Efectos insecticidas y bioquímicos de aceites esenciales obtenidos de plantas colombianas sobre el gorgojo rojo de la harina, Tribolium castaneum (Coleoptera : Tenebrionidae)
Fecha
2019-07-30Autor(es)
Oviedo Sarmiento, Juan SebastiánDirector(es)
Prieto Rodríguez, Juliet AngélicaPublicador
Pontificia Universidad Javeriana
Facultad
Facultad de Ciencias
Programa
Maestría en Ciencias Biológicas
Título obtenido
Magíster en Ciencias Biológicas
Tipo
Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestría
COAR
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Citación
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Resumen
El uso de insecticidas sintéticos tradicionales para el control de Tribolium castaneum ha
generado problemas de salud pública debido a su alta toxicidad y baja selectividad,
haciéndose necesario el desarrollo de nuevos agentes fitosanitarios que sean seguros y
eficientes. En esta investigación se determinó el potencial fumigante de algunos AEs
obtenidos de especies aromáticas colombianas. Asimismo, se evaluaron los posibles
mecanismos de acción a través de la inhibición de la actividad catalítica de enzimas vitales
y desintoxicantes de T. castaneum. Por medio del método experimental desarrollado se
logró evaluar la acción fumigante de 45 aceites esenciales (AEs) mediante el método de
vial en vial. Los valores CL30, CL50 y CL90 de los AEs más activos fueron determinados
mediante un análisis PROBIT y se caracterizaron químicamente mediante GC-MS.
La letalidad y composición química de los AEs se utilizó para establecer grupos a través de
un análisis clúster. El grupo de los AEs promisorios fue sometido a evaluación para
determinar su efecto inhibidor sobre la actividad catalítica de las enzimas acetilcolinesterasa
(AChE), glutatión-s-transferasa (GST) y catalasa mediante métodos espectrofotométricos.
Como resultados se encontró que 23 de 45 AEs mostraron ser promisorios ya que tuvieron
CL50 entre 16.23 y 264.59 µL/L aire. La composición química de los AEs más activos fue
muy variada, observándose principalmente aceites monoterpénicos y fenilpropánicos. El
análisis clúster agrupó los 23 AEs en dos grupos principales, encontrándose que en el grupo
uno están los AEs más activos y aquellos en los que los fenilpropanos son los componentes
más significativos. En este grupo destacan el aceite de Foeniculum vulgare con CL50 de
16.23 µL/L aire, seguido por Artemisia dracunculus con CL50 22.78 µL/L aire. Con respecto
al segundo grupo, los AEs son menos activos y del tipo monoterpénico, como el caso de
Citrus sinensis y Coleonema album con valores de CL50 de 138.32 y 264.59 µL/L aire,
respectivamente. Estos resultados sugieren que la fumigancia de los AEs puede mejorar
con un mayor contenido de fenilpropanos.
De igual manera, se cuantificaron las enzimas de importancia metabólica en
homogenizados proteicos obtenidos de T. castaneum, donde se evidenció que en dicho
extracto están, en diferentes proporciones, las enzimas de interés; destacándose en mayor
proporción la catalasa. Para determinar la inhibición de la actividad catalítica de dichas
enzimas, se usó una concentración de 500 ppm de cada uno AE promisorios. Como
resultados se encontró que, para el caso de la AChE, los 23 AEs promisorios tuvieron
variados efectos de inhibición, sobresaliendo los AEs de Piper nigrum y Rosmarinus
officinalis con porcentajes superiores al 60 %. Con respecto a la inhibición de la GST, los
AEs tuvieron un rango de inhibición entre 10 y el 57 %, destacándose los AEs de Citrus
sinensis, Piper aduncum y Zanthoxylum monophyllum.
