SUBGERENCIA DE PROTECCIÓN Y REGULACIÓN AGRÍCOLA

Transcripción

1 SUBGERENCIA DE PROTECCIÓN Y REGULACIÓN AGRÍCOLA RESULTADOS DE LA EVALUACIÓN DE LA EFICACIA DEL GEN CON LA TECNOLOGÍA HERCULEX I CON RESISTENCIA A GLUFOSINATO DE AMONIO EN MAÍZ. CÓRDOBA 2006 INTRODUCCIÓN Son diversos los factores que afectan la producción eficiente de maíz, entre ellos, que el cultivo pueda crecer libre de la competencia de malezas. El control de malezas en la gran mayoría de los casos, se logra con la aplicación oportuna de herbicidas autorizados. Sin embargo, la aplicación de herbicidas para el control de malezas puede afectar el cultivo si el producto no es bien tolerado por la planta. Con el objeto de superar estos inconvenientes, en la década de los 90 se desarrollaron plantas capaces de tolerar la aplicación de herbicidas no selectivos, mediante la utilización de las modernas técnicas de biotecnología. El maíz tolerante a herbicidas es un maíz que ha sido mejorado mediante el uso de tecnología de ADN recombinante para tolerar la aplicación de cierto tipo de herbicidas. Con el empleo de estas tecnologías ha sido posible desactivar o reemplazar la secuencia de susceptibilidad por otra que confiera resistencia y que permita a la planta de cultivo tolerar la aplicación del herbicida (Silva, 2005). La empresa Du Pont de Colombia S.A. solicitó la autorización para realizar actividades de campo en Colombia con maíces híbridos marca Pioneer conteniendo la tecnología Herculex I (Cry1F) para protección contra insectos plaga lepidópteros, y que además posee un gen marcador que confiere tolerancia al glufosinato. Mycogen y Pioneer han desarrollado la línea de maíz B.t. Cry1F 1507, la cual expresa la proteína Cry 1F de la bacteria Bacillus thuringiensis var. aizawai.. Durante el proceso de pruebas, la línea de maíz Bt Cry1F 1507, demostró un amplio espectro de control, por lo que representa una excelente opción para los productores de maíz en el control de insectos. La proteína Cry1F de Bacillus thuringiensis var. aizawai expresada en maíz es muy eficiente en el control de ciertas especies de insectos lepidópteros comunes del maíz como: El gusano barrenador Europeo (ECB) (Ostrinia nubilalis) (Hubner), gusano barrenador del Suroeste (Diatraea grandiosella), gusano cortador negro (Agrotis ipsilon ) y gusano cogollero (Spodoptera sp.) El gen pat, que codifica la enzima fosfonitrocina acetiltransferasa (PAT), está también presente en la línea B.t. Cry1F El gen pat es una versión truncada homóloga del 1

2 gen de Streptomyces viridochromogenes, la cual es una bacteria no-patogénica. La inclusión del gen pat permite selección de las plantas expresando el gen de Bt y confiere tolerancia al herbicida glufosinato de amonio. La proteína PAT proporciona una herramienta adicional a productores de maíz para el control de malezas. La línea B.t. Cry1F 1507 puede ser utilizada por los productores como una línea tolerante al glufosinato de amonio. El herbicida glufosinato se ha caracterizado por ser un herbicida seguro en maíz en los Estados Unidos y no se conocen hasta la fecha efectos toxicológicos o ambientales negativos por su utilización (DuPont, 2004) Lo anterior evidencia que la tecnología Herculex también presenta tolerancia al glufosinato de amonio, sin embargo, Dupont realizo su solicitud para comercializar solo como resistente a insectos lepidópteros, pero el CTNBio por razones de Bioseguridad requirió que se analizaran las dos características (Resistencia al ataque de ciertos insectos lepidópteros y Tolerancia al glufosinato), para lo cual se adelanto este estudio en las condiciones de nuestros agroecosistemas para evaluara la tolerancia de los híbridos que contienen la tecnología Herculex I al herbicida glufosinato de amonio OBJETIVO Evaluar la eficacia biológica del gen de la tecnología Herculex I en maíz comparándola con plantas de maíz convencionales manejadas bajo diferentes esquemas de aplicación del herbicida Glufosinato de Amonio MATERIALES Y MÉTODOS El ensayo fue realizado, en un lote del Centro de investigación Turipaná, Corpoica, ubicado en el Municipio de Cereté, departamento de Córdoba, durante el primer semestre de El Centro esta ubicado a 13 msnm, presenta una temperatura media de 28º C, una humedad relativa de 97%, con una precipitación promedio anual de 1200 mm. Se utilizó como material vegetal de prueba el híbrido Herculex I y un híbrido de maíz convencional como control. Para el análisis de los potenciales riesgos, impactos y beneficios de la tecnología Herculex I (Glufosinato de Amonio) se evaluó específicamente, la abundancia de malezas predominantes en el lote del ensayo y se monitorearon las malezas a diferentes estadios de crecimiento de las plantas de maíz en parcelas de campo Para la evaluación de las malezas se utilizaron las identificadas en las parcelas donde se aplicó el herbicida Glufosinato de Amonio de acuerdo con la distribución de los tratamientos como malezas en estudio, y como control se dejaron las mismas malezas identificadas en los lotes designados para el estudio sin ningún tipo de aplicación de herbicida. (Testigo Absoluto). 2

