch. se observ un leve crecimiento del

micelio con 1000 y 2000 ppm, pero a partir de 4000 ppmel hongo fue totalmente inhibido.

Lira-Saldivar et al. (2002) encontraron que losextractos metanlicos hidrosolubles de resina de L.tridentatacolectados a diferentes latitudes (paralelos 24,

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25, 26, 27 y 28) en los D.Ch. y D.S. mostraron claramenteuna accin inhibitoria sobre el crecimiento del hongoF. oxysporum, revelando un marcado efecto diferencialen relacin con la regin geogrfica donde se colect elfollaje de gobernadora, debido a que la mayor inhibicin(90.28%) ocurri con los extractos de latitudes sur delD.S. Una respuesta similar sobre el hongo Pythophthorainfestanscon extractos metanlicos obtenidos a travs deun gradiente latitudinal ha sido reportada por Gamboa-

Alvarado et al. (2003), quienes encontraron diferenciasestadsticas significativas en la inhibicin del patgenocon los extractos de ambos desiertos, siendo ms eficaceslos del D. S. Estos resultados aluden que las condicionesecolgicas donde se desarrollan los arbustos de Larreatienen un efecto en las caractersticas fitoqumicas de laresina y consecuentemente en su accin antifngica. Elefecto fungitxico sobreAlternaria solanide los extractoshidrosolubles etanlico, metanlico y clorofrmicoobtenidos de poblaciones nativas de L. tridentataprovenientes de los D.Ch y D.S. tambin fue consignadopor Lira-Saldivar et al. (2003a). Ellos hallaron que elcrecimiento micelial del hongo fue significativamenteafectado a partir de 2000 y 4000 ppm, pero solamente selogr inhibirlo totalmente con los tres extractos de ambosdesiertos a la dosis de 8000 ppm.

Con base en los avances hasta ahora sealados en

la literatura queda claro que los compuestos fitoqumicospresentes en la resina de gobernadora tienen una potenteaccin antifngica in vitro contra diversos hongos

fitopatgenos de gran importancia econmica, algunosde ellos caracterizados por tener una gran capacidadmetablica como los pertenecientes a los gneros

Aspergillusy Fusarium(Montes-Belmont, 2000). En losresultados antes documentados tambin se advierte queindependientemente de los productos usados (etanol,

metanol, cloroformo, diclorometano, acetona, agua, etc.)para la extraccin de la resina encontrada en las hojas deeste arbusto, la efectividad para inhibir el crecimiento dehongos invariablemente es consistente, lo cual no dejadudas sobre la seguridad de sus propiedades antifngicas.En cuanto a los principios activos encontrados en la resinade Larrea, diversos autores (Brinker, 1993; Gnabre etal.; 1995; Clark, 1999) sealan a los lignanos fenlicos yespecialmente al NDGA que solamente es producido por

esta planta, como el metabolito secundario que confierelas propiedades biocidas de la gobernadora, sin embargo,esto no ha sido plenamente demostrado con hongosfitopatgenos; quedando tambin pendiente la realizacinde trabajos de investigacin para documentar en detalleel modo de accin de los extractos de L. tridentatasobrediversos microorganismos.

Efecto bactericida, nematicida y antiviral de L.

tridentatay sus derivados.Muchas sustancias fenlicasson bactericidas porque reaccionan qumicamente conlos sistemas sensitivos de las enzimas y las vuelvecatalticamente inactivas (Tappel y Marr, 1954). Debidoal efecto inhibidor en numerosos sistemas enzimticos,

L. tridentata y el NDGA tienen un amplio espectrode actividad como agentes antispticos. Los estudioscomparando varios extractos de L. tridentata mostraronque la fraccin de NDGA no era responsable de todala actividad antimicrobiana (Gisvold y Thaker, 1974,Zamora, 1988). La resina de Gobernadora ha probado tenerefectos bactericidas y bacteriostticas a bajas dosis, como

lo demuestra el trabajo de Velsquez (1983) al evaluarin vitro diversas dosis del extracto etanlico contra lasbacterias fitopatgenasErwinia amylovora, E. atrospticay Pseudomonas solanacearum, sus resultados revelaronque la resina de gobernadora presenta un efecto selectivocontra las tres bacterias evaluadas, al no inhibir an a dosis

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de 2000 ppm el desarrollo de E. amylovora, mientras queel crecimiento deE. atrospticafue relativamente mnimo,no as a dosis relativamente bajas (250, 500 y 1000 ppm),adems los extractos de L. tridentata mostraron unaexcelente accin bactericida contra P. solanacearumana la dosis mnima.

