Evaluación de toxicidad letal fumigante de aceites esenciales sobre adultos de S. zeamais

Con un diseño completamente al azar, se evaluaron los aceites esenciales mencionados, un control positivo con aceite esencial de Rosmarinus officinalis L. y un control negativo (sin aplicar aceite). Cada aceite esencial se aplicó a un disco de papel de filtro previamente ubicado en la cara interior de la tapa de un frasco de vidrio de 20 ml. El volumen de aceite aplicado fue de 4 µl, equivalente a una concentración de 200 µl.L⁻¹ de aire. Al mismo tiempo, se colocaron 10 adultos dentro del frasco correspondiente que contenía 5 g de dieta (granos de maíz). Por último, se ubicó una malla en la boca del frasco para prevenir el contacto directo de los insectos con el aceite y se cerró con la tapa y el papel de filtro en su cara interior.

Cada tratamiento se estableció con siete réplicas y el experimento completo se repitió tres veces en el tiempo. La cantidad de insectos vivos y muertos se contabilizó a las 72 h de realizada la aplicación y se calculó la mortalidad correspondiente.

Evaluación de la toxicidad letal por contacto de aceites esenciales sobre los adultos de S. zeamais

Para evaluar el efecto tóxico letal por contacto, se siguió un diseño completamente al azar, se evaluaron los aceites esenciales mencionados, un control con mineral no metálico (1 %), un control negativo (sin el mineral, ni aceite) y dos controles positivos (Protect It y aceite esencial de R. officinalis).

Los aceites se aplicaron mezclados con un mineral no metálico (MI). En todos los casos se aplicó este material al 1 % del peso de los granos y 4 µl del aceite correspondiente. Se agregaron 5 g de maíz y se agitó el contenido del frasco hasta que el tratamiento cubrió uniformemente los granos. Después, 10 adultos se colocaron dentro de cada frasco y este se cerró.

Cada tratamiento se estableció con siete réplicas, y el experimento completo se repitió tres veces en el tiempo. La cantidad de insectos vivos y muertos se contabilizó a las 72 h de realizada la aplicación y se calculó la mortalidad correspondiente.

Los resultados se analizaron estadísticamente mediante una comparación múltiple de proporciones, por el método de Wald para un nivel de confianza de 0,05 y se utilizó el Software estadístico CompaProWin_2.0.1 desarrollado en el CENSA (1010. Miranda Cabrera I, Duvergel Castillo Y. S. COMPAPROP: A system for multiple proportion comparisons. Rev. Protección Veg. [online]. 2014; 29 (3): 231-234.
).

Evaluación de toxicidad letal fumigante de aceites esenciales sobre adultos de S. zeamais

La mayor actividad insecticida de los vapores sobre S. zeamais se evidenció con los aceites esenciales obtenidos de C. speciosus y C. citriodora (Tabla 2), que ocasionaron mortalidades del 36,67 % y 56,90 %, respectivamente; los insectos expuestos mostraron una susceptibilidad significativamente mayor al aceite de C. citriodora, lo que confirma su potencial como agente fumigante. Estos aceites provocaron un efecto insecticida superior al de R. officinalis utilizado como control positivo.

El resto de los aceites esenciales evaluados causaron mortalidades iguales o inferiores al 10 %, efecto que no difirió significativamente del obtenido con el control negativo. Las menores tasas de mortalidad correspondieron a los aceites de E. deglupta, E. asperifolia, E. axillaris, E. cristata, E. farameoides, E. monticola, E. uniflora, M. floribunda, P. cattleianum, P. montanum y S. cumini. Estos resultados sugieren que la eficacia insecticida de los aceites esenciales es altamente dependiente de la especie vegetal de origen, lo que refleja diferencias en la composición química y en la concentración relativa de metabolitos activos.