3 El diseño experimental utilizado fue bloques completos al azar con cuatro repeticiones, empleando tres tratamientos constituidos por el herbicida y la época de aplicación como variables. Cada unidad experimental constó de un área de 24 m 2 (6 surcos espaciados a 0.8 m entre sí y de 5 metros de largo). Se dejó como mínimo un surco libre entre unidades experimentales dentro de cada bloque; cada bloque quedó separado del otro por una calle de 1.6 metros. Estas distancias se guardaron como medida de seguridad para evitar posibles daños por deriva de los herbicidas Glufosinato de Amonio al momento de su aplicación que pudiera afectar al tratamiento vecino. Los tratamientos los constituyeron una combinación de los híbridos de maíz, aplicación del herbicida y época de aplicación, conforme se indica, Tabla 1. Tabla 1. Tratamientos utilizados en el estudio de evaluación de la eficacia del gen con la tecnología Herculex con resistencia a glufosinato de amonio en maíz Tratamiento Variedad Método Aplicación Observaciones T1 Maíz Herculex I Sin aplicación T2 Maíz Convencional Sin aplicación T3 Maíz Herculex I Aplicación de Glufosinato de Amonio de forma total sobre el cultivo T4 Maíz Convencional Aplicación de Glufosinato de Amonio de forma localizada sobre los callejones Aplicación de Glufosinato de Amonio T5 Maíz Herculex I (cada 15 días DDE*) de forma total sobre el cultivo Aplicación de Glufosinato de Amonio T6 Maíz Convencional (cada 15 días DDE*) de forma localizada sobre los callejones DDE= días después de emergencia La época de aplicación del herbicida Glufosinato de Amonio fue determinada por la altura de la maleza (8 cm Max) y el porcentaje de cobertura (>70%) y la dosis la determinó la maleza de más difícil control Evaluación de la eficacia en el control de malezas. La evaluación de control de malezas se realizó a los 15, 30 y 40 días después de la aplicación del tratamiento herbicida con Glufosinato de Amonio. Las evaluaciones de control de maleza se efectuaron en un rango de ±2 días con respecto a la fecha establecida de evaluación. Se hizo una evaluación cualitativa de control de maleza empleando la escala de sintomatología de acuerdo con la escala EWRS, Tabla 2. 3

4 Para la evaluación cualitativa del daño al cultivo se empleo la escala de sintomatología de acuerdo con la escala propuesta por la EWRS. Tabla 2. Tabla 2. Escala Propuesta por la EWRS (European Weed Research Society) para Evaluar el Control de Maleza y Fitotoxicidad al Cultivo y su Interpretación Agronómica Porcentual Valor de Efecto Sobre la Efecto Sobre el Escala Maleza Cultivo Muerte completa Muy buen control Buen control Suficiente control en la práctica Sin efecto Síntomas muy ligeros Síntomas ligeros Síntomas que no se reflejan en el rendimiento Hasta aquí el Límite de Aceptabilidad Control medio Control regular Pobre control Muy pobre control Sin efecto Daño medio Daño elevado Daño muy elevado Daño severo Muerte Transformación de la Escala Puntual Logarítmica de la EWRS a la Escala Porcentual* Valor de % de Control de % de Fitotoxicidad al Escala Maleza Cultivo Análisis estadístico Los datos correspondientes a métodos de control y variedades fueron sometidos a análisis de varianza y comparados entre si a través de la prueba de diferencias de Tukey (α = 0.05). 4

