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Universidad de La Salle Universidad de La Salle Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle Biología Escuela de Ciencias Básicas y Aplicadas 2023 Evaluación del potencial del hongo entomopatógeno Cordyceps Evaluación del potencial del hongo entomopatógeno Cordyceps sensu lato como agente biocontrolador de larvas de Aedes sensu lato como agente biocontrolador de larvas de Aedes aegypti (Diptera: Culicidae) aegypti (Diptera: Culicidae) Emma Catalina Solano Flórez Universidad de La Salle, Bogotá, esolano03@unisalle.edu.co Follow this and additional works at: https://ciencia.lasalle.edu.co/biologia Part of the Biology Commons Citación recomendada Citación recomendada Solano Flórez, E. C. (2023). Evaluación del potencial del hongo entomopatógeno Cordyceps sensu lato como agente biocontrolador de larvas de Aedes aegypti (Diptera: Culicidae). Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/biologia/153 This Trabajo de grado - Pregrado is brought to you for free and open access by the Escuela de Ciencias Básicas y Aplicadas at Ciencia Unisalle. It has been accepted for inclusion in Biología by an authorized administrator of Ciencia Unisalle. 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UNIVERSIDAD DE LA SALLE ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS Y APLICADAS PROGRAMA DE BIOLOGÍA BOGOTÁ D.C 2023 3 AGRADECIMIENTOS Agradezco inmensamente a las personas que han hecho parte del desarrollo de este proyecto, así como a aquellas que han compartido conmigo este camino profesional. A mis padres, por ser el apoyo preciso en cada escenario que he vivido a lo largo de estos años, por mantenerme centrada pero siempre con una visión amplia del futuro. A mi hermanita adorada por dejar florecer en ella su espíritu científico, ser mi cómplice y llenarme cada día de razones para ser mejor. A la tutora de este trabajo de grado, Lucía Lozano, una maestra y compañera de laboratorio admirable, por la paciencia y dedicación que pone en sus enseñanzas, por ampliar mi perspectiva y hacerme ver la grandeza que se esconde detrás de los organismos más pequeños. A la Universidad de La Salle, la Escuela de Ciencias Básicas y Aplicadas y al Programa de Biología por brindarme la oportunidad de creer en mí, a sus profesores, directivos, funcionarios y asociados que facilitaron material, teoría, y locaciones que enriquecieron este proyecto, especialmente al Laboratorio de Química y Microbiología y el de Entomología. A mis colegas, Felipe Cruz Suárez y Daniela Dueñas Florián por su compañía, por celebrar mis triunfos, acompañarme en mis derrotas y hacerme entender el valor de la amistad a lo largo de toda la carrera, gracias por abrirme las puertas de su vida y sus familias. A Nicolás, por darme la valentía para retomar este proyecto, enseñándome la importancia de apreciar mis procesos personales y profesionales, por estar a mi lado incondicionalmente y hacer mis días más plenos. A Frida, May, Qori y Miel por alegrar mi vida. Sin ustedes, esto no hubiera sido posible. 4 CONTENIDO RESUMEN ............................................................................................................................ 6 1. INTRODUCCIÓN ......................................................................................................... 6 Aedes aegypti en Colombia ................................................................................................. 8 Control biológico de Aedes aegypti .................................................................................... 8 2. OBJETIVOS ................................................................................................................ 10 Objetivo general. ............................................................................................................... 10 Objetivos específicos. ....................................................................................................... 10 3. MATERIALES Y MÉTODOS ................................................................................... 11 Área de estudio: ................................................................................................................ 11 Aislamiento e identificación de especies fúngicas............................................................ 11 Colonia de Aedes aegypti .................................................................................................. 12 Efecto larvicida ................................................................................................................. 12 Análisis de datos ............................................................................................................... 13 4. RESULTADOS ............................................................................................................ 13 Aislamiento e identificación de especies fúngicas............................................................ 13 Nivel de patogenicidad ..................................................................................................... 15 Concentración letal 50 (LC50) ........................................................................................... 17 5. DISCUSIÓN DE RESULTADOS .............................................................................. 17 Aislamiento e identificación de especies fúngicas............................................................ 17 Nivel de patogenicidad ..................................................................................................... 