En el bien documentado trabajo de Brinker (1993)enfocado a los usos etnobotnicos de L. tridentata se

consigna que los estudios de laboratorio realizados pornumerosos investigadores con microorganismos queatacan a seres humanos, han reportado que mas de 45bacterias son susceptibles a la resina deL. tridentatao susconstituyentes, as como diez levaduras, nueve hongos y tresparsitos intestinales. El efecto de la resina de gobernadoracomo nematicida solo ha sido consignado en pocos casos.Huerta (1986) en su trabajo seal que en pruebas in vitro,la resina etanlica deL. tridentatamostr una inactivacinde los nematodos a los 27 min, mientras que en el testigo(agua) la actividad dur 3.5 h. Recientemente en un trabajo

in vitro con nematodos colectados de suelo infestadodonde se tena sembrado meln, vid y nogal, se comparel efecto de cuatro dosis (1000, 2000, 4000 y 8000 ppm)del extracto etanlico de gobernadora contra el nematicidacomercial Mocap. Los resultados obtenidos por De Anda(2003) reportan un claro efecto nematicida con las dosis de4000 y 8000 ppm, en este trabajo tambin se seala que elefecto de esas dosis resultaron ser estadsticamente igualesque el nematicida utilizado como referencia para compararel efecto del extracto de gobernadora.

Una actividad muy interesante demostrada porciertos constituyentes flavonoides de L. tridentata es elefecto antiviral reportado por los 3-metoxiflavonoides,incluyendo 3-metil-kaempferol, 3,3-dimetil-quercetin, y3,7,3-trimetil-quercetin (Xue et al., 1988). En su estudio

se encontr que estos flavonoides son activos contra losvirus que afectan el RNA, incluyendo polio, coxsackieB2 y rino virus, y tambin contra la estomatitis vesiculary el virus bunya. Las sustancias antes mencionadas sonconsideradas como verdaderos antivirales, ya que afectan lareplicacin de los virus y la iniciacin de la sntesis de RNA(Zamora, 1988). La actividad antiviral de los metabolitosdeL. tridentatatambin ha sido claramente detectada enel trabajo de Gnabre et al. (1995), donde se consigna que

el lignano 3-0-methyl del cido nordihydroguaiareticoaislado de la resina del follaje de la gobernadora tiene unefecto inhibidor en la actividad del virus del SIDA, ya queeste lignano impide que el material gentico de este virusse copie a si mismo, evitando as la replicacin del virus.

Un reporte muy completo sobre las propiedadesantivirales de L. tridentata contra el virus causante delos diferentes tipos de herpes encontrados en humanosha sido presentado por Clark (1999), quien menciona queel extracto de esta planta es 1000 veces mas potente que

las drogas sintticas antivirales. En su trabajo se sealaque cultivos de clulas de los virus causantes de herpesde los tipos HSV-1 y HZV sin extracto de Larreafuerondestruidas en 72 h, mientras que cultivos de clulasconteniendo 10-microgramos/ml del extracto deLarreanofueron afectadas por el virus; los resultados clnicos de esteautor indican que el derivado de gobernadora elimina masrpido el virus del herpes que la droga Zovirax (acyclovir),la cual es especfica para este virus. Otros constituyentesfenlicos aparte de los flavonoides que imitan la actividad

biolgica del NDGA incluyen los lignanos norisoguaiacin,cido dihidroguaiaretico, y cido dihidroguaiareticoparcialmente demetilado. El lignano norisoguaiacindemostr actividad antimicrobiana y antioxidante (Gisvoldy Taker, 1974), as como en el transporte mitocondrial deelectrones e inhibicin enzimtica (Partini et al., 1973). Las

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condiciones de enfermedad causadas por los organismosinhibidos incluyen las siguientes infecciones bacterianas:paratifoidea, ntrax, fiebre escarlata, nocardiosis,neumona libar, infecciones en las heridas, infecciones deltracto respiratorio superior e urinarias y caries. El efectoen los organismos ha sido solamente demostrado in vitro(excepto de Streptococcus pneumoniaetipo II en ratones),as que no es muy difcil de asumir que los extractos de

Larreapuede controlar exitosamente todas las infecciones

arriba mencionadas (Brinker, 1993).