El efecto fumigante del aceite esencial de C. speciosus no se encontró informado con anterioridad. En su composición química se han detectado 1,8-cineol, α-pineno y limoneno (1111. Silvestre WP, Vicenço CB, Thomazoni RA, Pauletti GF. Insecticidal activity of Callistemon speciosus essential oil on Anticarsia gemmatalis and Spodoptera frugiperda. Int J Trop Insect Sci. 2022;42(2):1307-14. https://doi.org/10.1007/s42690-021-00648-8
). La mortalidad de S. zeamais causada por este aceite en el presente estudio, podría estar asociada a la presencia de estos compuestos en el aceite.

Los resultados obtenidos con el aceite de C. citriodora difieren de los publicados por Fouad et al. (1212. Fouad HA, da Camara CA, de Moraes MM, de Melo JP. Synergistic effects of five essential oils and eight chiral compounds on deltamethrin-piperonyl butoxide insecticide against Sitophilus zeamais (Coleoptera: Curculionidae). Journal of Asia-Pacific Entomology. 2023; 26(2):102072. https://doi.org/10.1016/j.aspen.2023.102072
), que alcanzaron 100 % de mortalidad a partir de 100,64 µl·L⁻¹ de aire en 24 h, al utilizar 20 insectos y 5 g de maíz en frascos de vidrio de 0,2 L de capacidad. También Mazzonetto et al. (1313. Mazzonetto F, Corbani RZ, Dalri AB. Biofumigation of plant species on Sitophilus zeamais in stored maize. Appl Res Agrotechnol. 2013;6(1):53-61.
) describieron el uso del aceite de esta planta para la disminución de individuos vivos, así como la aparición y supervivencia de S. zeamais. A dosis de 7,5 μl·L⁻¹ de aire del aceite esencial, aplicada sobre papel de filtro colocado en placas Petri sin sustrato, utilizando 10 insectos por unidad experimental, se obtienen en 24 h un 70 % de mortalidad (1414. Mardiningsih TL, Rizal M. Potential of essential oils Eucalyptus citriodora and Artemisia vulgaris against Sitophilus zeamais (Coleoptera: Curculionidae). IOP Conf Ser Earth Environ Sci. 2022;974(1):012009. https://doi.org/10.1088/1755-1315/974/1/012009
). En otros estudios previos, del efecto del aceite esencial de C. citriodora sobre el coleóptero evaluado, se obtuvo un 100 % mortalidad con 1 μl del aceite al 1 % sin utilizar sustrato (1515. Dobler GH, de Oliveira GMM, de Moura NF. Bioactivity of essential oils in the control of Sitophilus spp. Rev Observ Econ Lat Am. 2023;21(11):20897-20909. https://doi:10.55905/oelv21n11-126
). En el presente estudio, la mortalidad de los insectos obtenida, con una concentración de 200 µl·L⁻¹ de aire, resultó inferior a la informada en investigaciones precedentes. Esta diferencia podría explicarse por la variabilidad genética y fisiológica entre las poblaciones de insectos utilizadas, lo que influye en su susceptibilidad a los compuestos evaluados. Asimismo, la posible adsorción del aceite sobre el sustrato de exposición puede haber reducido la disponibilidad efectiva del compuesto en la atmósfera, limitando su acción insecticida. Otros factores, como las condiciones ambientales durante el ensayo (temperatura, humedad relativa) y el estado fisiológico de los individuos, también podrían haber contribuido a la menor eficacia observada. En conjunto, estos elementos sugieren que la respuesta a los tratamientos no depende, únicamente, de la concentración aplicada, sino de un conjunto de variables biológicas y físico-químicas que deben considerarse en la interpretación de los resultados.

El aceite esencial de C. citriodora tiene, entre sus componentes, citronelal y, en ensayos anteriores, se demostró la alta toxicidad del citronelal para S. zeamais, el tiempo letal para el 50 % de los insectos fue 49,22 h, a una concentración de 0,660 μl.cm²^-1 (1616. Ootani MA, Aguiar RW, Mello AV, Didonet J, Portella ACF, Nascimento IR. Toxicidade de óleos essenciais de eucalipto e citronela sobre Sitophilus zeamais Motschulsky (Coleoptera: Curculionidae). Biosci J. 2011;27(4):609-18.
). La presencia de este aldehído pudiera ser la causa del efecto tóxico observado para el aceite cubano.