Del mismo modo se evidenció una inhibición catalítica de la catalasa entre el 30 y el 80 %,
por parte de los AEs promisorios sobresaliendo los de las especies de Schinus molle,
Lavandula angustifolia e Hypericum juniperinum. Con base en estos resultados es posible
concluir que los AEs evaluados en la presente investigación pueden llegar a tener variados
mecanismos de acción relacionados con la mortalidad de T. castaneum, lo que los convierte
en un buen reservorio de sustancias que, en primer lugar, controlen la plaga en cuestión y,
en segundo, prevengan los inconvenientes de los insecticidas convencionales como la
resistencia.
Abstract
The use of synthetic insecticides for the control of Tribolium castaneum has generated
public health issues such as high toxicity and low selectivity, making necessary the
development of new phytosanitary agents that are safe and efficient. In this investigation,
the fumigant potential of some essential oils extracted from Colombian aromatic species
was determined. Likewise, the possible mechanisms of action were evaluated through the
inhibition of vital and detoxifying enzymes catalytic activity from T. castaneum. Throughout
the developed experimental method, it was possible to evaluate the fumigant action of 45
essential oils (AEs) through the “vial en vial” method. The CL30, CL50 and CL90 values
from the most active AEs were determined by a PROBIT analysis and they were chemically
characterized through GC-MS.
The AEs lethality and the chemical composition were used to establish activity groups by
means of cluster analysis. The group of promising AEs was evaluated to determinate its
inhibitory effect on catalytic activity of the enzymes acetylcholinesterase (AChE),
glutathione-s-transferase (GST) and catalase according to spectrophotometric methods. As
results, 23 from the 45 AEs showed promising activity with CL50 values between 16.23 and
264.59 µL/L air. The composition of the most active AEs was very varied, observing mainly
monoterpenes and phenilpropanoids oils. The cluster analysis grouped these 23 AEs into
two main groups finding that in the group number one are found the most active AEs and
those in which the phenylpropanes are the most significant components. In this group, stand
out the Foeniculum vulgare oil with CL50 of 16.23 µL/L air, followed by Artemisia
dracunculus with CL50 of 22.78 µL/L. In regards the second group, the AEs are less active
and monoterpenic type, such as Citrus sinensis and Coleonema album with CL50 values of
138.32 y 264.59 µL/L air, respectively. These results suggest the AEs fumigant activity can
be improved with a higher phenylpropanes content.
In the same way, the enzymes with metabolic importance were quantified in protein
homogenates obtained from T. castaneum, where it was found that, in that extract there is
activity of the enzymes of interest, in different proportions, being the catalase the one with
prominent proportion. To determine the catalytic activity inhibition of theses enzymes, a
concentration of 500 ppm of each promising AEs was used. The results show that for the
AChE case, the 23 promising AEs had different inhibition effects, with the AEs of Piper
nigrum and Rosmarinus officinalis standing out with percentages higher than 60%.
Regarding the GST catalytic activity inhibition, the AEs had a range of inhibition between 10
and 57%, highlighting the AEs of Citrus sinensis, Piper aduncum y Zanthoxylum
monophylum.
Alike, an inhibition of catalytic activity of catalase between 30 and 80% was evidenced by
the promising AEs especially those of Schinus mole, Lavandula angustifolia and Hypericum
juniperinum. Based in these results, it is possible to conclude that the AEs evaluated in the
present investigation may have various mechanisms of action related to the mortality of T.
castaneum, which make them a good reservoir of substances that, in first place, control the
plague indicated and secondly, prevent the inconveniences of conventional insecticides
such as resistance.
Palabras clave
Tribolium castaneumAceites esenciales
Actividad fumigante
Efectos bioquímicos
Acetilcolinesterasa
Glutatión-S-transferasa
Catalasa
Glutathione-S-Transferase
Keywords
Tribolium castaneumEssential oils
Fumigant activity
Biochemical effects
Acetylcholinesterase
Catalase
Temas
Maestría en ciencias biológicas - Tesis y disertaciones académicasInsecticidas
Coleóptero de la harina
Fumigantes
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