Ácidos hidroxámicos en cereales y sus efectos sobre áfidos

Abstract

Los cultivos de gramíneas son afectados por áfidos, pues ellos succionan la savia del tejido vegetal, lesionándolo y dejándolo propenso a la infección por bacterias y hongos pаtógenos y porque transmiten virus. El propósito de esta tesis es determinar si los ácidos hidroxámicos cíclicos (Hx) presentes en algunos cereales constituyen un mecanismo de defensa de los cereales contra los áfidos. Se observó que la concentración de los Hx variaba en las diferentes especies y variedades de gramíneas estudiadas. Los Hx no fueron detectados en Hordeum distichum L., mientras que en Zea mays L. la concentración llegổ hasta 8 mmoles/kg de peso húmedo. Se encontró Hx en coleoptilos, hojas y raíces. La mayor concentración se encontró en las hojas, pero no se detectaron en los frutos. Los Hx empiezan a ser detectados en las hojas alrededor de 24 horas después de la germinación, alcanzaron un máximo al cuarto día de edad y luego disminuyeron progresivamente. Al infestar H. distichum, Z. mays, Triticum aestivum y Triticum durum con Metopolophium dirhodum (Walker) o Schizaphis graminum (Rondani) se observó que la reproducción de los áfidos fué menor en aquellas variedades que tenían mayor concentración de Hx. Estas correlaciones se obtuvieron también al infestar plantas de la misma especie pero de edades diferentes. El número de áfidos presentes en cada hoja se correlacionó inversamente con el contenido de Hx en ellas. La concentración de estos compuestos fué mayor en las hojas más nuevas y disminuyó a medida que la hoja envejeció. Esto sugirió que la distribución vertical de S. graminum en las plantas de trigo, estaría relacionada con el contenido de estos compuestos en las hojas. Estos resultados dieron apoyo a la hipótesis que la susceptibilidad de gramíneas a la infestación por áfidos es afectada por la concentración de Hx en la planta. Esta interpretación fue avalada por los resultados obtenidos en ensayos de alimentación de áfidos con dietas artificiales. En estas condiciones el DIMBOA, el Hx más abundante en extractos de maíz y trigo, causó efectos deletéreos sobre M. dirhodumy S. gramínum en concentraciones similares a las encontradas en las plantas. Cuando se alimentaron diversas especies de åfidos con dietas con diferentes concentraciones de DIMB0A, al cabo de 48 horas de iniciado el ensayo, se obtuvo un 50% de sobrevivencia para S. ghamimum y M. dirho dum en dietas con concentraciones 0.4 y 1.5 mM, respectivamente. La sobrevivencia de Rhopalosiphum maidis (Fitchii) no fué afectada por el DIMBOA en concentraciones de hasta 2 mM. Con el propósito de estudiar si el DIMBOA actúa sobre los áfidos como un compuesto repelente o como un compuesto tóxico, se expusieron ninfas de S. graminum a dietas que contenían DIMBOA desde 0 hasta 8 mM por 12 horas y luego se transfirieron a dietas sin DIMBOA. Los porcentajes de mortalidad al cabo de 27 horas fueron 0, 2, 35, 72 y 23% para DIMBOA 0; 2, 4, 6 y.8 mM respectivamente. Las curvas de mortalidad en función del tiempo para DIMBOA 6 y 8 mM fueron parecidas a la de los áfidos sometidos a ayuno. Resultados similares se obtuvieron con DIMBOA-Glc (Glc = glucósido), el Hx presente en los tejidos intactos. Experimentos de alimentación controlados electronicamente mostraron que el DIMBOA disminuyő al tiempo de alimentación de los áfidos. Estos resultados sugirieron que el DIMBOA actuaría contra áfidos de los cereales a través de un efecto predominantemente repelente a concentraciones altas y un efecto predominantemente tóxico en concentraciones bajas.

Cereal aphids damage crops because they extract nutrients from the tissues, injuring the latter them and increasing the susceptibility of the plant to pathogens. The purpose of this thesis is to determine whether hydroxamic acids (Hx( from some cereals are plant resistance factors to aphids. Hx concentration varied in different species and cultivars. Hx were not detected in Hordeum distichum L. In Zea mays L. the concentration may reach up to 8 mmoles/kg of fresh weight. Hx were present in leaves, coleoptiles and roots. Hx were found to be absent from the fruits and became detectable around the second day after germination, reaching a maximum by the fourth day, to decrease afterwards. In infestation experiments of II. distichum, Z. mays, Triticum uestivum and Triticum durum, reproduction of Metopolophium dirhodum (Walker) and Schizaphis graminum (Rondani) was reduced in those plants with a higher content of Hx in their leaves. The number of aphids on the leaves was inversely correlated with the Hx content of the same leaves. These results suggested that susceptibility of gramineae may be affected by the Hx content of the plant. This hypothesis was supported by feeding experiments with aphids reared on artificial diets. DIMBOA, the most abundant Hx in maize and wheat extracts, had deleterious effects on several species of aphids in concentrations similar to those found in plants. Survival and reproduction rates of aphids of M. dirhodum and S. graminum decreased by about 50% in 48 hrs at 0.4 and 1.5 mM DIMBOA, respectively. Survival of Rhopalosiphum maidis (Fitchii) was not affected by up to 2 mM DIMBOA. To determine whether DIMBOA acted as a toxicant or as a feeding deterrent, S. graminum nymphs were exposed to diets with 0 to 8 mM DIMBOA for 12 hours. The aphids were then transfered to diets without DIMBOA. Nymph mortality after 27 hours was 0, 2, 35, 72 and 23% for DIMBOA 0, 2, 4, 6 and 8 mM DIMBOA, respectively. Mortality curves for 6 and 8 mM DIMBOA were similar to those of aphids subjected to fasting. Similar results were obtained for DIMBOA-Glc (Glc = glycosyl), the Hx present in intact tissues. Electronically monitored experiments showed that the presence of DIMBOA decreased mean diet ingestion time. These results suggest that Hx at higher concentrations acts predominantly as feeding deterrents. At lower concentrations the compounds would be ingested causing toxic effects.