En el marco del Congreso Aapresid 2024, que reunió a más de más de 7800 asistentes en La Rural – Predio Ferial de Buenos Aires, la Dra Maria Inés Catalano, coordinadora del laboratorio de insectos de interés agronómico en el CeBio-UNNOBA, presentó una charla acerca de dos líneas de investigación que se están llevando a cabo para combatir a Dalbulus maidis, también conocida como la chicharrita del maíz. La primera referida al silenciamiento de genes de la chicharrita mediante ARN interferente y la segunda basada en la búsqueda de genotipos resistentes de maíz.

Silenciamiento génico mediante ARN interferente

En biotecnología, se ha desarrollado una técnica llamada silenciamiento de genes, que permite ‘apagar’ ciertos genes para entender mejor su función o tratar enfermedades. Esta técnica utiliza pequeñas moléculas de ARN, un tipo de material genético similar al ADN, pero que actúa como un mensajero dentro de las células. Al introducir ARN en las células, se puede bloquear la actividad de genes específicos y estudiar su impacto, sin modificar la secuencia del ADN del organismo.

Esta tecnología de silenciamiento de genes mediante ARN interferente se basa en la introducción de ARN de doble cadena en el organismo. Una vez dentro de la célula, este ARN es procesado por una maquinaria celular que lo corta en fragmentos pequeños. Estos fragmentos se unen al ARN mensajero específico, promoviendo su degradación y evitando así la traducción del mensaje en proteínas. Como resultado, se interfiere con la expresión de genes clave afectando procesos celulares esenciales.

La alta tasa reproductiva de la plaga, que quedó en evidencia esta última campaña y la aparición de esta nueva tecnología, con un gran potencial para el control de plagas, fueron las premisas del cual se originó dicha línea de trabajo. El objetivo final de esta investigación es la disminución de la fertilidad de las hembras de D. maidis mediante el silenciamiento de un gen (BicC), involucrado en la fecundidad de esta especie.

Esta técnica además de ser eficiente para el control de insectos plaga, es especie-específico por lo que solo afecta a la especie objetivo, en este caso D. maidis, y a su vez es de bajo impacto ambiental, destacó Catalano. 

La investigación de varios años implicó una serie de procedimientos complejos, entre estos la secuenciación del genoma de individuos de D. maidis criados en el laboratorio, análisis bioinformático para identificar los genes relacionados con la fecundidad y la administración (por inyección y alimentación) de ARN interferente a los insectos (Fig. 1), seguida de un minucioso seguimiento. 

Este método de administración de ARN interferente resultó funcional para reducir tanto en el número de huevos como en su desarrollo y, por lo tanto, con potencial para disminuir la población de esta plaga interfiriendo con su fertilidad (Dalaisón-Fuentes et al., 2022; Dalaisón-Fuentes et al., 2023).

¿Qué posibilidades hay de extrapolar esta técnica al campo? En principio se podrían considerar dos enfoques principales, indicó la especialista. Uno de ellos implicaría modificar genéticamente las plantas de maíz para que expresen el ARN interferente del gen blanco y actúen luego de que la chicharrita consuma. La segunda opción es la aplicación del ARN doble cadena mediante un spray foliar. La dificultad de este método es que el ARN es muy lábil y se degrada rápidamente con los rayos UV, por lo tanto, será crucial desarrollar un sistema de protección que podría ser el encapsulado o las nanopartículas.

Búsqueda de genotipos resistentes de maíz

Como ya sabemos, Dalbulus maidis es una plaga monófaga de Zea mays, es decir que se alimenta exclusivamente de la planta de maíz. Sin embargo, no le da lo mismo cualquier híbrido de maíz, es altamente selectiva, destacó Catalano. Por lo tanto, mediante numerosos ensayos, se buscó caracterizar distintos híbridos con resistencia a D. maidis en base a la afinidad para alimentarse que tenía la plaga frente a distintos genotipos de maíz. 

En primeras instancias, se logró determinar que los individuos de D. maidis, al paso de unas horas, siempre terminaban concurriendo al híbrido de maíz de mayor preferencia. Además, aquellos individuos que estaban obligados a alimentarse de híbridos de menor preferencia, sufrian una marcada disminución en la tasa de supervivencia, es decir, morían antes. Esto resulta en un menor tiempo para la oviposición, reduciendo la cantidad de individuos de las siguientes generaciones. 

Luego, se profundizó esta investigación mediante el uso de EPG (electrical penetration graph) (Fig. 2), una técnica que permite entender la dinámica de alimentación de los insectos. Esto funciona mediante un circuito eléctrico que se genera entre el insecto, la planta, y la computadora, que resulta en ondas “similares a un electrocardiograma”, indicó Catalano, cuya amplitud de onda nos permite interpretar de dónde se está alimentando la chicharrita: del xilema, del floema o si está salivando.

Esta técnica se utilizó con los híbridos analizados anteriormente y se pudo determinar que D. maidis insertaba los estiletes (aparato bucal) una menor cantidad de veces pero permanecía más tiempo alimentándose de floema en los híbridos de mayor preferencia, pudiendo caracterizarlo como más susceptible. Mientras que en híbridos de menor preferencia, insertaba el estilete una mayor cantidad de veces pero se alimentaba del floema por menos tiempo, pudiendo caracterizarlo como menos susceptible.

La misma técnica también permite visualizar la preferencia por otras plantas hospedantes. Ante la preocupación de que la chicharrita se pudiera alimentar de otros cultivos, como avena u otros cultivos invernales, se pudo concluir de manera preliminar mediante esta técnica, que el insecto solo se estaría alimentando de xilema y no de floema, de donde podría contraer los patógenos causales del achaparramiento y pasar a ser un individuo infectivo. Sin embargo, esta investigación sigue en marcha para corroborar estos resultados.  

Cabe destacar que UNNOBA va a estar participando en la Red Nacional de Monitoreo de Dalbulus maidis que se está llevando a cabo junto a otras instituciones como AAPPCE, AAPRESID, CREA, INTA, EEAOC y Maizar. La UNNOBA y CONICET se encargará de detectar mediante la técnica de PCR el porcentaje de infección estacional de adultos capturados en distintos puntos de trampeo en la red, para determinar si son portadores de Spiroplasma.