Propiedades deLarrea tridentataobservadas in

vivo.No son muchos los resultados generados in vivoconextractos, hojas o productos derivados de la gobernadora.Estudiando el efecto de residuos deL. tridentata sobre elhongo P. aphanidermatumy su efecto sobre la germinaciny crecimiento de plntulas de frijol, Salazar et al.(1990)descubrieron que la muerte en la preemergencia fue msalta (80 al 100%) en los tratamientos inoculados conlos patgenos, excepto en aquellos donde se adicion

gobernadora, en los cuales el porcentaje de germinacinfue del 100%. Al evaluar la supervivencia de plntulasde tomate trasplantadas en un suelo infestado con lospatgenos R. solani, P. aphanidermatum, P. capsici ycon sus combinaciones, Garca et al.(1997) encontraronun notable efecto en el abatimiento del porcentaje deincidencia de mortandad de plantas de chile inoculadascon esos hongos, lo anterior se observ cuando seadicion gobernadora molida en polvo en proporcin de1% p/p. Estos autores sealan que tratndose de P. capsici,

lograr un abatimiento tan importante en el porcentaje demortandad (de 54% en ausencia de gobernadora a 6.25%en presencia deLarreaal 1%), es prcticamente imposible,sin la aplicacin de fungicidas sistmicos de alto costoeconmico. Con la finalidad de evaluar el efecto de lagobernadora sobre patgenos radicales, Lara et al. (1997)

sembraron bajo condiciones de invernadero semillas defrijol Canario 107 en suelo previamente infestado con losinculos deR. solaniy P. aphanidermatum, al cual se leagreg un polvo a base de hojas y ramas de gobernadoraal 2% p/p. Ellos observaron que la muerte preemergentefue ms alta (80 a 100%) en los tratamientos inoculadoscon los patgenos, excepto en aquellos adicionados congobernadora, en los cuales el porcentaje de germinacinfue del 100%.

El efecto de la gobernadora tambin ha sidoestudiado sobre hongos de almacn productores deaflatoxinas, tal es el caso de Aspergillus flavus y A.

parasiticus. Vargas-Arispuro et al. (1997) en su trabajoencontraron que los mejores resultados se obtuvieron con elextracto deLarrea a 500 ppm obtenido con diclorometano,ya que inhibi en 92 y 86% respectivamente el crecimientode los hongos antes mencionados. En cambio, el extractometanlico estudiado por estos investigadores tuvo pocoefecto sobre el crecimiento de ambos patgenos. La accin

benfica deL. tridentatacontra el ataque de los insectos engranos tambin ha sido documentado por Cortz-Rocha etal.(1993). Ellos consignaron que la gobernadora provocarepelencia en insectos, ya que el gorgojo del frijolZabrotessubfasciatusfue significativamente menos atrado a granosde frijol tipo pinto que se mantuvieron almacenados y quepreviamente haban sido tratados con polvo de hojas yflores deL. tridentata.

Por otro lado, en un trabajo donde se utiliz la

tcnica de solarizacin ms la incorporacin al suelo deun extracto etanlico hidrosoluble deL. tridentataa raznde 20 kg ha-1, Lira-Saldivar et al. (2003c) encontraron quelas races de plantas de chile presentaron un ligero daopor patgenos del suelo (A. alternata, Phytium sp. y R.solani), mientras que en el tratamiento con solarizacin sin

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adicin de extracto etanlico las races de las plantas dechile mostraron un incremento de 134% en la severidaddel dao. En cambio, el suelo no solarizado que tampocorecibi extracto de gobernadora report un incremento de567% en el dao radicular, en comparacin con las plantasde parcelas solarizadas a las que se incorporaron 20 kg ha-1del extracto.

Los estudiosin vivocontra organismos fitopatgenos

ya sea bajo condiciones de invernadero o campo soninsuficientes, sin embargo, todos son consistentes alsealar un claro efecto inhibidor tanto de polvos degobernadora, como de extractos de resina obtenidos condiversos solventes. Esta informacin es bastante limitada,ya que slo se ha investigado la incorporacin al suelo depolvos de hojas de Larreay de un extracto hidrosolubleen polvo, sin embargo, el estudio de polvos humectableso suspensiones acuosas, ya sea asperjados al suelo, oaplicados en el sistema de riego por goteo o aspersin, anteso despus de la siembra para buscar un efecto preventivo

o curativo no ha sido abordado. Trabajos experimentalesenfocados a analizar el efecto de la resina de gobernadoracontra microorganismos fitopatgenos del follaje tampocohan sido documentados.

