Nuevas propiedades de sustancias naturales para el control de pulgones en cultivos hortícolas

Félix Martín Pérez

Los pulgones son esos pequeños indeseables insectos redondos, de diversos colores que van desde tonalidades amarillentas, verdosas y más oscuras virando a negro, que aparecen en las plantas de nuestro balcón o jardín formando colonias de varios individuos. A nivel agrícola son una de las plagas que mayores pérdidas económicas ocasionan. Por un lado, producen daños directos debido a su alimentación, propia de un insecto picador-chupador, y como resultado de la digestión de la savia que ingieren, secretan una sustancia azucarada, denominada melaza (que gusta mucho a las hormigas) y sobre la cual se desarrolla un hongo, denominado negrilla, que reduce la capacidad fotosintética de las plantas y ensucia los frutos depreciándolos comercialmente. Y, por otro lado, los pulgones destacan por su eficacia como vectores de enfermedades ya que transmiten numerosos virus que afectan a las plantas.

En los últimos años, en las principales zonas productoras de cultivos hortícolas del sureste español como son Almería, Murcia y Alicante, consideradas la huerta de Europa, la incidencia de daños producidos por pulgones (Hemiptera: Aphididae), concretamente las especies Myzus persicae (Sulzer) y Aphis gossypii Glover, se ha visto incrementada sobre todo en los cultivos de pimiento y melón, debido en parte a la anomalía de las temperaturas suaves del invierno, que han provocado la aparición de colonias desde las primeras etapas de desarrollo del cultivo, cuando las plantas se muestran más vulnerables a sufrir los ataques de las plagas. Además, los pulgones han desarrollado resistencias a numerosas materias activas, lo que unido a las iniciativas promovidas por la Unión Europea como “El Pacto Verde Europeo” y la estrategia “De la Granja a la Mesa” que tienen como objetivo reducir en un 50% el uso de fitosanitarios para el año 2030, han propiciado un escenario muy complicado para el sector agrícola dadas las dificultades que tienen para proteger a los cultivos de plagas y enfermedades y obtener producciones con los estándares de calidad que exigen los consumidores.

Ante la falta de alternativas a los productos fitosanitarios convencionales, surge la necesidad de buscar en la naturaleza aquellas sustancias que produzcan algún efecto negativo para los insectos plaga sin comprometer la integridad del medio ambiente, la salud humana y que además sean compatibles con la fauna auxiliar. Se sabe que los aceites esenciales de las plantas y los fitoquímicos naturales que podemos extraer de ellas tienen propiedades repelentes, insecticidas, antialimentarias e inhibidoras de la reproducción, entre otras. Pero tienen la particularidad de que son sustancias muy volátiles y que se degradan fácilmente en presencia de la luz o cuando son expuestas a altas temperaturas.

Por ello, el objetivo general de mi Tesis Doctoral es formular nanoemulsiones de bioactivos volátiles que sirvan como alternativa a las emulsiones convencionales utilizados como productos fitosanitarios para la protección de cultivos.

Pero ¿qué es una nanoemulsion?, pues es una mezcla de dos líquidos inmiscibles entre sí, como el agua y el aceite, que en presencia de agentes emulgentes, que hacen de enlace entre ambas fases, y aplicando energía, consiguen formar una mezcla homogénea y estable en el tiempo. Ejemplos de emulsiones que podemos encontrar en la vida cotidiana tenemos la leche (grasas-proteínas-agua), la mayonesa o el alioli, entre otras. ¿Y que hay del prefijo “nano-“? La razón es que los aceites esenciales y compuestos puros con los que trabajamos se mezclan con agua y emulgentes sintéticos o de origen natural como la lecitina de soja, las saponinas o el aceite de girasol y aplicando técnicas de ultrasonidos o agitadores de alta velocidad, conseguimos que las gotas de aceite queden recubiertas por el emulgente en partículas de tamaño de escala nanométrica, es decir, una mil millonésima parte de un metro (0,000000001 m). Como dato, el diámetro del cabello humano va de 70.000 – 80.000 nm y los tamaños de partícula del ingrediente activo en las nanoemulsiones que obtenemos van de 10 a 1.000 nm.

