Biopesticida

Un biopesticida es una sustancia u organismo biológico que daña, mata o repele organismos considerados plagas. La intervención de manejo biológico de plagas involucra relaciones depredadoras, parasitarias o químicas.

Se obtienen de organismos que incluyen plantas, bacterias y otros microbios, hongos, nematodos, etc. Son componentes de programas de manejo integrado de plagas (MIP) y han recibido mucha atención práctica como sustitutos de los productos químicos sintéticos para la protección de plantas (PPP).

Definiciones

La Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. afirma que los biopesticidas "son ciertos tipos de pesticidas derivados de materiales naturales como animales, plantas, bacterias y ciertos minerales, y actualmente, hay 299 ingredientes activos de biopesticidas registrados y 1401 biopesticidas activos". registros de productos." La EPA también establece que los biopesticidas "incluyen sustancias naturales que controlan plagas (pesticidas bioquímicos), microorganismos que controlan plagas (pesticidas microbianos) y sustancias pesticidas producidas por plantas que contienen material genético añadido (protectores incorporados en plantas) o PIP". 34;.

La Agencia Europea de Medio Ambiente define un biopesticida como “un pesticida elaborado a partir de fuentes biológicas, es decir, de toxinas que se producen de forma natural. - agentes biológicos naturales utilizados para matar plagas provocando efectos biológicos específicos en lugar de inducir envenenamiento químico”. Además, la EEA define un biopesticida como un pesticida en el que “el ingrediente activo es un virus, hongo o bacteria, o un producto natural derivado de una fuente vegetal. El mecanismo de acción de un bioplaguicida se basa en efectos biológicos específicos y no en venenos químicos”.

Tipos

Los biopesticidas generalmente no tienen ninguna función conocida en la fotosíntesis, el crecimiento u otros aspectos básicos de la fisiología de las plantas. Muchos compuestos químicos producidos por las plantas las protegen de las plagas; se les llama antialimentarios. Estos materiales son biodegradables y renovables, lo que puede resultar económico para un uso práctico. Los sistemas de agricultura orgánica adoptan este enfoque para el control de plagas.

Los biopesticidas se pueden clasificar así:

• Los plaguicidas microbianos consisten en bacterias, hongos entomopatogénicos o virus (y a veces incluye los metabolitos que producen bacterias o hongos). Los nematodos entomopatogénicos pueden clasificarse como plaguicidas microbianos, aunque sean multicelulares.
• Productos químicos derivados de biotecnología. Cuatro grupos están en uso comercial: pirethrum, rotenona, aceite de neem y varios aceites esenciales son sustancias naturales que controlan (o monitorean en el caso de feromonas) plagas y enfermedades microbianas.
• Los protectores incorporados a las plantas incorporan material genético de otras especies (PIP)i.e. Cultivos GM). Su uso es polémico, especialmente en los países europeos.
• Los plaguicidas RNAi, algunos de los cuales son tópicos y algunos de los cuales son absorbidos por el cultivo.

Interferencia de ARN

La interferencia de ARN está en estudio para su uso en insecticidas en aerosol (insecticidas de ARNi) por parte de empresas como Syngenta y Bayer. Estos aerosoles no modifican el genoma de la planta objetivo. El ARN se puede modificar para mantener su eficacia a medida que las especies objetivo evolucionan para tolerar el original. El ARN es una molécula relativamente frágil que generalmente se degrada a los pocos días o semanas de su aplicación. Monsanto estimó que los costos serían del orden de 5 dólares por acre.

RNAi se ha utilizado para atacar las malezas que toleran Roundup. El ARNi se puede mezclar con un surfactante de silicona que permite que las moléculas de ARN entren en los orificios de intercambio de aire en la superficie de la planta. Esto alteró el gen de la tolerancia el tiempo suficiente para permitir que el herbicida actuara. Esta estrategia permitiría el uso continuo de herbicidas a base de glifosato.

Se pueden fabricar con suficiente precisión para apuntar a especies de insectos específicas. Monsanto está desarrollando un spray de ARN para matar los escarabajos de la patata de Colorado. Un desafío es lograr que permanezca en la planta durante una semana, incluso si está lloviendo. El escarabajo de la patata se ha vuelto resistente a más de 60 insecticidas convencionales.