Poco o nada se conoce en relacin con la poca ydosis de aplicacin, tanto para incorporar el producto alsuelo como para aplicarlo al follaje; si los extractos fueranutilizados para aplicarlos al follaje es importante conocersi actan como pesticidas de contacto o como sistmicos,

y si tienen translocacin basiptala o acroptala. Por lasimplicaciones para el follaje o frutos a cosechar es imperiosoconocer la posibilidad de algn efecto fitotxico. Debido aque es un producto de origen natural vegetal es necesarioestudiar su tiempo de permanencia o degradacin en elsuelo. Seguramente las incgnitas que se plantean desde

el punto de vista del manejo agronmico de los productosderivados de la gobernadora son mas numerosas que lasrespuestas obtenidas hasta el momento, pero la ampliainformacin generada con estudios realizados in vitrosobre una gran diversidad de microorganismos que atacana plantas, animales y humanos, nos da la certeza de la biendocumentada accin biocida deL. tridentata.

Conclusiones

Debido a que este arbusto perenne creceextensivamente en miles de kilmetros cuadrados de laszonas ridas; que no se encuentra amenazado en esosecosistemas, ni se aprovecha en la actualidad, la utilizacinracional de este recurso forestal no maderable se apegaraa la Ley Forestal. Su aprovechamiento controlado sloimplicara cosechar o podar el tercio superior del follaje,esta accin no es detrimental para la planta, si no porel contrario, servira para promoverle un mayor vigory brotacin de las yemas jvenes que posteriormente

produciran nuevas ramas, hojas y ms follaje, el cualpodra aprovecharse cada dos o tres aos. Finalmente, espertinente sealar que los agroqumicos sintticos han sidoefectivos para controlar microorganismos fitopatgenos,sin embargo, a pesar de ser efectivos, su uso continuado orepetido por varias dcadas ha roto el control biolgico quese tena mediante organismos naturales, esto ha ocasionadoapariciones de plagas y enfermedades cada vez masresistentes, efectos indeseables en organismos benficos,as como problemas ambientales y para la salud humana.

Por esta razn, existe una clara necesidad de desarrollarnuevas alternativas de manejo bioracional, sin, o con unareducida cantidad de pesticidas convencionales. Por estarazn, diversas plantas con propiedades biocidas como

Larrea tridentata, pueden representar buenas opcionespotenciales para enfrentar plagas de gran importancia

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econmica, ya que son fuente primordial de fitoqumicosbioactivos, adems son biodegradables, y relativamenteno txicos para humanos, animales y el medio ambiente.En el contexto de tcnicas agrcolas modernas de menorimpacto ambiental orientadas hacia una agriculturasustentable, los extractos de gobernadora representan unposible biopesticida para mltiples usos agropecuarios yforestales.

Agradecimientos. A UC MEXUS y el CONACYT,as como SIREYES-CONACYT. Tambin se agraece aRoberto Gamboa, Franciela Balvantn, Rosario Snchez,Jess Cruz-Blas, Jorge de Anda, Daniel Hernndez,Guillermo Lpez, Luis Villarreal, Josefina Zamora, MaraAnglica Martnez Ortiz y Juana Estela Guerrero Torres,por el apoyo tcnico recibido, as como por permitir el usode materiales y equipo.

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SECCIN I

Biocompuestos con ActividadAntimicrobial.

Captulo 2

A. GONZLEZ-COLOMA1, M. REINA2, B.M. FRAGA2,C.E DAZ2 y R. CABRERA3. 1Centro de CienciasMedioambientales, CSIC, Madrid, Espaa, 2 Institutode Productos Naturales y Agrobiologa, CSIC, Tenerife,

Espaa,3

UDI Fitopatologa, Universidad de La Laguna,Tenerife, Espaa.

Resumen

La proteccin de los cultivos implica la bsquedahistrica de productos defensivos de las plantas frente a lasplagas. Este proceso implica la bsqueda de productos queeventualmente se puedan desarrollar a media-gran escala,que no sean txicos y que sean selectivos. El desarrollo deestos productos es similar al de los frmacos, basado en eldescubrimiento y sntesis de nuevas molculas que actansobre dianas especficas. Sin embargo, a diferencia delos frmacos, los bioplaguicidas se aplican a media-granescala y por tanto para evitar su impacto medioambientaldeben de ser degradables y no pueden presentar riesgo

Bioplaguicidas Naturales para la

Proteccin de CultivosNatural Biopesticides for Crop Protection

toxicolgico en humanos. Adems su produccin debe deser sostenible y barata.

Abstract

Crop protection implies a historical search ofdefensive products obtained from plants to confrontplagues. This process requires a search for products that arenon-toxic and selective that can be produced on a mediumor large scale. The development of these products is similarto that of pharmaceutical products based on the discoveryand synthesis of new molecules that act on specific targets.

But contrary to pharmaceuticals, bioplagicides are appliedon a medium or large scale, and therefore, to avoid anegative environmental impact, they should be degradableand should not present toxicological risk to humans. Theirproduction should also be sustainable and inexpensive.