19 Concentración letal 50 (LC50) ........................................................................................... 22 6. REFERENCIAS .......................................................................................................... 24 5 ÍNDICE DE FIGURAS. Figura 1: Insectos colectados. ............................................................................................. 14 Figura 2: Curva de mortalidad corregida de larvas de Ae. aegypti expuestas a los hongos .............................................................................................................................................. 16 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1: Caracterización de hongos entomopatógenos presentes en insectos colectados en dos localidades de la Orinoquia y Amazonia Colombiana. .................................................. 15 Tabla 2: Actividad larvicida en Aedes aegypti, de los hongos aislados en este estudio ...... 16 Tabla 3: Concentración letal 50 (CL50) e intervalos de confianza de los hongos con patogenicidad alta frente a larvas de Aedes aegypti. ............................................................17 6 RESUMEN Aedes aegypti (Diptera: Culicidae) es un mosquito vector de importancia en salud pública, posee la capacidad de transmitir microorganismos causantes de enfermedades como fiebre amarilla, dengue, Zika y chikunguya, los mosquitos en general poseen cualidades que les ha permitido evolucionar y adaptarse con facilidad expandiendo su alcance, por esta razón, es necesario desarrollar nuevas y mejores técnicas de control que se enfoquen en la reducción de la cantidad de insectos, a la vez que eviten la generación de efectos adversos. Este estudio buscó evaluar el potencial de aislamientos colombianos del hongo entomopatógeno Cordyceps sensu latu como agente biocontrolador en condiciones de laboratorio de larvas de Aedes aegypti. Para esto, se realizaron colectas de insectos infectados, se aislaron e identificaron los hongos y se realizaron bioensayos de patogenicidad sobre larvas de tercer estadio con diferentes concentraciones de conidios, determinando la mortalidad y el efecto larvicida. Las cepas con mayor porcentaje de mortalidad fueron identificadas como Metarhizium sp., Pestalotiopsis sp. Beauveria sp. y Monilia sp., así mismo, se determinaron las LC50 de 0,55 x 10 5 conidios ml -1, 0,59 x 105 conidios ml -1, 17,23 x 105 conidios ml -1 y 58,29 x 105 conidios ml -1 respectivamente. De esta forma se establece que los aislamientos podrían representar una alternativa dentro del control biológico del mosquito Aedes aegypti. Palabras clave: Biocontrol, entomopatógeno, Aedes aegypti, hongo, patogenicidad. 1. INTRODUCCIÓN Los mosquitos (Diptera: Culicidae) se distribuyen a lo largo de las regiones templadas y tropicales de todo el mundo. Con más de 3.500 especies, de las cuales, las pertenecientes a los géneros Anopheles, Aedes y Culex se han posicionado como los vectores de mayor importancia a nivel global gracias a su capacidad de transmitir diferentes microorganismos que afectan la salud pública (1). Las enfermedades causadas por los arbovivirus transmitidos por Aedes aegypti han sido tema de interés en países tropicales por su impacto directo en la salud y las repercusiones sociales, 7 económicas y políticas que conllevan (1, 2). El primero en conocerse fue el virus de la fiebre amarilla (YFV) (Flavivirus : Flaviviridae), estudiado durante más de cuatro siglos, y del que se supone llegó al Caribe Americano hacia la época de 1.640; seguido por el virus del dengue (DENV), el cual superó el impacto de la fiebre amarilla y en la actualidad se considera la enfermedad transmitida por mosquitos de mayor importancia, en coherencia con datos de la Organización Panamericana de la Salud con registros de 3´139.335 de casos en 2019 y 1.538 muertes (3, 4), superando casi seis veces los datos reportados en 2.018 (5), cifras que han abierto debate al lanzamiento de Dengvaxia® por parte de Sanofi-Pasteur en 2015 como la primera vacuna contra el dengue, con eficacia del 59,2%, y a su vez, sobre la capacidad gubernamental en entornos geográficos nacionales y subnacionales en los que los datos epidemiológicos demuestran una gran carga de la enfermedad y presencia de los cuatro serotipos (DEN-1, DEN-2, DEN-3 y DEN-4) (6, 7). Finalmente, y a pesar del esfuerzo conjunto por garantizar la baja propagación de enfermedades transmitidas por mosquitos, una nueva pandemia se evidenció en 2.016 por parte del virus del Zika (ZIKV), obligando a la OMS a declarar el estado de Emergencia de Salud Pública de Importancia Internacional por su relación con casos de microcefalia y síndrome de Guillain-Barré (8). Dentro de la propagación de microorganismos que causan enfermedades transmitidas por vectores, los mosquitos presentan ventajas debido a la fisiología, falencias dentro de la clasificación sistemática (9) y la gran adaptabilidad ante el cambio dinámico de factores ecológicos, sociales, y de desarrollo en el mundo (10), razones que sumadas al alto costo de los tratamientos por parte de los entes reguladores de salud y las pérdidas económicas que causan estas patologías justifican el esfuerzo global por controlar el surgimiento, morbilidad, propagación y dispersión de estos brotes epidémicos (9, 11). La forma más eficiente de evitar la generación de epidemias causadas por Ae. aegypti es a través del control físico, químico y biológico del vector. De esta forma, conocer aspectos claves de la dinámica fisiológica, biología y comportamiento del mosquito otorga la información necesaria para establecer nuevas y mejores alternativas que disipen la incidencia de éste en los centros antropogénicos (12). 