Análisis y abstracción de información

1. Resistencia de insectos a cultivos
transgénicos con propiedades
insecticidas.
Gracias a los avances realizados por la biotecnología en la actualidad, existen ya formas
de erradicar con las plagas que amenazan las producciones agrícolas tan necesarias para
el entorno mundial actual, una de esas formas, y de las más innovadoras es la de la creación
de nuevas especies vegetales que poseen propiedades insecticidas con las cuales se
puede erradicar las plagas potenciales sin causar efectos negativos al ambiente.
Con la futura investigación se busca poder conocer los factores que poseen los insectos
para poder resistir a las propiedades insecticidas de los cultivos BT y así poder hacerlas
mejoras necesarias en caso que se pueda realizar.
OBJETIVOS GENERALES Y ESPECÍFICOS DEL ANTEPROYECTO DE
INVESTIGACIÓN.
Objetivo general: Determinar los factores de resistencia de los insectos a los cultivos BT.
Objetivos específicos:
Conocer la capacidad de resistencia de los insectos.
Conocer factores que hacen a los insectos resistentes al BT.
Determinar la eficacia de los cultivos BT contra los insectos.
Determinar fallos en la resistencia de los insectos a los cultivos BT.
Encontrar posibles mejoras para que los cultivos BT puedan erradicar a los insectos.

2. DISEÑO DEL PLAN DE TRABAJO

3. Fuentes primarias
V. Trumper, E. (14 de Enero de 2015). ResearchGate. Obtenido de
https://www.researchgate.net/publication/270823021_Resistencia_de_i
nsectos_a_cultivos_transgenicos_con_propiedades_insecticidas_Teoria
_estado_del_arte_y_desafios_para_la_Republica_Argentina
Álvarez Gil, M. ( 2 de Abril-Junio, de 2015). redalyc.org. Obtenido de
http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=193239249015
Cortez Madrigal, H. ( Enero-Abril de 2010). redalyc.org. Obtenido de
http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=85716706002
Gutiérrez Galeano, D., Ruiz Medrano, R., & Xoconostle Cázares, B. (13 de
Mayo de 2015). CONACYT. Obtenido de
https://www.conacyt.gob.mx/cibiogem/images/cibiogem/comunicacion/pu
blicaciones/Estado-actual-de-los-cultivos.pdf
Ibarra, J. E., & Del Rincón-Castro, M. C. ( 3 de Octubre de 2015).
redalyc.org. Obtenido de
http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=41648311002
Mentaberry, A. (2011). ResearchGate. Obtenido de
https://www.researchgate.net/profile/Alejandro_Mentaberry/publicati
on/265634479_Resistencia_a_insectos_y_nematodos/links/574db18908ae0
61b3303813f/Resistencia-a-insectos-y-nematodos.pdf
Mohammad H. , B., & Garza-Almanza, V. (Enero–Febrero de 2007). UACJ RI
Revistas Electrónicas. Obtenido de
http://erevistas.uacj.mx/ojs/index.php/culcyt/article/view/460/439
Fuentes secundarias
IRAC Argentina. (s.f.). Obtenido de http://irac-
argentina.org/resistencia-a-insectos/
mxsintransgenicos.tumblr.com. (24 de Junio de 2013). Obtenido de
https://78.media.tumblr.com/69d3df7d8581aa774d59f74a009e6b5a/tumblr
_inline_mox2lqrQ9w1qz4rgp.jpg
TodoAgro.com.ar. (3 de Noviembre de 2014). Obtenido de
http://www.todoagro.com.ar/noticias/nota.asp?nid=29448

4. MARCO TEÓRICO
ANTECEDENTES
La historia de la agricultura ha demostrado que los artrópodos plaga pueden desarrollar, tarde o temprano y a
través de un proceso micro-evolutivo, la capacidad para tolerar las restricciones biológicas de toda táctica de
manejo que les imponga una presión selectiva elevada y uniforme por períodos prolongados de tiempo. La
resistencia habilita a los artrópodos a superar las prácticas de control, a través de cambios de comportamiento,
de desarrollo o de procesos bioquímicos (Onstad, 2014a)
Entre las herramientas que integran la paleta disponible para diseñar estrategias de manejo de plagas, los
cultivos Bt son uno de los que ejercen mayor presión selectiva y, por lo tanto, se encuentra entre los insumos
que tienen mayor probabilidad de generar resistencia. ( V. Trumper, 2015)
La primera con-secuencia directa de esta evolución de resistencia es la disminución de su efectividad en el
manejo de la plaga blanco. En 2013, la superficie sembrada con cultivos portadores de la toxina Bt (eventos
individuales o apilados) a nivel mundial llegó a las 75 millones de hectáreas (ISAAA, 2014), mientras que en la
Argentina, en la campaña 2012/2013/14, se alcanzaron entre 3,5 y 4 millones ha, representadas principalmente
(entre 85% y 98%, período 2000-2011) por maíz Bt (ArgenBio, 2014).