Monsanto presionó a la EPA de EE. UU. para que eximiera a los productos pesticidas de ARNi de cualquier regulación específica (más allá de las que se aplican a todos los pesticidas) y estuvieran exentos de pruebas ambientales de toxicidad, alergenicidad y residuos en roedores. En 2014, un grupo asesor de la EPA encontró poca evidencia de que el consumo de ARN suponga un riesgo para las personas.

Sin embargo, en 2012, la Fundación Australiana de Alimentos Seguros afirmó que el activador de ARN diseñado para cambiar el contenido de almidón del trigo podría interferir con el gen de una enzima hepática humana. Los partidarios respondieron que el ARN no parece sobrevivir a la saliva humana ni a los ácidos del estómago. El Consejo Asesor Nacional de Abejas de EE. UU. dijo a la EPA que el uso de ARNi pondría a los sistemas naturales en "el epitome del riesgo". Los apicultores advirtieron que los polinizadores podrían verse perjudicados por efectos no deseados y que los genomas de muchos insectos aún están indeterminados. Otros riesgos no evaluados incluyen los ecológicos (dada la necesidad de una presencia sostenida de herbicidas) y la posible deriva del ARN a través de los límites de las especies.

Monsanto invirtió en varias empresas por su experiencia en ARN, incluida Beeologics (para el ARN que mata un ácaro parásito que infesta las colmenas y para la tecnología de fabricación) y Preceres (recubrimientos lipídicos de nanopartículas) y tecnología autorizada de Alnylam y Tekmira. En 2012, Syngenta adquirió Devgen, un socio europeo de ARN. Startup Forest Innovations está investigando el ARNi como una solución a la enfermedad del enverdecimiento de los cítricos que en 2014 provocó que el 22 por ciento de las naranjas en Florida se cayeran de los árboles.

Micopesticida

Los micopesticidas incluyen hongos y componentes de células de hongos. Se han evaluado propágulos como conidios, blastosporas, clamidosporas, oosporas y zigosporas, junto con mezclas de enzimas hidrolíticas. Las principales áreas de investigación son el papel de las enzimas hidrolíticas, especialmente las quitinasas, en el proceso de destrucción, y el posible uso de inhibidores de la síntesis de quitina.

Nanotecnología

Se ha demostrado que la encapsulación de algunos compuestos biológicos en sistemas de nanopartículas mejora su eficacia contra las plagas, reduce su toxicidad para las personas y el medio ambiente y disminuye las pérdidas causadas por el deterioro físico (como la volatilización y la lixiviación). Por lo tanto, la nanotecnología puede ayudar en la creación de biopesticidas menos tóxicos con perfiles de seguridad aceptables, mayor estabilidad del agente activo, mayor eficacia contra las plagas previstas y mayor aceptación por parte del usuario final. El aceite de neem (Azadirachta indica) puede protegerse eficazmente de una degradación rápida mediante el uso de nanopartículas, lo que proporciona una acción más sostenida sobre las plagas previstas. Los polímeros biodegradables utilizados en este tipo de formulación permiten la administración continua del ingrediente activo sin dañar el medio ambiente. Debido a que actualmente falta una comprensión amplia sobre los factores de evaluación de riesgos y la subsiguiente toxicidad de las nanopartículas hacia los componentes de los agroecosistemas después de su liberación al medio ambiente, las investigaciones futuras deben centrarse en formas de evitar los riesgos asociados con el uso de nanopartículas.

Ejemplos

Bacillus thuringiensis es una bacteria capaz de causar enfermedades de Lepidoptera, Coleoptera y Diptera. La toxina de B. thuringiensis (toxina Bt) se ha incorporado directamente a las plantas mediante ingeniería genética. Los fabricantes de toxinas Bt afirman que tiene poco efecto sobre otros organismos y que es más respetuosa con el medio ambiente que los pesticidas sintéticos.