8 Aedes aegypti en Colombia En Colombia, desde hace una década, el dengue presenta un comportamiento fluctuante con ciclos epidémicos cada tres años, mientras que, en el chikungunya y Zika, los primeros casos se confirmaron en 2014 y 2015 respectivamente, finalizando la epidemia un año después. Las zonas con mayor presencia de Ae. aegypti se ubican en los departamentos de Amazonas, Meta, Casanare, Huila, Tolima, Guainía, Arauca, Vaupés, Putumayo, Vichada, Sucre, César, Guaviare, Boyacá, Cundinamarca, Santander, Norte de Santander y Magdalena, ubicando al país en un fenómeno epidémico crítico y de alerta en salud pública (13, 14). El Ministerio de Salud ha encasillado sus esfuerzos dentro del plan de prevención de enfermedades transmisibles con campañas “anti-mosquitos” que buscan generar conciencia a través de la información, control y difusión de aspectos claves que permitan reconocer las señales de alerta y así disipar los contagios, sin embargo, se hace evidente la necesidad de nuevas y mejores formas de controlar la transmisión a través de la disminución poblacional de las especies de mosquitos (15). Control biológico de Aedes aegypti El concepto del control biológico o biocontrol, surge del entendimiento de los mosquitos como miembros de un ciclo vital, en el cual, sus depredadores y patógenos pueden ser usados por el ser humano, logrando reducir la población del insecto desde las etapas inmaduras para así, prevenir que este se establezca como vector (16). En el caso de Ae. aegypti esta herramienta es útil contra las formas inmaduras del vector a través de la alimentación, competencia o infección de las larvas, evitando la contaminación química del ambiente. A pesar de ello, es un mecanismo que posee desventajas como la introducción de especies exóticas, competencia, dificultad en la aplicación y producción a gran escala, así como la adaptabilidad a condiciones de temperatura, pH y factores fisicoquímicos del agua (17, 18). Varias especies han sido evaluadas y reconocidas como enemigos naturales capaces de reducir las poblaciones incluyendo peces larvívoros como el guppy (Poecilia reticulata) y el pez mosquito (Gambusia affinis) (19, 20), copépodos predadores de los géneros Macrocyclops y Mesocyclops (21) y el mosquito Toxorhynchites rutilus rutilus (22). 9 Uno de los grandes frenos al uso de los organismos anteriormente mencionados es la alta probabilidad de repercusión en los ecosistemas que se implantan, así como la aparición de efectos secundarios no deseados, afectando no sólo la salud humana sino el equilibrio de las demás especies, por esta razón, se han explorado nuevos sistemas de control a través del uso de microorganismos gracias a sus cualidades de cultivo y contención (23). Por el lado de las bacterias, el agente de control biológico universal Bacillus thuringiensis subsp. israelensis es sin duda, el mecanismo con mayor aceptación, no sólo por sus resultados en laboratorio sino por la creación de productos comerciales altamente eficaces que eliminan las larvas del vector Ae. aegypti con mortalidad registrada de hasta el 100% en estadíos larvales, a pesar de ello, se recomienda su evaluación sistemática y periódica para mejorar las técnicas de aplicación, evitando el desarrollo de resistenciapor parte del mosquito causando el declive en sus resultados (24). En general, los hongos más usados contra mosquitos Culicidae son Lagenidium giganteum, el cual incluso ya se maneja comercialmente y los géneros Coelomomyces y Culicinomyces (25, 26). Existe otro grupo de hongos conocidos como entomopátogenos los cuales atacan directamente el sistema inmune del huésped a través de un proceso que inicia con la adherencia de los conidos a la cutícula del insecto, seguido por la formación de apresorios que degradan la cutícula y por medio de enzimas (27), que le permiten ingresar al hemocele hasta que el micelio crezca reemplazando los tejidos del insecto y llegando a formar estromas con el cuerpo fructífero o sinemas para dispersar conidios y ascosporas como parte de su ciclo de vida (28). Durante muchos años el género Cordyceps fue usado para agrupar hongos que parasitan insectos y se caracterizan por formar estromas alargados, cilíndricos o filamentosos con ascosporas multiseptadas, sin embargo, desde el 2007 (29) se han caracterizado las relaciones de las familias Cordycipitaceae, Ophiocordycipitaceae y Clavicipitaceae encontrando similitudes genéticas bajo las cuales se han reclasificado en Cordyceps sensu lato (s.l.), una identidad taxonómica en la que se incluyen además de las fases sexuales o teleomorfos, los anamorfos conocidos por la presencia de conidios y la ausencia de estructuras sexuales y cuerpos fructíferos (30). En la actualidad se reconocen más de 1000 especies dentro de Cordyceps s.l. pertenecientes a los géneros teleomorfos Conoideocrella, Hypocrella, 10 Metacordyceps, Moelleriella, Orbiocrella, Regiocrella, Samuelsia, Tyrannycordyceps, Ascopolyporus, Cordyceps s.s., Hyperdermium, Torrubiella s.s, Elaphocordyceps, Ophiocordyceps, Podocrella y los géneros anamorfos Aschersonia, Metarhizium, Akanthomyces, Beauveria, Engyodontium, Gibellula, Isaria, Lecanicillium, Microhilum, Parengyodontium, Simplicillium, Drechmeria, Harposporium, Hirsutella, Hymenostilbe, Paraisaria, Polycephalomyces, Purpureocillium, Syngliocladium, y