En consecuencia, es claro el impacto que la resistencia puede provocar en la producción. Desde una perspectiva
ambiental, la resistencia de plagas representa la erosión de un bien común, un recurso natural no renovable
que merece valoración: la susceptibilidad de las plagas a las toxinas Bt (Bourguet et al., 2005).
El control de insectos plaga es muy importante en la agricultura, no sólo por la razón obvia de que los insectos
se alimentan de los cultivos, sino además porque son vectores de importantes enfermedades causadas por
virus, bacterias, protozoarios y hongos. De manera generalizada, los insectos se controlan con la aplicación de
sustancias químicas, potencialmente tóxicas para otros insectos no blanco, animales y humanos. Una
herramienta de control biológico la constituye el uso de la bacteria Bacillus thuringiensis, una bacteria que vive
normalmente en el suelo y que al esporular produce una proteína en grandes cantidades que llega a formar un
cristal geométrico. La proteína principal de este cristal se llama delta-endotoxina, también conocida como
proteí- na Cry o Cyt. Existen diferentes clases de toxinas, que se han clasificado en función del tipo de insecto
que controlan, de tal forma que existen toxinas contra lepidópteros (mariposas), coleópteros (escarabajos),
dípteros (mosquitos), himenópteros (hormigas), ácaros, nemátodos, gusanos planos y protozoarios. Las
proteínas son ingeridas por las larvas de los insectos al alimentarse de la planta; estos insectos tienen un
intestino medio alcalino, lo que favorece la solubilización del cris tal y su procesamiento. Las proteínas Cry se
adhieren al epitelio intestinal del insecto de forma cooperativa, de manera que ocho proteínas forman un anillo,
creando un poro en el intestino. El contenido alcalino del intestino se vierte a la hemolinfa del insecto, causando
un daño irreversible. El insecto muere por el cambio brusco de pH en su hemolinfa y por una infección
generalizada al reproducirse la bacteria Bt y otras bacterias de su flora intestinal
Sin embargo, a pesar de las bondades y la eficacia de esta proteína insecticida, también presenta algunas
limitaciones. Esta estrategia se basa en el uso de un solo gen, cuya acción está sometida a la presión de
selección como cualquier otro gen de un organismo vivo. La expo sición de un insecto a una toxina, conocida
como presión selectiva, induce la potencial generación de resistencia en la plaga, evento descrito por Darwin
como la carrera presa-depredador. Sin embargo, la variabilidad en las toxinas Bt podrían permitir la rotación
del uso de éstas para retrasar la potencial generación de resistencia. Adicionalmente, un manejo responsable

5. de la tecnología que incluya el uso de refugios para insectos, los cuales no estén sujetos a la presión y que
contribuyan a diluir sus genes no retados con la toxina con las poblaciones en contacto a la presión de selección,
permitirá aprovechar al máximo sus beneficios. Las plantas genéticamente modificadas que expresan la
proteína insecticida de Bacilus thuringiensis ya se usan comercialmente y parten del principio de que el gen
aislado de la bacteria puede expresarse en la planta en los niveles adecuados como para controlar a su insecto
blanco. A pesar de esta aseveración, es importante considerar pruebas experimentales para comprobar la
capacidad de las plantas de controlar insectos en áreas agrícolas antes de ser utilizados comercialmente, sobre
todo en aquellas áreas donde el uso indiscriminado de insecticidas químicos ha retado a las poblaciones plaga,
generando insectos con diversos mecanismos de resistencia, que pueden incidir en una posible resistencia a
