Preparación sustentable y evaluación de actividad biológica de fenilpropanoides frente a la polilla del tomate <i>Tuta absoluta</i> (Meyrick) (Lepidoptera: Gelechiidae)

Abstract

El uso masivo de plaguicidas sintéticos en la agricultura ha desencadenado una serie de problemáticas ambientales que comenzaron a visualizarse en la década de 1960 y se agudizaron posteriormente. Las intoxicaciones de los trabajadores agrícolas y de poblaciones asentadas en esas zonas, la presencia de residuos de plaguicidas en los alimentos y su persistencia en el ambiente, la ruptura de los mecanismos de control biológico natural y el desarrollo de resistencia en las poblaciones de plagas son algunos de los efectos de los plaguicidas que atentan contra la salud humana y el ambiente. En las últimas décadas, diferentes reglamentaciones ambientales han prohibido o limitado el uso de muchos de estos productos, incentivando la búsqueda de nuevos compuestos selectivos y compatibles con el ambiente y de baja toxicidad hacia el hombre. El Manejo Integrado de Plagas (MIP) se basa en la integración e implementación de diferentes estrategias de control de plagas (biológicas, químicas, culturales y físicas entre otras) que sean ambiental, económica y socialmente viables. En este contexto, los insecticidas de origen botánico constituyen una alternativa posible a los insecticidas convencionales de amplio espectro pudiendo ser compatibles con programas de MIP. Como resultado de la coevolución con diferentes fitófagos, las plantas han desarrollado una serie de mecanismos de defensa entre los que se encuentran la generación de metabolitos secundarios. Un ejemplo de estos compuestos lo constituyen los cinamatos de alquilo y flavonas pertenecientes a la familia química de los fenilpropanoides. Ambos tipos de compuestos presentan una amplia ocurrencia natural y, ya sean de origen natural o sintético, han mostrado tener efecto insecticida, repelente, atrayente y fagodisuasivo sobre diversos insectos plaga. La síntesis en laboratorio de cinamatos de alquilo y flavonas suele utilizar solventes y reactivos de alta toxicidad y, en ciertos casos, implica elevadas temperaturas y tiempos de reacción. En respuesta a esto, la ciencia en el campo de la síntesis orgánica manifiesta una progresiva tendencia hacia el desarrollo de tecnologías limpias y procedimientos ambientalmente benignos o de reducido impacto ambiental. Esta tendencia se ha nucleado en una nueva forma de hacer química conocida como Química Verde basada en la prevención de la contaminación y la reducción de la aplicación de energía. En este marco, se propuso como objetivo general del presente trabajo, realizar la preparación en condiciones de bajo impacto ambiental de compuestos pertenecientes a la familia de los fenilpropanoides, específicamente cinamatos de alquilo y flavonas, y evaluar su actividad biológica en laboratorio sobre diferentes estados y estadios de desarrollo de la polilla del tomate Tuta absoluta (Lepidoptera: Gelechiidae), plaga de importancia económica no solo a nivel regional sino también mundial. Para la preparación de los distintos cinamatos de alquilo y flavonas, se utilizó catálisis tanto en fase homogénea como heterogénea, siendo empleados para tal fin, heteropoliácidos con estructura de Preyssler e hidrogenosulfato de potasio. El trabajo de Tesis se desarrolla en diferentes capítulos: - Introducción: Se encuentra dividida en dos secciones: • Manejo integrado de plagas y modelo de estudio, desarrolla el marco teórico a través del cual es posible pensar a los productos naturales y a aquellos relacionados con éstos, como alternativas a los insecticidas convencionales para el control de plagas agrícolas en el contexto de un manejo integrado de plagas. Además, se describe el organismo modelo de estudio, Tuta absoluta y el manejo actual de la misma en nuestro país. • Compuestos fenilpropanoides: cinamatos de alquilo y flavonas, refiere al estado del arte en cuanto a la bioactividad de estos compuestos, y las principales reacciones utilizadas para la preparación de los mismos. - Objetivos e Hipótesis que guiaron este trabajo. - Materiales y métodos: Este capítulo se encuentra dividido en dos secciones: • Cría de Tuta absoluta y metodología general para la realización de bioensayos, donde se desarrolla la metodología empleada para la cría masiva de este organismo en condiciones de laboratorio, los métodos generales utilizados para evaluar la bioactividad de los diferentes cinamatos de alquilo y flavonas y el análisis estadístico a través del cual se analizaron los resultados. • Preparación de cinamatos de alquilo y flavonas: en la cual se brinda una descripción detallada de la metodología utilizada para preparar, tanto los catalizadores como los compuestos fenilpropanoides a evaluar en cuanto a su bioactividad. - Preparación de cinamatos de alquilo y flavonas. Resultados: Se desarrollan los resultados obtenidos de la optimización de las reacciones de preparación de dichos compuestos. - Evaluación de la actividad biológica de cinamatos de alquilo sobre Tuta absoluta: En este capítulo se desarrolla la metodología específica empleada para realizar la evaluación de la bioactividad de los cinamatos de metilo y de etilo, en solución a diferentes concentraciones, sobre huevos y larvas de segundo y cuarto estadio de la plaga. Se describen y discuten los resultados de los bioensayos realizados. - Evaluación de la actividad biológica de flavonas sobre Tuta absoluta, al igual que para cinamatos, en este capítulo se desarrolla la metodología específica empleada para evaluar la bioactividad de flavona y 6-metoxiflavona en solución a diferentes concentraciones, sobre huevos y larvas de segundo y cuarto estadio de la plaga. Se describen y discuten los resultados obtenidos. - Conclusiones. Las principales conclusiones a las que se arriba producto del presente trabajo de investigación son: - Los catalizadores heteropoliácidos con estructura de Preyssler resultan aplicables a la preparación de flavonas y cinamatos de alquilo de cadena corta, habiéndose obtenido buenos rendimientos para las flavonas y el cinamato de propilo. A su vez, el hidrogenosulfato de potasio resultó ser un buen catalizador permitiendo obtener altos rendimientos de las flavonas preparadas siendo reutilizado en cuatro reacciones sucesivas sin disminuir prácticamente su actividad. - Las flavonas presentan una variada e importante bioactividad sobre los diferentes estados y estadios de Tuta absoluta evaluados, ya que tuvieron efecto insecticida a nivel de huevos y de larvas de segundo y cuarto estadios, efectos fagodisuasivos y modificaciones en los tiempos de desarrollo de larvas de segundo estadio. - En cambio, de los cinamatos evaluados, solo el cinamato de etilo presentó diferentes modos de acción reflejados en un efecto ovicida, fagodisuasivo y en la extensión del tiempo de desarrollo larval, mientras que el cinamato de metilo solo presentó efecto ovicida. Dada la variada gama de bioactividades que presentan los compuestos evaluados, se considera necesario ampliar el perfil toxicológico de los mismos e incorporar otros, fundamentalmente en lo concerniente a las flavonas, así como estudios adicionales de su dinámica ambiental y comportamiento en condiciones de semicampo.