Tolypocladium (31). Teniendo en cuenta que los hongos entomopatógenos Cordyceps s.l. han tenido gran acogida en términos de la seguridad y selectividad tanto de especies como de cepas en este grupo, reduciendo así, los riesgos a la salud y el medio ambiente del uso de plaguicidas y la afectación a otras especies que prestan servicios ecosistémicos se han posicionado como gran estrategia dentro del manejo de poblaciones de vectores incluido Ae. aegypti, los más conocidos son Isaria fumosoroseus, Metarhizium anisopliae y Beaveria bassiana (32, 33). La estrategia para combinar hongos con insecticidas parece ser un idea viable, sin embargo, es necesario que haya compatibilidad entre estos debido a que los insecticidas pueden generar un efecto adverso sobre los hongos y neutralizar su función, por esta razón, sigue estando latente la necesidad de buscar nuevas y mejores alternativas para ampliar el portafolio de posibilidades y así poder integrar las acciones necesarias para evitar la supervivencia del vector y así, la propagación de los virus (34). 2. OBJETIVOS Objetivo general. Determinar el potencial de cepas nativas del hongo entomopatógeno Cordyceps s.l. como agente de biocontrol en condiciones de laboratorio, de larvas de Aedes aegypti (Diptera:Culicidae). Objetivos específicos. 1. Caracterizar hongos entomopatógenos presentes en insectos colectados en dos localidades de la Orinoquia y Amazonia Colombiana. 2. Determinar el efecto de los aislamientos colombianos de Cordyceps s.l. sobre larvas de Aedes aegypti (Diptera:Culicidae). 11 3. MATERIALES Y MÉTODOS Área de estudio: Se realizaron exploraciones en los ecosistemas presentes en la Reserva El Amparo en Puerto López, Meta (04°00'37.7"N y 07°23'60.6"W) y la Reserva Natural Ágape en Leticia, Amazonas (04°07'55.80'' S 69°57'15.86'' W), en las cuales se ejecutaron las colectas de insectos con presencia de rasgos macroscópicos característicos que han sido previamente catalogados previamente como propios de la infección por hongos entomopatógenos (35), paralelo, se tomó registro de la forma, color y posición del estroma (36), posteriormente, los especímenes recolectados fueron trasladados a los laboratorios de la Escuela de Ciencias Básicas y Aplicadas, de la Universidad de la Salle Sede Candelaria, Bogotá DC. Colombia en tubos Falcon® de 50 ml para continuar con el análisis experimental. Aislamiento e identificación de especies fúngicas: Se aislaron las cepas en base a la metodología de Sangdee y Sangdee (37) para cultivar hongos entomopatógenos;, para ello se realizaron lavados secuenciales de los insectos colectados, inicialmente con agua destilada estéril, seguido a esto se cortaron las muestras en secciones transversales de ≈5x5 mm2, separando los estromas presentes, finalmente se esterilizó la superficie por medio de un lavado de hipoclorito de sodio al 1% durante 2 minutos, seguido por 5 lavados con agua destilada estéril. Por último, se inocularon los fragmentos de tejido en cajas de Petri con agar de papa dextrosa (PDA) y se incubó a 25 ± 2°C por 5 días. El micelio obtenido del tejido de los insectos fue igualmente subcultivado en PDA a con el fin de crear un stock de las colonias aisladas para su posterior estudio (37). Para la identificación taxonómica se realizó la visualización a nivel macro de peritecios, ascos y ascosporas, y a través del microscopio óptico por medio de la tinción con azul de lactofenol de fiálides y conidios, relacionando los caracteres en las guías de Sung et al., 2007 (29); Humber, 2012 (38); Liu et al., 2011 (39) ; Araújo y Hugues, 2016 (40); Kobayasi, 1982 (41) y Mains, 1958 (42). 12 Colonia de Aedes aegypti Las larvas de Ae. aegypti se obtuvieron a través de colonias ya establecidas por el insectario de la Escuela de Ciencias Básicas y Aplicadas de la Universidad de la Salle con el fin de asegurar su identidad taxonómica. Los insectos se mantuvieron en recipientes plásticos de 40 x 60 x 40 cm de alto, con 1000 ml de agua reposada; se alimentaron con purina canina pulverizada hasta obtener adultos y continuar su ciclo; la temperatura se mantuvo entre 25- 30 °C, la humedad relativa entre 38-50% y el insectario presentó un fotoperiodo de 12L: 12D. Efecto larvicida Preparación de conidios de los hongos. Se adicionó 1 ml de Tween 80 estéril al 0,1% directamente sobre el cultivo de cada uno de los hongos aislados cultivados en PDA que previamente se habían incubado a 25 ± 2°C durante 1-3 semanas para obtener los conidios, de los cuales se realizó el conteo de conidios por medio de la cámara de Neubauer (43) para posteriormente, lograr el ajuste de la suspensión hasta 1x108 conidios ml-1 usando Tween 80 estéril al 0,05% (44, 45). Bioensayos de actividad larvicida. Para seleccionar los hongos aislados con actividad larvicida sobre Ae. aegypti se tomaron por réplica 30 larvas de tercer estadio, las cuales se identificaron como las larvas presentes en la colonia luego de 4 días desde la eclosión del huevo; luego de esto, fueron dispuestas en un contenedor de vidrio de ø ≈ 5,5 cms con 100 mL de agua reposada. Se realizó la aspersión de las soluciones a concentraciones de 1x108 conidios ml-1 sobre los contenedores de acuerdo con su concentración; posteriormente se taparon y con el fin de asegurar la correcta lectura de mortalidad, se controló la humedad, temperatura y fotoperiodo mencionadas anteriormente (para el mantenimiento de la colonia). Se registró la cantidad diaria de larvas muertas en cada bioensayo y en el control durante 6 días, considerando como larvas muertas aquellas que al tocarlas con un palillo de madera no presentaban movimiento y se retiraron de los contenedores posteriormente (44, 46). Todos los bioensayos anteriores se realizaron portriplicado y como control negativo se utilizó Tween 80 estéril al 0,05%. 