insecticidas proteicos como el de Bt. Es importante destacar que las proteínas Cry son muy específicas para
determinadas especies de insectos, siendo completamente inocuas para otros animales, incluyendo el humano,
debido a que nuestro estómago es ácido (contrario al pH alcalino del insecto), lo que causa la ruptura de la
proteína Bt en numerosos sitios y la inactiva irreversiblemente. (Gutiérrez Galeano, Ruiz Medrano, &
Xoconostle Cázares, 2015)
La bacteria B. thuringiensis fue descubierta en 1901 por Shigetane Ishiwata, causando mortalidad a las colonias
del gusano de seda. Posteriormente, en 1915, otra cepa fue aislada por Ernst Berliner a partir de larvas de
Ephestia kuhniella, provenientes de la provincia alemana de Thüringen (Turingia), quien la clasificó como una
nueva especie: Bacillus thuringiensis. La bacteria se utilizó como agente de control de plagas a principios de los
años treinta, pero fue relegada, primero por el surgimiento de la Segunda Guerra Mundial y luego por el
advenimiento de los insecticidas químicos. Fue hasta los años cincuenta cuando Edward Steinhaus reinició su
estudio, comprobando su gran potencial como agente de control de plagas, y promoviendo su desarrollo
industrial y comercial como bioinsecticida (Beegle & Yamamoto, 1992).
HISTORIA DE LA RESISTENCIA EN INSECTOS
Si bien el primer caso de resistencia fue reportado hace 100 años, el tema comenzó a preocupar recién a finales
de la década del ´40 cuando se detectaron moscas resistentes a DDT. A partir de ese momento, con la
introducción de cada nuevo insecticida (ciclodienos, organofosforados, carbamatos, piretroides, Bacillus
thuringiensis, etc) la resistencia ha tardado entre 2 y 20 años en evolucionar.
EVOLUCIÓN DE LA RESISTENCIA EN INSECTOS
La selección natural permite a algunos insectos pre-adaptados con genes de resistencia sobrevivir a las
aplicaciones de insecticidas y pasar esa característica a su descendencia.
A través de la aplicación continua de insecticidas con el mismo modo de acción (MdA), la selección de los
individuos resistentes continúa por lo que la proporción de insectos resistentes en la población aumenta,
mientras que los individuos susceptibles son eliminados por el insecticida. Bajo esta permanente presión de
selección los insectos resistentes superan en número a los susceptibles y el insecticida se torna ineficaz. La
velocidad con que se desarrolla la resistencia depende de varios factores como la rapidez con que los insectos
se reproducen, la migración y el rango de hospederos de la plaga, la disponibilidad de poblaciones susceptibles
cercanas, la persistencia y la especificidad del producto fitosanitario y la tasa de aplicaciones (momento y
número de aplicaciones).
(IRAC Argentina, s.f.)

6. Los antecedentes sobre el desarrollo de resistencia a insecticidas indican que si una población de la plaga se
expone en forma continua a un insecticida, la plasticidad genética de la población eventualmente permitirá que
algunos pocos individuos resistentes se seleccionen a través de las generaciones, para posteriormente
conformar una población de individuos resistentes.
(Ibarra & Del Rincón-Castro, 2015)
Los resultados de estos monitoreos, tanto en nuestro país como en otros donde se siembran cultivos Bt, indican
que en ningún caso se ha desarrollado resistencia por parte de las poblaciones de las plagas en el campo en
forma espontánea. Sin embargo, recientemente se detectó desarrollo de resistencia en el campo en un maíz
Bt invulnerable al gusano de la raíz (coleóptero) en Estados Unidos, bajo condiciones de campo (Gassmann,
Petzold-Maxell, Keweshan & Dumbar, 2011).