5 RESULTADOS Y DISCUSIÓN Tanto malezas de hoja ancha (bledo, verdolaga) como de hoja angosta (liendre puerco, y pasto Johnson) y ciperáceas (coquito) estuvieron presentes en el terreno experimental, Tabla 3. Tabla 3. Malezas presentes en el ensayo de evaluación de la eficacia del gen con la tecnología Herculex con resistencia a glufosinato de amonio en maíz Nombre Común Bledo Coquito Verdolaga Liendre Puerco Pasto Jonson Nombre Científico Amaranthus sp Cyperus rotundus Portulaca oleracea Echinochloa colonum Sorghum halepense Este es un indicativo importante que señala que el control químico en situaciones normales con el uso de maíz convencional requeriría de una estrategia específica para el control eficiente de las malezas. Los resultados de los tres diferentes tipos de control (aplicación cada 15 días, una sola aplicación de glufosinato, y el tratamiento sin control químico) en ambos tipos de maíz convencional y con resistencia al glufosinato, se indican en la Tabla 4 Tabla 4. Evaluación de control de malezas y toxicidad para los diferentes tratamientos en el ensayo de evaluación de la eficacia del gen con la tecnología Herculex con resistencia a glufosinato de amonio en maíz (Escala EWRS). Variedad Herculex I Convencional (Escala EWRS) Aplicación 15 días Aplicación Nº Aplicación Evaluación Maleza Sin Aplicación Maleza Cultivo Maleza Cultivo Maleza Cultivo Primera Segunda Tercera Cuarta Primera Segunda Tercera Cuarta Como se esperaba el tratamiento sin aplicación no causó efecto toxico al cultivo en ninguna etapa y tampoco produjo control de malezas. En el caso en que se hizo una sola aplicación de forma total en el maíz Herculex I y de forma localizada sobre los callejones 5

6 para el maíz convencional, los resultados indican que en ambas situaciones el herbicida tuvo un nivel de control de la maleza muy aceptable que vario entre 70% y 87%. En relación con la toxicidad al cultivo, la aplicación sobre los callejones no mostró ningún efecto negativo sobre el cultivo como se indica en la Tabla 4. En cuanto a la aplicación total sobre el cultivo con maíz Herculex I los resultados variaron desde ningún efecto hasta síntomas ligeros. Referente al tratamiento con aplicación cada 15 días el control de malezas, cuando se aplico en forma total sobre el cultivo, fue mas evidente alcanzando niveles de control de maleza que variaron desde 87% hasta el 99% de efectividad, mientras que los efectos negativos en el cultivo se manifestaron como síntomas ligeros que no afectaron el rendimiento, de acuerdo con la escala utilizada, Tabla 4. En el caso de la aplicación solo en los callejones en el cultivo convencional los resultados indican un control igual a cuando se hace una sola aplicación, por lo que no se justificaría el uso de cuatro aplicaciones. En tal situación, el nivel de daño al cultivo también es el mismo que cuando se realiza una sola aplicación y equivale a un daño no evidente. Los análisis de varianza para los seis caracteres agronómicos estudiados (porcentaje de volcamiento de tallo, porcentaje de volcamiento de raíz, número de plantas por hectárea, número de mazorcas por hectárea, prolificidad y rendimiento) se observan en la Tabla 5. Tabla 5.. Análisis de varianza y comparación de medias para los tratamientos en el ensayo de evaluación de la eficacia del gen con la tecnología Herculex con resistencia a glufosinato de amonio en maíz. Fuentes Variación G.L. Porcentaje Volcamiento Tallo Porcentaje Volcamiento Raíz 1 Plantas por Hectárea Mazorcas por Hectárea Prolificidad Rendimiento Repetición ,42 ** ** ,60 ns ,44 ns ns ,0 ns Variedad 1 0,001 ns ns ,04 ns ,00 ns ns 16094,2 ns Método de Control 2 94,23 ns ns ,79 ns ,04 ns ns ,8 ns Var * Met Control 2 15,08 ns 1.70 * ,54 ns ,37 ns ns ,8 ns Error C.V , Media 41, Método Sin Aplicación a 7.73 a a a a a Aplicación Maleza a 8.39 a a a a a Aplicación 15 días a 5.40 a a a a a Variedades Convencional a 7.18 a a a a a Herculex a 7.16 a a a a a * Diferencia estadística significativa al 5% de probabilidad ** Diferencia estadística altamente significativa al 1% de probabilidad ns: No significativa CV: Coeficiente de variación 1/ Transformación raíz (x+0.5) 6