Introduccin

La necesidad creciente de mtodos alternativosde control de plagas agrcolas respetuosos con elmedioambiente se debe a los efectos negativos de losplaguicidas de sntesis, utilizados masivamente en dcadasanteriores, como la aparicin de resistencias en losorganismos plaga diana, y a las regulaciones cada vez msrestrictivas impuestas por la UE como consecuencia de ladegradacin medioambiental, la prdida de biodiversidad,

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azadiractina rotenona

nicotina


la contaminacin del suelo y el agua y los efectos negativospara la salud pblica. Adems, la necesidad crecientede producir alimentos en ciertas zonas del planeta es unproblema global aadido a los anteriores. El descubrimientode productos naturales bioactivos proporciona un valoraadido a la biodiversidad y alternativas ms productivasa la agricultura, que es la metodologa ms econmica ysostenible de produccin, generando usos alternativos delsuelo y el desarrollo de actividades econmicas sostenibles(Raskin et al., 2002). Los avances tecnolgicos han dadoun gran impulso a la qumica de los productos naturalessin embargo el reto actual requiere un nuevo enfoque en suestudio que incluya el desarrollo y la produccin sosteniblede los mismos (Cordell, 2000).

Actualmente hay un cierto nmero de insecticidasbotnicos comercializados a escala mundial, como elneem (Azadirachta indica), nicotina, rotenona, y ryania.As mismo los plaguicidas botnicos incluyen nematicidas(Chitwood, 2002), fungicidas y nuevos herbicidas (Macas

et al., 2000).

Los bioplaguicidas representan el 3,26% delmercado mundial de plaguicidas, siendo los insecticidas elgrupo ms importante. Un informe del Mercado Europeode Bioplaguicidas (Frost and Sullivan, 2001) revela quela tasa de crecimiento anual es del 10,1%, con tendenciaa aumentar. Se estima que hasta ahora los semioqumicoshan alcanzado slo el 20% de su penetracin potencial enel mercado.

El mercado principal de los bioplaguicidas loconstituye la agricultura ecolgica, cultivos bajo plstico,parques y jardines. Con una media de crecimiento anual del30%, la agricultura ecolgica en la UE constituye uno delos mercados ms dinmicos del sector agrcola, apoyadapor la legislacin comunitaria (Council Regulation No2092/91/EEC del 24 de Junio 1991). La existencia de estemercado en expansin justifica la necesidad de desarrollarnuevos productos mediante la investigacin sistemticade plantas, de hongos e incluso de residuos agrcolas.Los extractos obtenidos debern ser sometidos a ensayos

de actividad para pasar posteriormente al aislamientoe identificacin de las molculas activas. Se debernoptimizar mtodos de cultivo eficaz de aquellas plantasque presenten una actividad de inters. Y para obtenerlos productos finales ser necesario aplicar mtodos deextraccin ambientalmente seguros.

El desarrollo de metodologas de produccinreproducibles y sostenibles son una clara alternativa a lasntesis orgnica a gran escala y debe incluir mtodos de

cultivo en campo y artificial para cubrir un amplio espectrode especies de inters. El aspecto productivo se puedeabordar mediante el cultivo de las especies seleccionadasaplicando las siguientes tcnicas:

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Bioplaguicidas Naturales para la Proteccin de Cultivos

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Cultivo in vitrode races transformadas y plntulas, CSIC

Sistemas aeropnicos, CSIC

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Cultivo aeropnico y cultivo in vitrode racestransformadas en ambiente controlado con el fin depoder producir de forma no destructiva tanto parte areacomo raz en un sistema artificial libre de interferenciasambientales, contribuyendo a la conservacin de la especiey su ecosistema (Martin-Laurent, 1999, 2000; Giacomelli,2002). Estos sistemas permiten obtener metabolitos deforma sostenible (sin destruccin de la planta) de las racesy parte area producidas en esas condiciones, as comomodificar las condiciones de cultivo mediante la inclusinde elicitores qumicos (metil jasmonato) (Garrido, 2003)con el fin de inducir la produccin de bioplaguicidas. Sinembrago, no todas las especies son susceptibles de creceren estos sistemas artificiales.

Adems, el cultivo de especies no comestibles tieneun valor aadido potencialmente mayor que el del cultivode plantas transformadas para aumentar su rendimiento(Raskin et al., 2002), por lo que tambin se debe utilizarel cultivo tradicional o cultivo con sustrato.El potencialde algunos plaguicidas botnicos puede variar entre lotesde produccin. La aplicacin de una metodologa basadaen buenas prcticas agrcolas (GAP) y el establecimientode protocolos de control de calidad del proceso puedencontribuir a resolver este problema. En este sentido es muyimportante partir de material seleccionado qumicamente(quimiotipos) y valorado agronmicamente (adaptacin alcultivo, rendimiento, seleccin estabilidad del quimiotipo,etc).