Países con pobres prácticas de manejo de plagas se beneficiaron más de la reducción en la pérdida de
producciones, mientras que otros países se beneficiaron más de la reducción de costos en términos generales
(Finger et al., 2011)
Uno de los incrementos más notables en producción fue reportado en algodón Bt en la India, con hasta 150%
de aumento en la productividad del cultivo GM. En KwaZulu-Natal, Sudáfrica, pequeños agricultores. También
reportaron beneficios de la siembra y cosecha de algodón Bt con incrementos en la producción del 56 al 85%
en el periodo comprendido entre 1998-2001 (Carpenter, 2010).
En China se reportó un incremento del 6 a 9% en la productividad de arroz GM resistente a insectos comparado
con el arroz convencional (Huang et al., 2005).
Asimismo, la adopción de algodón Bt en México representó incrementos del 29% en la producción en
comparación con las variedades convencionales en el año 2000 (Traxler y Godoy-Avila, 2004).
Este mismo cultivo significó en promedio 34% más en producción de semillas en Argentina en los años 2000-
2001 (Qaim et al., 2003).
En términos generales, en el año 2008 la producción de los 4 principales cultivos en el mundo aumentaron 29.6
millones de toneladas métricas (10.1 millones de toneladas de soya, 17.1 millones de toneladas de maíz, 0.6
millones de canola y 1.8 millones de toneladas de algodón), gracias a la siembra de cultivos GM. De no ser por
la adopción de estos cultivos, hubiese sido necesario la siembra adicional de 10.5 millones de hectáreas para
alcanzar la misma producción con cultivos convencionales, contribuyendo de esta forma a un aumento
considerable en la productividad global de alimentos (Brookes yBarfoot, 2010).
Se detectó resistencia del tomate silvestre Solanum lycopersicum var. Cerasiforme hacia Bactericera cockerelli,
Liriomyza spp. y complejo de áfidos (Aphididae). La resistencia a esas plagas fue también manifestada, aunque
en menor grado, en los injertos de tomate sobre su pariente silvestre, de manera que la técnica de injerto
puede ser una importante herramienta en el manejo de plagas del cultivo del tomate. (Cortez Madrigal, 2010)
Los primeros cultivos Bt con incorporación de una sola toxina, comenzaron a sembrarse comercialmente en
1996. El primer exponente de la segunda generación de cultivos combinando dos genes Bt, fue algodón,
aprobado en 2002 en Australia y EE.UU. y lanzado comercialmente en 2003. En el caso del cultivo de maíz, los
primeros materiales con dos genes piramidados recibieron aprobación completa en EE.UU. en 2010. En
Argentina, el primer híbrido de maíz piramidado con más de un gen Bt también se aprobó en 2010, y desde

7. entonces se aprobaron seis eventos y combinaciones de eventos adicionales para su siembra, consumo y
comercialización (TodoAgro.com.ar, 2014)
• Resistencia de los insectos a los bioinsecticidas
- Los genes de resistencia están presentes en el pool genético de las poblaciones afectadas; se ha reportado
aparición localizada de resistencia al uso de Bt como insecticida convencional.
- El mecanismo de resistencia actúa a través de la pérdida o modificación de los receptores Bt en la membrana
intestinal; generalmente se expresa en forma de mutaciones recesivas o semidominantes.