7 Los resultados indican que estadísticamente no hubo diferencias significativas por repetición, variedad, método de control o para la interacción repetición por variedad para cuatro de los seis caracteres (número de plantas por hectárea, número de mazorcas por hectárea, prolificidad y rendimiento). Para el porcentaje de volcamiento de tallo y el porcentaje de volcamiento de raíz hubo diferencias altamente significativas pero solas para repetición, logrando que las unidades dentro de los bloques sean tan uniformes como sea posible, de modo que las diferencias observadas se deban en gran parte a los tratamientos. La comparación de medias para estos factores de estudio consecuentemente muestran ausencia de diferencias estadísticas entre métodos de control (sin aplicación, aplicación maleza, y aplicación cada 15 días) así como entre variedades (convencional y Herculex I). Estos resultados determinan que el herbicida no tiene un efecto en las características agronómicas del cultivo y que las plantas que contienen el gen de resistencia al herbicida son agronómicamente equivalentes a su contra parte convencional e igualmente que las diferencias ocurren únicamente en la tolerancia al herbicida, sin afectar su comportamiento agronómico. El análisis global de los resultados anteriores lleva a concluir que cuando se aplica en forma total el herbicida sobre el cultivo como se verifico con el hibrido Herculex I tolerante al herbicida, se alcanzo porcentajes de control de malezas entre 80 y 99% dependiendo del número de aplicaciones y la dosis aplicada. De otra parte se pudo establecer que no ocurrió un daño evidente, en las condiciones en que se realizó el estudio, que pudiera afectar el rendimiento del cultivo. Los resultados indican que la aplicación del herbicida glufosinato de amonio tanto en maíces con el gen de resistencia como en maíces convencionales no afecta las características agronómicas del cultivo, como lo señala la comparación de medias para los diferentes caracteres agronómicos estudiados entre métodos de aplicación. De la misma forma las características agronómicas entre maíces con el gen del glufosinato y maíces convencionales no muestran diferencias. Todo lo anterior sugiere una alta eficacia del herbicida para control de malezas y de la misma forma una alta eficiencia del gen para inducir tolerancia al cultivo de manera que las aplicaciones se pueden realizar en diferentes etapas del cultivo y con diferentes dosis según lo requieran las condiciones prevalentes sin afectar ninguna de las características agronómicas importantes, por lo tanto esta tecnología cuando se decida su libración comercial, por Bioseguridad, además de tener un plan de manejo para insectos lepidópteros deberá tener un plan para el manejo de herbicidas. 7

8 Referencias bibliográficas Baker, H. G The evolution of weeds. Ann. Rev. Ecol. Syst. 5: 1-24 Harlan, J. R The possible role of weed races in the evolution of cultivated plants. Euphytica. 14: DuPont Instituto Colombiano Agropecuario ICA. Solicitud para realizar actividades con maíz hibrido marca Pioneer genéticamente modificado (TC1507) con la tecnología Bt Herculex I (Cry1F) para proteccion contra insectos lepidópteros. Bogotá, 22p. SILVA C., C. A Maíz genéticamente modificado. Manual Técnico. Agro-Bio. Bogotá. 61p. Disponible en 8