13 Concentración letal 50 (LC50). Se eligieron las cepas de los hongos que presentaron mayores grados de patogenicidad; seguido, se tomaron por réplica 30 larvas en contenedores con 100 mL con agua reposada para aplicar estas mismas cepas en concentraciones de 1x107, 1x106, 1x104 y 1x102 conidios ml-1, leyendo la mortalidad diariamente durante 7 días. Todos los bioensayos anteriores se realizaron por triplicado y como control negativo se utilizó Tween 80 estéril al 0,05%. Análisis de datos Se tomaron los porcentajes medios de mortalidad luego de realizar la corrección de mortalidad natural de Abbott (44, 47): [(T-C) /(100-C)] x 100 Donde: T: Porcentaje de mortalidad causado por el hongo y C: Porcentaje de mortalidad en el control. Se estableció la diferencia entre medias a través de un análisis de varianza (ANOVA), seguido por el test de comparaciones múltiples de Duncan (44). Para clasificar el nivel de patogenicidad se analizó la mortalidad corregida por la fórmula de Abbott (47), estableciendo el nivel como alto si sobrepasa el 70%, medio entre 30% y 69%, y bajo si es menor a 29% (44). Finalmente, para determinar el efecto larvicida se estableció la concentración letal 50 (LC50) mediante el análisis Probit de Finney (48) y se obtuvieron los intervalos de confianza a través del programa de análisis de relaciones de toxicidad TRAP. 4. RESULTADOS Aislamiento e identificación de especies fúngicas. Se registró presencia de hongos entomopatógenos en los órdenes de insectos Orthoptera, Lepidoptera, Hymenoptera y Coleoptera, los cuales presentaban rasgos macroscópicos de infección por especies de los géneros Cordyceps y Ophiocordyceps (Fig. 1), de los cuales, se obtuvieron las fases asexuales, identificadas como Lecanicillium sp., Beauveria sp. y Metarhizium sp. Adicionalmente, se evidenció el crecimiento de los fitopatógenos Botrytis sp. y Monilia sp. y el endófito Pestalotiopsis sp. (Tabla 1). 14 Durante el aislamiento en laboratorio no se evidenció crecimiento en medio de cultivo PDA de los morfotipos PTO H43, PTO P12 y PTO P13, así como micelio estéril en el morfotipo LET 4A, razón por la cual, no fue posible su identificación a nivel microscópico. Figura 1: Insectos colectados. A. Grillo con Cordyceps. B. Polilla con Cordyceps. C. Hormiga con Ophiocordyceps unilateralis. D. Estroma de Ophiocordyceps unilateralis emergiendo de una hormiga. 15 Tabla 1: Caracterización de hongos entomopatógenos presentes en insectos colectados en dos localidades de la Orinoquia y Amazonia Colombiana. Aislamiento Identificación Insecto huésped Localidad LET1A Botrytis sp. Orthoptera Reserva Ágape LET2C Beauveria sp. LET2A Lecanicillium sp. LET4A* ND PTOH41 Metarhizium sp. Hymenoptera Reserva El Amparo PTOH43** Ophiocordyceps unilateralis PTOG33 Monilia sp. Coleoptera PTOG13 Pestalotiopsis sp. PTOP12** PTOP13** Cordyceps sp. Cordyceps sp. Lepidoptera (*) Micelio estéril. (**) No fue posible cultivarlo en PDA Nivel de patogenicidad Al analizar el efecto larvicida después de 6 días de realizado el bioensayo de las cepas de hongos se determinó una mortalidad en el ensayo control de 8%; de acuerdo con esto, se corrigieron los valores por medio de la fórmula de Abbot, mostrando niveles de patogenicidad con diferencias significativas soportadas en el valor p del análisis de varianza ANOVA (0,00976); de esta forma, se estableció el test de Duncan, el cual arrojó dos grupos significativamente diferentes, siendo el de menor patogenicidad (Tabla 2 Grupo a) el conformado por las cepas LET 2A y LET 4A con 22,5% de mortalidad y el de alta patogenicidad (Tabla 2 Grupo b) por las cepas PTO G33 y PTO H41 con 87,8% y 95% respectivamente, adicional a esto, la patogenicidad moderada, que comparte características de los dos anteriores (Tabla 2 Grupo ab) compuesta por las cepas LET 1A, PTO G13 Y LET 2C con 43,9% , 68,8% y 62,5% respectivamente. 16 Tabla 2: Actividad larvicida en Aedes aegypti, de los hongos aislados en este estudio. Nivel de patogenicidad Cepa Grupo Baja (< 29%) LET 2A A LET 4A A Moderada (30% - 69%) LET 1A Ab PTO G13 Ab LET 2C Ab Alta (>70%) PTO G33 B PTO H41 B En el análisis temporal de la mortalidad se determinó un efecto creciente en los tratamientos, durante los primeros días los porcentajes no sobrepasaban el 50%, sin embargo, los tratamientos PTO H41, PTO G13, PTO G33 y LET 2C superaron la media y se establecieron como los bioensayos con mayor porcentaje de mortalidad, mientras que, los tratamientos LET 1A, LET 2A y LET 4A se mantuvieron bajos a lo largo del tiempo. La confiabilidad del ensayo se estableció en 6 días, debido a que pasado ese tiempo se evidenció la emergencia de adultos en algunas réplicas, situación que al no formar parte de la evaluación y sumado al incremento en muerte del grupo control, se decidió disminuir el tiempo de análisis (Figura 2). Figura 2: Curva de mortalidad corregida de larvas de Aedes aegypti expuestas a los hongos. 