• Estrategias para el manejo de resistencia a Bt
- Uso de combinaciones múltiples de genes cry
- Combinaciones de genes cry con otros genes insecticidas - Uso de promotores inducibles o tejido-específicos
- Uso de refugios espaciales o temporales - Combinación altos nivel de expresión de proteínas Cry con refugios
espaciales (Mentaberry, 2011)
En los últimos años se han intensificado las investigaciones relacionadas con el entendimiento de los tipos y
mecanismos de defensa de las plantas, en especial, ante los herbívoros artrópodos, pues en la agricultura
moderna, la resistencia de la planta huésped es un componente integral en el control de las plagas de
artrópodos en los programas de manejo integrado de plagas (MIP) (DWalters, ANewton, G Lyon, 2007)
Ante la gran capacidad de adaptación que los artrópodos evidencian, es indispensable diseñar estrategias de
manejo de resistencia a cultivos Bt sobre la base del conocimiento, tanto de la biología de la plaga blanco como
de las características de la variedad Bt involucrada. La estrategia AD-R ha demostrado su robustez, y su
complementación con el uso de combinaciones de genes que codifican la síntesis de dos o más toxinas con
diferentes sitios de acción, ofrece perspectivas promisorias. Sin embargo, la incertidumbre sobre algunos
factores clave en el cambio de frecuencia de alelos resistentes, sumada al incumplimiento de los su-puestos de
la estrategia AD-R, dificultan el manejo de la resistencia de plagas. La corrección de estas falencias y el anclaje
consecuente de las decisiones regulatorias, constituyen los desafíos para la República Argentina. En el diseño
de una sólida estrategia de manejo de la resistencia de plagas a cultivos Bt, se deberían considerar un conjunto
de aspectos, incluyendo la bio-ecología de la plaga, las propiedades de las toxinas Bt, los patrones espaciales y
geográficos de adopción de los cultivos Bt, el monitoreo de la susceptibilidad de las plagas blanco, y la
comunicación fluida entre agricultores, extensionistas y profesionales de la industria y el sector público
(Macintosh, 2009). No obstante, como corolario de esta revisión, es oportuno señalar que los problemas de
resistencia de plagas surgen, en primera instancia, como consecuencia de la reducción del manejo de plagas a
esquemas de control apoyados en una única herramienta. (Trumper , 2014)
Ante la gran capacidad de adaptación que han demostrado los artrópodos, es indispensable diseñar estrategias
de manejo de resistencia a cultivos Bt sobre la base del conocimiento tanto de la biología de la plaga blanco
como de las características de la variedad Bt involucrada. La estrategia AD-R ha demostrado su robustez, y su
complementación con el uso de combinaciones de genes que codifican la síntesis de dos o más toxinas con
diferentes sitios de acción, ofrece perspectivas promisorias. Sin embargo, la incertidumbre sobre algunos
factores clave en el cambio de frecuencia de alelos resistentes, sumada al incumplimiento de los principios de
la estrategia AD-R, dificultan el manejo de la resistencia de plagas. (TodoAgro.com.ar, 2014)

8. El fenómeno de la resistencia, es decir, el desarrollo de la resistencia de los artrópodos a los plaguicidas tuvo
un inicio y un progreso paulatino desde el inicio del siglo XX. Sin embargo, la selección de la presión ocasionada
por la presencia de, por la primavera vez, unos compuestos orgánicos sintéticos (con el aparición de DDT
durante la Segunda Guerra Mundial) en el ambiente con una capacidad extraordinaria de devastar y aniquilar
a los organismos blanco, provocó que aquellos individuos que por la virtud de su potencial genética,
comportamental, o morfológica poseían la capacidad de contrarrestar el impacto severo de estos plaguicidas,
escaparan el efecto nocivo de estos venenos y por ende desarrollar resistencia a estos venenos sintéticos de
manera rápida y sin precedente. El problema de la resistencia ha ocasionado pérdidas tanto económico
(búsqueda de los plaguicidas de mayor potencia y usualmente más cara), como humano, ya que la mayoría de
los países pobres (por ejemplo en África) no cuentan con los recursos económicos suficientes para adquirir las
nuevas generaciones de los pesticidas. Las consecuencias, por tanto son devastadoras. Se requiere el estudio
del manejo de la resistencia y todavía, de mayor relevancia, el uso de los métodos alternativos de combate de
las plagas agrícolas y los vectores de las enfermedades humanas y los animales domésticos. Dentro de estos
métodos alternativos, el control biológico que es un método ambientalmente amigable y también el manejo
integral de plagas (MIP) constituyen parte del arsenal al servicio del hombre que puedan apoyar a solucionar
y/ mitigar el impacto de las plagas y los vectores. Estos dos métodos son compatibles con los principios del
manejo racional de los recursos y consecuentemente, son congruentes con el desarrollo sustentable.