Otros agentes de control microbiano incluyen productos basados en:

• hongos entomopatogénicospor ejemplo, Beauveria bassiana, Isaria fumosorosea, Lecanicillium y Metarhizium spp.),
• agentes de control de enfermedades vegetales: incluyen los hongos Trichoderma spp. and Ampelomyces quisqualis (un hiperparasito de la uva en polvo). Los agentes bacterianos incluyen Bacillus subtilis y Streptomyces lydicus usada para controlar patógenos vegetales.
• nematodos beneficiosos atacando insectos (e.g. Steinernema feltiae) o pelucas (e.g. Phasmarhabditis hermaphrodita)
• virus entomopatogénicosPor ejemplo.. Cydia pomonella granulovirus).
• hierbas y roedores han sido controlados con agentes microbianos.

Se han utilizado como biopesticidas diversos organismos y extractos de animales, hongos y plantas. Los productos de esta categoría incluyen:

• Feromonas de insectos y otros semiquímicos
• Productos de fermentación como Spinosad (lactona macrocíclica)
• Chitosan: una planta en presencia de este producto induce naturalmente la resistencia sistémica (ISR) para permitir que la planta se defienda contra enfermedades, patógenos y plagas.
• Los biopecidas pueden incluir productos naturales derivados de plantas, que incluyen alcaloides, terpenoides, fenólicos y otros productos químicos secundarios. Los aceites vegetales como el aceite de canola tienen propiedades pesticidas. Los productos basados en extractos de plantas como el ajo ya se han registrado en la UE y en otros lugares.

Aplicaciones

Agentes microbianos, el control efectivo requiere una formulación y aplicación adecuadas.

Los biopesticidas se han establecido en una variedad de cultivos para su uso contra enfermedades de los cultivos. Por ejemplo, los biopesticidas ayudan a controlar las enfermedades del mildiú. Sus beneficios incluyen: un intervalo previo a la cosecha de 0 días (ver: límite máximo de residuos), éxito bajo presión de enfermedades de moderada a severa y la capacidad de usarlo como mezcla en tanque o en un programa de rotación con otros fungicidas. Debido a que algunos estudios de mercado estiman que hasta el 20% de las ventas mundiales de fungicidas están dirigidas a enfermedades del mildiú, la integración de biofungicidas en la producción de uva tiene beneficios sustanciales al extender la vida útil de otros fungicidas, especialmente aquellos en la categoría de riesgo reducido.

Un área de crecimiento importante para los biopesticidas es el área de tratamientos de semillas y enmiendas del suelo. Los tratamientos de semillas fungicidas y biofungicidas se utilizan para controlar los hongos patógenos transmitidos por el suelo que causan pudrición de las semillas, pudrición de las raíces y plagas de las plántulas. También se pueden utilizar para controlar hongos patógenos internos transmitidos por las semillas, así como hongos patógenos en la superficie de las semillas. Muchos productos biofungicidas muestran capacidades para estimular la defensa de la planta huésped y otros procesos fisiológicos que pueden hacer que los cultivos tratados sean más resistentes al estrés.

Desventajas

• Alta especificidad: que puede requerir una identificación exacta de la plaga/patógeno y el uso de múltiples productos utilizados; aunque esto también puede ser una ventaja en que el biopestcida es menos probable que dañe a las especies no buscadas
• Velocidad de acción lenta (por lo que no son adecuados si un brote de plaga es una amenaza inmediata)
• Rendimiento variable debido a las influencias de varios factores (ya que algunos biopecidas son organismos vivos, que provocan el control de plagas/patógeno multiplicando dentro o cerca el plaga/patógeno objetivo)
• Los organismos vivos evolucionan y aumentan su tolerancia al control. Si la población objetivo no es exterminada o incapaz de reintroducción, la población sobreviviente puede adquirir tolerancia a cualquier presión que pueda soportar, lo que da lugar a una carrera de armamentos evolutiva.
• Consecuencias no deseadas: Estudios han encontrado biopesticidas de amplio espectro que tienen riesgos letales y no letales para los polinizadores nativos no metageneros tales como Melipona quadrifasciata en Brasil.

Investigación de mercado

Se pronosticaba que el mercado de productos biológicos agrícolas alcanzaría los 19.500 millones de dólares en 2031.