Fermentacin de microorganismos: Cuando setrata de bioplaguicidas de origen fngico la produccin esms sencilla ya que los metabolitos de inters suelen estaren el medio de cultivo. A nivel experimental se empleanlos agitadores orbitales para llevar a cabo los estudios

qumicos de los extractos. A nivel industrial se procede asu escalamiento en biorreactor.

Impacto medioambiental: As mismo parala extraccin y produccin de estos compuestos sepueden aplicar procesos de extraccin supercrtica condixido de carbono, que constituyen una metodologamedioambientalmente ms limpia que el uso de disolventesorgnicos. Desde el arranque de la utilizacin industrial delos fluidos supercrticos en la dcada de los 70 del siglo

pasado, las aplicaciones de dichos fluidos en diversoscampos tanto de qumica bsica como de tecnologasqumicas no han hecho sino crecer a la par que el inters delos investigadores, inters que se basa en sus posibilidadestodava poco explotadas. Si bien se ha trabajando condiferentes sustancias en estado supercrtico cabe decir que

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el compuesto ms utilizado con diferencia es el dixido decarbono (CO2) debido a sus caractersticas favorables: esinerte, inocuo, barato y fcilmente reciclable. Aunque elcarcter sostenible del CO2es cuestionable cuando procedede fuentes naturales (recuperacin de petrleo terciario), elCO2cumple muchos de los requisitos para ser consideradoun disolvente sostenible (verde) (A European Platformfor Sustainable Chemistry, Cefic 2004) cuando es unsubproducto de las plantas de amoniaco como ocurre conla mayor parte del CO2utilizado hoy.

Una de las reas ms caracterizadas es la de laextraccin con fluidos supercrticos (SFE) (McHugh yKukronis, 1994; Taylor, 1996; Rosa y Meireles, 2005).Entre la gran variedad de sistemas a los que se haaplicado la extraccin con CO2 supercrtico ocupan unlugar destacado las plantas con el objeto de obtener losdenominados aceites esenciales, que son de gran utilidaden industrias como la cosmtica, de alimentacin ofarmacutica. La extraccin con CO2 supercrtico solo o

con la adicin de modificadores (que permiten arrastrar loscomponentes ms polares) es una alternativa con futuropara la extraccin de estos productos naturales (frente a laclsica hidrodestilacin o el uso de disolventes orgnicos)debido a que permite trabajar a temperaturas no muyelevadas, siendo, por ello, menos agresiva con sustanciasque suelen ser muy sensibles a esa variable.

Asimismo, la tcnica permite modular conprecisin la capacidad solvente del CO2 manipulando

las condiciones de presin y temperatura con el fin deenriquecer el extracto en los componentes de inters. Unavez disuelto el soluto, basta una disminucin de presinpara separarlo del disolvente, que pasa al estado gaseoso ypuede ser reciclado. Es posible realizar un fraccionamientoen diversos colectores de los productos extrados mediante

la regulacin de la presin y temperatura de cada uno.No quedan residuos en el sustrato, ni se producenresiduos txicos de disolventes, tan dainos para el medioambiente.

Debe sealarse que una de las facetas quese aprovecha en las aplicaciones industriales de losaceites esenciales es las propiedades antimicrobianas yantiproliferativas que poseen y que ha sido investigadaen algunos extractos obtenidos con CO2supercrtico (p.e.en al ao 2005: Vagi et al., Santoyo et al.; Medina et al.,Zimons et al. y Braga et al.). La extraccin con CO2supercrtico tambin se ha aplicado a matrices formadaspor hongos microscpicos (Cygnarowicz-Provost et al1995, Walker et al., 1999).

Resultados

En el contexto de este problema, nuestros proyectosde investigacin se encuadran en el estudio del potencial

fitoqumico que representa la biodiversidad botnicadel Archipilago Canario y la Pennsula Ibrica. Comoresultado de estos trabajos se han aislado y determinadodiversas sustancias naturales activas como diterpenos,sesquiterpenos y alcaloides, los cuales pueden ser de utilidaden el sector agroqumico y en el mbito de la agriculturaecolgica (insecticidas, repelentes y fungicidas). Estoscompuestos se han obtenido en el estudio de especiesde las familias Lauraceae, Boraginaceae, Asteraceae yLamiaceae. As mismo, estamos valorando la diversidad

qumica y gentica de hongos endfitos asociados aespecies de la laurisilva, as como su potencial agroqumicoy perfiles metabolmicos.

