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Fecha de publicación en web: 7 de marzo de 2008
Fecha del documento: febrero de 2008
 

Caracterización morfológica y molecular de especies de Diatraea spp. (Lepidoptera: Crambidae)

Informe final. Convenio Joven Investigador COLCIENCIAS-CENICAÑA.

 
Cadena Goyes, P. - Joven investigadora, Cenicaña.
 

Introducción
Los insectos plaga que afectan la caña de azúcar son diversos y numerosos (Box 1953, citado por Lange et al. 2004) y salvo algunas especies que son cosmopolitas, presentan una distribución geográfica limitada y han pasado de otras gramíneas a alimentarse de la caña de azúcar. Dentro de este grupo se encuentran algunas especies de barrenadores del género Diatraea (Lepidoptera: Crambidae), que son plagas de importancia económica para el cultivo de caña de azúcar en el nuevo mundo (Lange et al. 2004). En el valle geográfico del río Cauca, se han registrado tres especies de barrenadores: Diatraea saccharalis, Diatraea indigenella (Box, 1956) y Blastobasis graminea (Lepidoptera: Coleophoridae) (Zenner, 1965). Hacia el norte se observa una mayor abundancia de D. saccharalis disminuyendo hacia el sur, mientras que D. indigenella presenta un comportamiento opuesto siendo más abundante hacia el sur del valle geográfico. En el caso de B. graminea, se registró su presencia a lo largo de la zona de estudio, aunque siendo su abundancia inferior en relación con las otras dos especies de barrenadores (Obando 2007).

Para la diferenciación de las especies de barrenadores se recurre principalmente a caracteres morfológicos externos. Linares y Bastidas (1996) realizaron una descripción de varias especies a partir de morfología externa y de la genitalia de las especies de Diatraea que se encuentran en Venezuela y Brasil, (D. saccharalis, D. busckella, D. rosa, D. impersonatella y D. centrella). El registro taxonómico más completo que existe sobre el grupo y enfatizando en genitalia interna es el realizado por Bleszynski (1969).

La gran divergencia en la morfología de la genitalia entre las especies es la regla en insectos, y en la mayoría de los grupos; los taxónomos usan la genitalia (especialmente la genitalia del macho) para la determinación de las especies y su clasificación (Schilthuizen 2003). En 1927 Dyar y Heinrich revisaron el género y reconocieron 56 especies utilizando principalmente la genitalia del macho. El uso de la genitalia interna es reconocido por su valor para separar algunas especies (Peairs y Saunders 1980).

Las evaluaciones de la situación de Diatraea spp. en el valle geográfico del río Cauca realizadas en los años 2005 y 2006, han permitido establecer niveles de intensidad de infestación (I.I), detectando los más altos hacia el sur y centro del valle geográfico, principalmente, y el resto del valle con niveles de intensidad de infestación mucho más reducidos (Gómez y Cadena 2007; Vargas et al. 2005). De acuerdo con esto, se han planteado diferentes alternativas para explicar el comportamiento de la plaga en la zona de estudio. Una de ellas se basa en la posible existencia de diferentes razas o biotipos de Diatraea spp. que sean más agresivos o sobre los cuales los parasitoides no ejerzan suficiente control. Para evaluar esta hipótesis es necesario estudiar la estructura genética de la plaga, a partir de la cual, evaluando los genotipos de los diferentes individuos, se puede predecir fluctuaciones poblacionales y entender el comportamiento migratorio y el flujo de genes. La estructura genética es entendida como la distribución de la variación genética de una especie, como resultado de la migración, selección, mutación, la deriva genética y otros factores relacionados (Roderick 1996).

EL ADN mitocondrial ha sido usado en estudios de estructura de poblaciones y flujo de genes, hibridación, biogeografía y en el establecimiento de relaciones filogenéticas y en estudios evolutivos. Ha sido bastante estudiado ya que puede ser fácilmente extraído, debido a la gran cantidad de copias que existen en una célula (Avise et al. 1987, citado por Hoy 1994), a su pequeño tamaño, a la tasa relativamente rápida de cambio evolutivo, y a su herencia maternal, que permiten evaluar la historia evolutiva de poblaciones y la evolución entre grupos bastante relacionados (Gray 1989, Lansman et al. 1981, Simon et al 1991, citados por Hoy 1994). Aunque la mayoría de iniciadores para ADN mitocondrial fueron diseñados para ciertos insectos, debido al alto nivel de conservación de estos, pueden ser utilizados para diferentes grupos taxonómicos (Simon et al. 1994).

El análisis del ADN mitocondrial es más poderoso que otro tipo de marcadores como por ejemplo alozimas, por revelar la estructura de poblaciones, y ha sido usado para numerosos estudios de poblaciones (Avise et al. 1987, citado por Hoy 1994). Las regiones del ADN mitocondrial, citocromo oxidasa I (COI) y citocromo oxidasa II (COII), son útiles para medir la variación genética en diversos grupos de insectos (Szalanski & Owens 2003; Lewter et al. 2006).

El entendimiento de la estructura genética de poblaciones de los insectos plaga hace posible predecir los incrementos y decrementos en el tamaño poblacional así como tener un mayor conocimiento de las migraciones entre las poblaciones (Roderick 1996). Es importante el uso de otros marcadores moleculares que acompañen la información obtenida por el ADN mitocondrial, que permitan conocer el comportamiento tanto de machos como hembras, y una comparación de datos específicos del sexo que otorgue un método para evaluar las diferencias en el comportamiento de ambos sexos; esto, teniendo en cuenta la naturaleza matrillineal del ADN mitocondrial (Feder et al. 1994)

Otras regiones del ADN bastante usadas en estudios moleculares como una herramienta adicional a la caracterización morfológica, son la región 18S, y las regiones ITS1 (Internal Transribed Spacer) e ITS2 del ADN ribosomal, utilizando la reacción en cadena de la polimerasa, con iniciadores que amplifican estas regiones y son útiles en el trabajo de diferenciación molecular (Vidigal et al. 2002). Estas regiones pueden variar entre individuos de una misma población pudiendo ser útiles en la evaluación de la estructura geográfica (Roderick 1996). Sin embargo, debido al alto polimorfismo intraespecífico y a los patrones complejos, que se producen con estas metodologías, se puede ver restringido su uso, dependiendo de la variabilidad genética propia del grupo de estudio (Vidigal et al. 2002).

El objetivo de este trabajo es evaluar diferentes poblaciones de especies de Diatraea spp. usando ADN mitocondrial y emplear caracteres de genitalia interna para así determinar la diversidad y estructura genética de las poblaciones a través de la distribución geográfica de los haplotipos (o alelos, definidos como la forma única de un gen que difieren en al menos un nucleótido). Principalmente, se busca explicar el comportamiento evidenciado en las diferentes intensidades de infestación (I.I) registradas a lo largo del valle geográfico del río Cauca.

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