17 Concentración letal 50 (LC50) De acuerdo con los valores obtenidos en la primera fase de bioensayos con 1x108 conidios ml-1 se eligieron las muestras que causaron más del 50% de mortalidad sobre las larvas las cuales fueron PTO H41, PTO G13, LET 2C y PTO G33. Como era de esperarse, de acuerdo al análisis Probit de Finney los bioensayos demostraron una relación dosis dependiente, esto significa que ante una mayor concentración de conidios la mortalidad de larvas fue mayor. Así mismo, las menores concentraciones letales 50 se evidenciaron en las cepas PTO H41 con 0,55 x 105 conidios ml -1 y PTO G13 con 0,59 x 105 conidios ml -1, mientras que las mayores fueron LET 2C con 17,34 x 105 conidios ml -1 y PTO G33 con 58,29 x 105 conidios ml -1 (Tabla 3). Tabla 3: Concentración letal 50 (CL50) e intervalos de confianza de los hongos con patogenicidad alta frente a larvas de Aedes aegypti. Aislamiento CL50 (conidios ml -1) 95%LCL - 95%UCL (conidios ml -1) PTOH41 0,55 x105 0,03 x105 - 312,67 x105 PTOG13 0,59 x105 0,4 x105- 13,58 x105 LET2C 17,23 x105 4,5 x105 - 90,53 x105 PTOG33 58,29 x105 23,65 x105 - 165,12 x105 5. DISCUSIÓN DE RESULTADOS Aislamiento e identificación de especies fúngicas. Durante este estudio se registraron diez morfotipos de hongos en ortópteros, himenópteros, coleópteros y lepidópteros, de los cuales seis se pudieron identificar hasta género en laboratorio, dando un total de tres cepas patógenas de insectos, Beauveria sp., Lecanicillium sp. y Metarhizium sp. pertenecientes a Cordyceps s.l., dos fitopatógenas Botrytis sp. y Monilia sp. y una endófita, Pestalotipsis sp. 18 La presencia de hongos entomopatógenos en distintos órdenes de insectos y la forma en la cual estos interactúan con el huésped y su entorno ha sido objeto de estudio durante varios años debido a la dependencia de estos ante aspectos como el grosor de la cutícula, ciclo de vida y nutrientes disponibles que actúan como factores determinantes para la sensibilidad de los insectos (49). Las especies de Cordyceps s.l. que parasitan artrópodos, se han encontrado en larvas de polillas, escarabajos, ninfas de cigarras y en adultos de arañas, moscas, hormigas, abejas, avispas, grillos, libélulas y termitas (50, 51). Se ha evidenciado mayor susceptibilidad de coleópteros y lepidópteros frente a la infección por Cordyceps s.l. (52, 53), así mismo, existen numerosos reportes que indican la relación de hongos como Ophiocordyceps sp. y Cordyceps s.s. con himenópteros, principalmente hormigas y abejas, que al ser insectos sociales tienen cambios drásticos en su comportamiento como el aislamiento y el aumento de su temperatura corporal para evitar expandir la infecciónhacia la colonia (54), en ortópteros se ha reportado la presencia de los géneros Metarhizium y Beauveria (55). Durante el aislamiento de los hongos se evidenció el crecimiento de los hongos fitopátogenos Botrytis sp. y Monilia sp., a pesar de no ser entomopatógenos, su presencia al interior del insecto sugiere la existencia de relaciones evolutivas que permiten a estos hongos aprovechar el sustrato brindado por el insecto huésped, actuando como patógenos oportunistas (56), se ha reportado la presencia de Botrytis durante el aislamiento de hongos en especies de Thysanoptera y Coleoptera (52, 57) ,mientras que, Monilia se sugiere que tiene una relación de coexistencia con las polillas (58). En cuanto al hongo endófito Pestalotiopsis sp. existen reportes de su existencia al interior de termitas (59). La ausencia de crecimiento de los morfotipos PTO H43, PTO P12 y PTO P13 en PDA puede estar causado por la carencia de nutrientes propios del insecto en el medio de cultivo, por esta razón estudios de 2013 y 2020 (37, 60) proponen la utilización de medios de cultivo enriquecidos con suplementos de ortópteros y lepidópteros para brindar al hongo entomopatógeno los elementos nutricionales necesarios para favorecer su desarrollo in vitro. 19 Nivel de patogenicidad En el ensayo con una sola dosis, el hongo de menor patogenicidad fue LET 2A correspondiente a Lecanicillium sp., al tratarse de un hongo entomopátogeno existen diversos estudios que han determinado el efecto larvicida de cepas de Lecanicillium, en 2020 (61) se realizó el aislamiento de hongos presentes en el suelo de India y la evaluación de su eficiencia en el control de larvas de primer estadio de Ae. aegypti encontrando que en la concentración de 1x108 conidios ml-1, que es la misma que se utilizó en este estudio, produce 18,66% de mortalidad luego de 6 días, mientras que en este trabajo fue de 22,5%. Un aspecto a considerar corresponde al hallazgo de Soni y Prakash (62) en el cual determinaron que Lecanicillium lecanii posee mayor eficiencia en el primer estadio de Ae. aegypti, y en cuanto crece la larva pierde patogenicidad, sin embargo, un estudio de 2010 (63) analizó la patogenicidad de Lecanicillium lecanii. Lecanicillium muscarium y Lecanicillium psalliotae, determinando mortalidad de 45%, 90% y 77,5% luego de 10 días de aplicación, así mismo, en 2015 (64) se demostró que una cepa de Lecanicillium en mosquitos adultos puede generar hasta el 100% de mortalidad si se realizan aplicaciones directas de los metabolitos. En comparación con estos resultados se puede determinar que el aislamiento LET 2A no es efectivo para el control de las larvas de tercer estadío de Ae. aegypti, pero podría poseer efectos mayores sobre otros estadios del mosquito. Dentro de los hongos de patogenicidad moderada se encuentra la cepa LET 1A correspondiente a Botrytis sp. con 43,9% de mortalidad, el género Botrytis ha sido de interés en estudios de fitopatología debido a que ocasiona el deterioro de las estructuras vegetativas y reproductivas