Los resultados obtenidos han puesto de manifiestoel valor aadido de la biodiversidad botnica de las islas

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2 R = Ac

1 R = H

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A

1520

19

18

17

14

13

12

1110

9

8

7 6

54 3

2

1

O

OH

OH

HO

RO

OH

HOOH

O

OH

OH

HO

HOOH

R

3 R = OH, H

5 R = H, H

4 R = OAc, H

6 R = O

16

2015

2

3

HO

R

OH

HO

O

OH

HO

17

11

7

19

18

14

12

10

9

8

6

5

4

1

9

OH

O

HO

H

H

HO

8 R = OH

7 R = H

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1520

19

18

1

1

13

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111

9

8

7 6

54 3

2

1

O

OH

OH

HO

RO

OH

HOOH

10

N

C

O

H

R=

Figura. 1.Compuestos aislados deP. indica

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dado el amplio abanico de aplicaciones potenciales de susrecursos botnicos (Fraga et al., 2001; 2005; Gimnezet al., 2007; Gonzlez-Coloma et al., 2002a; Gonzlez-Coloma et al., 1999; 2002b; 2004a; 2004b; 2006; Reinay Gonzlez-Coloma, 2007; Reina et al2001; 2002; 2006;Rodillaet al, en prensa). Entre las especies que nosotrosestamos estudiando cabe destacar la Persea indica(Lauraceae) y Canariothamnus palmensis (ex Senecio,Asteraceae) por ser dos especies prometedoras en eldesarrollo de bioplaguicidas.

Persea indica(Lauraceae): Es un paleoendemismode la laurisilva canaria del que conocemos el perfilfitoqumico de la parte area y tallos.

Persea indica

Esta especie se caracteriza por su contenido en

diterpenos de esqueleto ryanodano e isoryanodano nicosen la naturaleza con una potente actividad insecticida demecanismo de accin novedoso (receptor de ryanodina)y baja toxicidad en mamferos (Fraga et al., 1997; 2001;Gonzlez-Coloma et al., 1999; 2002). La ryanodina actasobre los receptores de Ca2+del retculo sarcoplsmico de

mamferos, mientras que los ryanodanos que hemos aisladode P. indica tienen una menor toxicidad en mamferos ymayor especificidad por insectos, lo que hace de estoscompuestos candidatos excepcionales para el desarrollode bioplaguicidas.

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Familia deInsectos

Especies deInsectos

FI/SI1(100g/cm

2) Inhibicin del

Crecimiento2(%)

Lepidoptera S. litura 100 26

S. littoralis 100 83

M. fortunata - 25

H. armigera - 43

Coleoptera L. decemlineata 93 -

Homoptera M. persicae 47 -

S. littoralis L. decemlineataCompuesto FR(%)1

(10 g/cm2)

EC50(95% CL)2

(nmol/cm2)FR(%)1

(10 g/cm2)

EC50(95% CL)2

(nmol/cm2)

1 87.54+10.81 0.52 (0.25,1.07) 37.08+13.57 -2 90.84+10.81 0.63 (0.09,4.41) 78.20+18.08 0.57 (0.03,9.77)3 96.93+10.81 3.17 (0.78,13.02) 61.27+11.05 -4 100.00+10.81 0.01 (3.0x10-3,7.0x10-3) 42.244+13.98 -5 85.94+10.81 5.9x10-3(5.7x10-4,0.13) 70.49+14.05 1.87 (0.82,26.30)6 89.11+10.81 1.46 (0.21,10.21) 80.16+13.31 0.22 (0.01,2.88)7 72.87+10.81 3.75 (0.35,38.37) 55.59+13.57 n.a.

8 89.03+10.81 0.44 (0.18,1.12) 74.46+13.03 0.63 (0.12,3.31)9 85.54+10.81 8.48 (2.38,30.44) 29.83+13.57 -10 84.89+10.81 0.93 (0.42,1.96) 54.82+9.42 0.77 (0.25,3.71)

Cuadro 1.Efectos antilaimentarios e inhibidores del crecimiento de extractos etanlicos de P. indicasobre variasespecies de insectos (Gonzlez-Coloma et al., 2002a).

1%FI/%SI= [1-(T/C)]x100, T= consumo/asentamiento de discos tratados y C=consumo/asentamiento de discoscontrol. 2Inhibicin del crecimiento larvario en ensayos de incorporacin en dieta (n=20, 0.1%w/wt).