(Mohammad H. & Garza-Almanza, 2007)
BASES TEORICAS
• Problemas a considerar de los bioinsecticidas:
- Aparición de insectos resistentes por alta presión de selección
- Efectos no deseados del insecticida sobre insectos benéficos (predadores de plagas o polinizadores)
Proteínas con actividad insecticida: Proteínas de origen microbiano:
- δ-endotoxinas de Bacillus thuringiensis
• Bacillus thuringiensis (Bt) Es una bacteria Gram+ que forma esporas y se distingue de otros bacilos porque
produce cristales compuestos de una o más δ-endotoxinas. Existe una gran variedad de toxinas pertenecientes
a esta familia y cada una de ellas posee actividad específica contra insectos lepidópteros, coleópteros, dípteros
e himenópteros. Las δ-endotoxinas se agrupan teniendo en cuenta los ordenes de insectos sobre los cuales
actúan.
δ-endotoxinas : Toxinas Cry:
- Se producen durante la esporulación como inclusiones citoplásmicas (cristales; ~20 % de la proteína total).
- Son proteínas de 130-60 kDa. Sufren procesamientos N- y C-terminales. Se ha dilucidado su estructura por
cristalografía de rayos X.
- Actúan produciendo lisis osmótica en el epitelio intestinal.
-Se han caracterizado dos receptores: una proteína con similitud a cadherina y un aminopeptidasa N.
(Mentaberry, 2011)
La especificidad de las proteínas Cry o δ-endotoxinas de B. thuringiensis es tan alta que sólo atacan a un grupo
específico de insectos, como por ejemplo las larvas de los lepidópteros. Otras toxinas Cry tienen actividad

9. insecticida contra algunas pocas especies de coleópteros, y otras contra mosquitos y jejenes. Dicha
especificidad se debe a la complementación tridimensional que la molécula de δ-endotoxina tiene con el
receptor de membrana, al cual se une y forma un poro que finalmente hace estallar la célula. (Ibarra & Del
Rincón-Castro, 2015)
¿Qué es la resistencia?
La resistencia es una disminución en la susceptibilidad de una población plaga a una sustancia tóxica, provocada
por una intensa exposición a la misma.
(TodoAgro.com.ar, 2014)
La FAO (1979) enmarca la resistencia como la capacidad desarrollada por una población determinada de
insectos, al no ser afectada por la aplicación de insecticidas. (Mohammad H. & Garza-Almanza, 2007)
MECANISMOS DE RESISTENCIA
 Cambios en la producción de proteínas (duplicación génica/regulación). Pueden ser duplicaciones de
genes o cambios en la regulación de los mismos que afecten a las enzimas detoxificadoras que
confieren resistencia. El “prendido” o “apagado” de ciertos genes puede ocasionar la metabolización
del insecticida.
 Mutaciones. Sustitución, deleción o inserción de un nucleótido en un gen que codifica para la proteína
diana del insecticida. Así, al modificarse el sitio de acción el insecticida no puede unirse a él y el insecto
sobrevive.
LA RESISTENCIA EN INSECTOS PUEDE EVOLUCIONAR DE DIFERENTES MANERAS:
 Resistencia metabólica: los insectos resistentes pueden detoxificar o destruir la toxina más rápido que
los susceptibles. Es el mecanismo más común de resistencia
 Resistencia en el sitio de acción: el blanco donde el insecticida actúa en el insecto puede sufrir alguna
modificación que le impida su unión, reduciendo o eliminando su efecto
 Resistencia a la penetración del insecticida: los insectos resistentes pueden absorber más lentamente
el insecticida debido a una cutícula externa con barreras que demoran su penetración
 Resistencia debida al comportamiento: los insectos resistentes pueden detectar el peligro y evadir la
acción de la toxina. Los insectos se dejan de alimentar o pasan a zonas de la planta o el lote donde el
insecticida no está presente.
Una población de insectos puede tener:
Resistencia simple: un solo mecanismo de resistencia
Resistencia múltiple: varios mecanismos de resistencia simultáneamente
Resistencia cruzada: un único mecanismo puede conferir resistencia a más de un producto
(IRAC Argentina, s.f.)