de más de 200 especies de plantas mediante mecanismos de infección complejos y multifactoriales (65), en términos de ecología de este género y la interacción con insectos se ha definido que uno de los mecanismos evolutivos más exitoso que permite la dispersión de conidios de Botrytis ocurre durante la ingesta de plantas infectadas por parte de los insectos, adicionalmente, se ha comprobado que los conidios que se excretan siguen siendo viables (66), sin embargo, a pesar de que es posible aislar el hongo del interior del cuerpo del insecto no es claro su rol en la mortalidad de los mismos (57), Evans y colaboradores (34) sugieren que la existencia de mecanismos coevolutivos entre fitopatógenos les brinda la habilidad de colonizar nuevos huéspedes e incluso sincronizar la 20 liberación de esporas para que coincida con momentos claves de la ecología comportamental del insecto. De acuerdo a lo esperado, los hongos entomopatógenos presentarían mayores niveles de patogenicidad, en el caso de LET 2C identificado como Beauveria sp. se registró 62,5% de mortalidad, el mecanismo de infección de Beauveria ocurre mediado por la capacidad hidrofóbica de sus conidios que le confiere la facilidad de quedar suspendidos en cuerpos de agua y luego ser consumidos por las larvas de mosquitos generando daños al interior del hemocele que impiden la supervivencia de las mismas, en larvas de tercer estadío de Ae. aegypti se determinó que la máxima mortalidad fue de 74,6% en concentración de 1 x1011 esporas ml-1 (67). En estudios más recientes se registra que en larvas de segundo estadío de Ae. aegypti, Beauveria bassiana puede ocasionar 42,5% de mortalidad y sugiere la utilización de medios oleosos para facilitar la adhesión de conidios (68). Así mismo, de acuerdo a estudios de patogenicidad en adultos de Ae. aegypti se reporta que Beauveria brongniartii es capaz de causar el 45% de mortalidad (63), mientras que, en un estudio que evalúo tres cepas de B. bassiana obtenidas de moscas se determinó que a una concentración de 2 x1010 esporas ml-1 se produce mortalidad entre el 85% y el 94,6%, lo cual sugiere que las especies de Beauveria poseen alta especificidad sobre los insectos en los cuales actúa, así como el impacto residual que presentan cuando se aplican en larvas pero el efecto letal se evidencia hasta la adultez (33). Pestalotiopsis sp. PTOG13 ocasionó 68,8% de mortalidad en las larvas de Ae. aegypti,, en la revisión de Bezerra y colaboradores (69) se determinó que este tipo de hongo contiene metabolitos larvicidas de interés en el control biológico de mosquitos vectores. En 2008 Pandi (70) evalúo la actividad larvicida de Pestalotiopsis uivocla sobre larvas de segundo estadio de Culex quinquefasciatus determinando un efecto letal del 100%, así como Bücker (71) determinó el potencial de Pestalotiopsis virgulata y Pestalotiopsis aeruginea sobre larvas en tercer estadio de Ae. aegypti luego de 24 y 72 horas, concluyendo el potencial de esta especie y la relación dosis-dependiente existente en los bioensayos debido a que causaron en promedio 30% de mortalidad en concentración de 250µg mL-1 y 66% en 500µg mL-1 Aunque el hongo ha sido principalmente caracterizado por sus interacciones con las plantas, estudios moleculares y fisicoquímicos de las rutas metabólicas secundarias sugieren 21 la capacidad larvicida de Pestalotiopsis sp. como base para la creación de productos que sean más económicos, específicos y sostenibles dentro del manejo de los mosquitos (72, 73). Dentro de las cepas que causaron mayor mortalidad se encuentra PTO G33, identificada como Monilia sp., causante del 87,8% de efecto letal, el género Monilia corresponde al fitopatógeno que causa la moliniasis en cultivos vegetales, ocasionando pérdidas principalmente en cultivos frutales como el cacao (74), al igual que en el caso de Botrytis, se ha reconocido la interacción de Monilia con insectos al actuar como vectores en la dispersión de conidios en periodos de floración (75). Al tratarse de un hongo que ha sido descrito a lo largo de los años como endófito no se ha considerado dentro de los estudios de patogenicidad sobre insectos, sin embargo, en 1987 se realizó la evaluación del potencial insecticida sobre larvas de cuarto estadío de Ae. aegypti de 27 aislamientos, incluyendo uno de Monilia, se encontró que el hongo posee metabolitos que pueden causar daño celular a las larvas, sin embargo, los resultados arrojaron que ese aislamiento de Monilia tiene efectos nematocidas y no larvicidas, a diferencia de lo registrado en este estudio (76). Finalmente, el hongo de mayor mortalidad fue el aislamiento PTOH41, identificado como Metarhizium sp., dentro de los hongos entomopátogenos Metarhizium ha sido ampliamente utilizado para el control de mosquitos en diferentes etapas de su ciclode vida, en este estudio se determinó la mortalidad del 95% lo cual es congruente a hallazgos como el de Nunes y colaboradores (63), quienes evaluaron la mortalidad sobre Ae. aegypti en varias especies después de 10 días de aplicación, encontrando que Metarhizium acridum causó 82,5%, Metarhizium anisopliae, Metarhizium lepidiotae y Metarhizium majus 100%, Metarhizium flavoviride 87,5% y Metarhizium frigidum 89,2% de mortalidad, la especie con mayor impacto dentro del grupo de los mosquitos es Metarhizium anisopliae, pues posee una relación de especificidad directa con los culícidos lo que ha beneficiado su uso a nivel comercial (77), adicionalmente, Metarhizium posee la capacidad de