Cuadro 2.Inhibicin de la alimentacin, (%FI) error estndar, y dosis efectivas (EC50) de los compuestos frente

a larvas L6 de S. littoralisy adultos de L. decemlineataen ensayos de eleccin (Gonzlez-Coloma et al., 1999).

1%FI como en Cuadro 1. 2 Dosis efectiva (EC50, sosis necesaria para producir un 50% de inhibicin de laalimentacin) y lmites de confianza del 95% (inferior, superior).


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Actividad antialimentaria frentea Spodoptera littoralis(extractodeP. indica). CSIC

P. indicaaeropnica, raz P. indicaaeropnica, parte area

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Bioensayos de eleccin conL .decemlineata(los puntos sealan los tratamientos).

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productora de sesquiterpenos tricclicos mayoritariosde esqueleto silfineno (Gonzlez-Coloma et al., 2002b;Reina et al., 2002) de gran inters como insecticidas-antialimentarios por su accin antialimentaria excelentefrente aLeptinotarsa decemlineatay pulgones y su efectosobre receptores GABA (Bloomquist et al., en prensa).

Los compuestos aislados se agrupan en dosseries, sustituidos en C-5 y C-11 y sustituidos en C-5. La

diversidad de estructuras ensayadas y su especificidad deaccin sobreL. decemlineatanos ha permitido establecersus relaciones estructura-actividad (Cuadro 4).

Esta especie se ha adaptado al cultivo aeropnicoproduciendo parte area rica en ryanodanos insecticidasy raz (en estudio) de forma sostenible e independientede las condiciones ambientales. Su cultivo in vitronoes viable. Dados sus requerimientos ambientales no serecomienda su cultivo en campo. Esta especie es candidataa la produccin de extractos estandarizados de partearea y raz para pruebas en condiciones semicomercialesy tiene inters como productora de ryanodanos para

biotransformacin-optimizacin futura. Senecio palmensis (Asteraceae). Especie

endmica canaria distribuida en las islas de Tenerife y LaPalma, creciendo preferentemente en zonas de barrancoscon una amplia distribucin latitudinal. Esta planta es

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Compuesto Substituents Ec50 (nmol/cm )C-3 C-5 C-11 L. decemlineat D. noxia

4 =O -ang H >150 >1508 -OH -ang H 22 >150

11-Acetoxy-5-angeloyloxysilphinen-

onea

=O -ang -Ac 0.8 31

7 =O -tig H 44 3011-Acetoxy-5-

tigloyloxysilphinen-3one

a

=O -tig -Ac 0.17 >120

6 =O -Ac H 2.8 5712

=O

-Ac H 2.4 6511,5-Diacetoxysilphinen-3

onea

=O -Ac -Ac 1.0 100

13 =O -isobut H 3.4 3611-Acetoxy-5-

sobutyryloxysilphinen-one

a

=O -isobut -Ac 0.08 8.0

9 =O =O H 4.8 25Silphinen-3,5,11-trion =O =O =O >100 >200

10 =O -OH H 6 2611 =O -OH H 18 32

11,5-Dihydroxysilphinen-3

onea

=O -OH -OH 4.8 >200

Cuadro 4.Relaciones estructura-actividad antialimentaria de silfinenos (Reina et al., 2002).


Los inhibidores GABA presentan un abanicomuy amplio de aplicaciones potenciales en el campo laagroqumica y de la medicina ya que el complejo GABA/ionoforo de Cl-media la inhibicin de la neurotransmisinen cerebro de mamfero y en msculo de vertebradose invertebrados y es la diana de los insecticidasconvulsionantes (p.e. dieldrin y lindano).

Sin embrago, nunca se han aplicado comoantialimentarios. Por tanto esta especie representa unafuente de bioplaguicidas de inters con el inconveniente deestar protegida por ser un endemismo insular lo que haceimprescindible su produccin sostenible. Esta especie seha adaptado al cultivo aeropnico (parte area y raz) y alcultivoin vitrode races transformadas.

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CIQA UAAAN

Conclusiones

Los Bioplaguicidas de origen botnico y fngicorepresentan una alternativa de control de plagas de bajoimpacto ambiental y alta seguridad alimentaria. Sinembargo, su desarrollo an se puede considerar limitadodebido al coste de produccin. No obstante, la demandade estos productos es creciente. Las plantas y los hongosendfitos son una fuente potencial de bioplaguicidas yaque han evolucionado su arsenal qumico para defenderse

de los herbvoros y/o hongos patgenos y por tanto suestudio qumico biodirigido y la aplicacin de tcnicasde cultivo para la obtencin de los metabolitos de intersrepresentan un paso

104712074 bioplaguicidas y control biologico

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