Con las nanoemulsiones conseguimos una mezcla, homogénea y estable en el tiempo, de los aceites esenciales y sus compuestos puros en agua para su aplicación como insecticida natural en agricultura ecológica. Además, se le confiere una mayor protección al ingrediente activo contra una rápida degradación o volatilización, lo que mejora la persistencia de su efecto durante más tiempo. Por otro lado, los tamaños de partículas pequeños presentan una ventaja en cuanto a la actividad insecticida debido a una mayor facilidad de penetración a través de las membranas celulares de las plantas y los insectos. Otra de las ventajas de las nanoemulsiones es el ahorro económico debido por un lado a la pequeña cantidad de surfactantes que se necesitan en su elaboración y por otro lado a la optimización del gasto de producto ya que se consigue un mejor reparto del ingrediente activo por superficie tratada y volumen de caldo aplicado.

En este proyecto de investigación (RTA2017-00022-00-00: “Optimización de nanoemulsiones de insecticidas de origen botánico) financiado por el Fondo Social Europeo y la Agencia Estatal de Investigación del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, se ha evaluado el efecto insecticida, repelente, antialimentario e inhibidor de la reproducción de pulgones de las nanoemulsiones de varios bioactivos volátiles presentes en la naturaleza como son: citral (presente en el aceite esencial de cítricos), (E)-anetol (compuesto mayoritario del aceite esencial de anís e hinojo), farnesol (sustancia de estructura molecular similar a la feromona de alarma de los pulgones), (Z)-jasmona (presente en el aceite esencial de jazmín), aceite destilado de limón (subproducto de la industria citrícola), aceite esencial de anís y esteres metílicos de ácidos grasos de coco, tanto de manera individual como sus mezclas. Se han combinado con surfactantes naturales como la lecitina de soja, sintéticos como Tween80®, aceites de girasol o de semillas de algodón como estabilizantes naturales y se han caracterizado las nanoemulsiones resultantes determinando el tamaño de partícula y la estabilidad de la mezcla.

Se han obtenido algunos resultados interesantes como que la nanoemulsion de (Z)-jasmona al 0,25% con Tween80® en proporción (1:2) y el aceite de semillas de algodón al 3% con jabón potásico (1:1) provocaron una mortalidad del 83% y 82% respectivamente a los 4 días de la pulverización sobre los pulgones en plantas de pimiento en condiciones de campo en invernadero. Por otro lado, la nanoemulsión de farnesol al 0,2% con Tween80® (1:2) aplicada sobre las plantas de pimiento produce un efecto repelente sobre los individuos alados de M. persicae (Sulzer) a las 24 h de la liberación en un bioensayo de elección en condiciones de laboratorio. También se ha demostrado que tanto el aceite esencial de anís como su compuesto mayoritario (E)-anetol, causan deshidratación y repelen a M. persicae (Sulzer). Además, (E)-anetol es repelente tanto de forma individual como formando mezclas con farnesol + aceite destilado de limón o con aceite destilado de limón + ésteres metílicos de ácidos grasos de coco. De hecho, este compuesto derivado del aceite de coco, de forma natural también presenta propiedades repelentes contra los individuos alados de M. persicae (Sulzer), siendo el primer informe de la actividad repelente de este producto contra una plaga agrícola

Esta Tesis Doctoral titulada “Propiedades repelentes, antialimentarias e insecticidas de nanoemulsiones de bioactivos volátiles sobre pulgones (Hemiptera: Aphidade) en cultivos hortícolas” ha sido realizada por Félix Martín Pérez del Programa de Doctorado en Recursos y Tecnologías Agrarias, Agroambientales y Alimentarias (ReTos-AAA) de la Escuela Politécnica Superior de Orihuela (EPSO) y se ha llevado a cabo en el Instituto Murciano de Investigación y Desarrollo Agrario y Medioambiental (IMIDA) bajo la dirección de la Dra. María Jesús Pascual Villalobos, Profesora de Investigación y responsable del Equipo de Fitoquímicos Naturales del IMIDA, y la codirección del Dr. Pedro Luis Guirao Moya, Profesor titular del Departamento de Producción Vegetal y Microbiología de la Universidad Miguel Hernández.