infectar diferentes estadios de los insectos que coloniza, a pesar de ello es importante reconocer que en las etapas más tempranas del desarrollo los organismos poseen mayor susceptibilidad. Greenfield y colaboradores (78) determinaron el efecto de Metarhizium anisopliae y Metarhizium brunneum en los cuatro estadios de las larvas de Ae. aegypti mediante diluciones de 1 × 105 22 , 1 × 106 , 1 × 107 and 1 × 108 conidios ml−1 demostrando la relación dosis-dependiente y estadio-dependiente, así como las consecuencias fisiológicas que causa sobre las larvas. Concentración letal 50 (LC50) Durante los bioensayos se encontró que las cepas de Metarhizium sp. PTO H41, Pestalotiopsis sp. PTO G13, Monilia sp. PTO G33 y Beauveria sp. LET 2C se pueden establecer como posibles biocontroladores de los estadios larvales de Ae. aegypti en condiciones de laboratorio. Para poder cuantificar el potencial se definió la concentración letal 50 (LC50) para cada aislamiento, este valor dentro del control biológico se define como la dosis necesaria para generar un efecto letal en la mitad de los organismos a estudiar (79). Metarhizium sp. PTO H41 fue el hongo que presentó menor LC50 (0,55 x10 5 conidios ml -1), al ser uno de los géneros de mayor importancia dentro del estudio de entomopátogenos larvicidas, se encontró que los valores son menores a los reportados por Greenfield y colaboradores en 2015 (78) sobre Ae. aegypti para dos aislamientos de M. anisopliae en tercer y cuarto estadio larval de 7,5 x105 conidios ml -1 1,2 x106 conidios ml -1 , y para Metarhizium brunneum 3,2 x106 conidios ml -1; de igual forma, en 2012 (80) se determinó el efecto larvicida de M. anisopliae con un valor de 1,09×105 conidios ml -1 en larvas de Aedes albopictus. En estudios de aislamientos mexicanos de Metarhizium obtenidos de mosquitos los valores de LC50 oscilan entre 1,60 × 10 4 y 3,16 × 108 conidios ml -1 (81). Con base a estas comparaciones se puede definir que la cepa de Metarhizium sp. PTO H41 que fue aislada de himenópteros en este estudio representa una buena opción para el biocontrol de larvas de Ae. aegypti. El segundo hongo con menor LC50 (0,59 x10 5 conidios ml -1) fue Pestalotiopsis sp., a pesar de que es un resultado altamente favorable, no es posible compararlo con otros estudios sobre larvas debido a que no son especies utilizadas como mecanismos de biocontrol en ensayos por conidios, sino que su potencial radica en el aprovechamiento de sus metabolitos biocidas, en cuanto a reportes de concentración letal media. Bücker et al. (82) determinaron para una cepa de Pestalotiopsis virgulata 101,8 ppm como una LC50 que la clasifica como moderadamente patógena para larvas de Ae. aegypti y 11,9 ppm como altamente patógena para larvas de Anopheles nuneztovari. 23 El hongo entomopátógeno Beauveria sp. presentó la LC50 de 17,23 x10 5 conidios ml -1. Al comparar este valor con el obtenido por Shoukat y colaboradores (83) se define que la cepa de Beauveria presenta menor valor de LC50, pues en el estudio del 2020 se definió que dos aislamientos de B. bassiana tenían valores de 3,0 × 106 y 1,4 × 107 conidios ml -1 en Aedes albopictus, así mismo, en 17 aislamientos de B. bassiana sobre larvas en tercer estadio de Ae. aegypti se determinó que las cepas con mayor patogenicidad poseían LC50 de 1.37 × 10 6, 5,87 × 105 y 4,90 × 105 (84). Entender la forma en la cual Ae. aegypti presenta interacciones con especies de hongos es la base que permite establecer nuevas y mejores alternativas frente a mecanismos de biocontrol (85), como lo serían las cepas Metarhizium sp. PTO H41, Pestalotiopsis sp. PTO G13, Monilia sp. PTO G33 y Beauveria sp. LET 2C. Un estudio de metagenómica de 2020 (86) estudia la microbiota ligada a especies de mosquitos de las especies Ae. aegypti y C. quinquefasciatus encontrando la presencia de microorganismos entomopatógenos y fitopatógenos, sin embargo, aún son muchas las especies de las cuales no se ha descrito su potencial. CONCLUSIONES En este trabajo se determinó el potencial de siete aislamientos de hongos obtenidos a través de la colecta de insectos en dos locaciones de la Amazonía y Orinoquía Colombiana, los cuales causaron entre el 22,5% y el 95% de mortalidad de larvas en tercer estadio de Ae. aegypti. Adicionalmente, se estableció que los aislamientos con mayor efecto larvicida son PTO H41, PTO G13, LET 2C y PTO G33 con LC50 de 0,55 x10 5, 0,59 x105, 17,29 x105 y 58,29 x105 conidios ml-1 respectivamente. El desarrollo de estudios como el presente, que sienten propuestas teóricas y experimentales sobre las cuales se generan alternativas para reducir las poblaciones de mosquitos, representa el primer paso para lograr mejores mecanismos de acción frente a la transmisión de los virus de los cuales es vector, debido a que se evalúa el potencial de aprovechar nuevos microorganismos para controlar desde las primeras etapas de desarrollo a Ae. aegypti. Aunque los aislamientos colombianos evaluados en este estudio demostraron la función como agentes de biocontrol de larvas en tercer estadio de Ae. aegypti en condiciones de 24 laboratorio, aún son necesarios estudios que evalúen las características de inocuidad y especificidad para poder determinar la viabilidad de estos hongos en aplicaciones en campo para evitar generar efectos secundarios adversos y promover la sustentabilidad que se espera garantizar con el uso del control biológico. 6. REFERENCIAS (formato de la revista PNAS) 1. R. 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