Estudios de toxicidad fumigante con E. camaldulensis evidenciaron la muerte del 50 % de los adultos de Sitophilus granarius L., a partir del aumento de la concentración 647,32 µl·L⁻¹ de aire en un tiempo de evaluación de 24 h (1717. Hamzavi F. Fumigant toxicity of Eucalyptus camaldulensis and Callistemon viminalis essential oils on Sitophilus granarius. Technology. 2017;13(1):47-58.
). La exposición de adultos de Oryzaephilus surinamensis L. y Sitophilus oryzae L., a una concentración de aceite de 14,71 µl·L⁻¹ de aire sin sustrato, ocasionó 100 % de mortalidad en un tiempo de 72h (1818. Ebadollahi A, Setzer WN. Analysis of the essential oils of Eucalyptus camaldulensis Dehnh. and Eucalyptus viminalis Labill. as a contribution to fortify their insecticidal application. Nat Prod Commun. 2020;15(9). https://doi.10.1177/1934578X20946248
). Sin embargo, no se observaron efectos tóxicos significativos en los individuos expuestos en las condiciones del ensayo realizado, esto indica una menor susceptibilidad de S. zeamais al aceite aplicado.

El aceite esencial de E. robusta no evidenció un potencial tóxico significativo sobre S. zeamais. Sin embargo, la literatura consultada informa, para este compuesto, una actividad fumigante con efecto insecticida a las 24 horas, empleando una concentración final de 40 µl·L⁻¹ sobre Aedes aegypti (L.) (Diptera: Culicidae) (1919. Danna C, Malaspina P, Cornara L, Smeriglio A, Trombetta D, De Feo V, Vanin S. Eucalyptus essential oils in pest control: A review of chemical composition and applications against insects and mites. Crop Prot. 2024. https://doi.org/10.1016/j.cropro.2023.106319
); los resultados obtenidos indican que el espectro de acción de sus vapores no incluye el fitófago estudiado.

Eucalyptus saligna, provocó la muerte al 65 % de los adultos luego de 168 h de exposición a dosis de 10 µl·L⁻¹ de aire (2020. Bett PK, Deng AL, Ogendo JO, Kamatenesi Mugisha M, Mihale JM. Toxic and repellent properties of Cupressus lusitanica and Eucalyptus saligna essential oils against Callosbrochus chinensis and Sitophilus zeamais. In: Proc First Int Conf Pesticidal Plants. 2013: 2012-2014.
), efecto insecticida que pudiera estar relacionado con sus componentes. E. uniflora, por fumigación, tiene efecto insecticida y repelente agudo sobre S. zeamais, contiene sesquiterpenos como componentes principales a los que se les atribuyó dicha actividad (2121. Altoe MD, Lima JD, Potrich M, Battisti L, Lozano ER. Insecticidal and repellent effects of essential oil Eugenia uniflora L. (Myrtaceae) on Sitophilus zeamais M. (Coleoptera: Curculionidae). Int J Trop Insect Sci. 2023;43:237-243. https://doi.org/10.1007/s42690-022-00933-0
).

En la literatura consultada no se encontraron antecedentes sobre efectos fumigantes de los aceites esenciales de E. deglupta, E. robusta, E. asperifolia, E. axillaris, E. cristata, E. farameoides, E. monticola, E. rhombea, M. decandra, M. floribunda, P. cattleianum, P. montanum y S. cumini sobre S. zeamais. En contraste, los aceites de C. speciosus y C. citriodora mostraron un efecto fumigante destacado, lo que permite considerarlos como candidatos más apropiados para el desarrollo de bioplaguicidas por fumigación, orientados a la protección de granos de maíz almacenado.

Evaluación de la toxicidad letal por contacto de aceites esenciales sobre los adultos de S. zeamais

Los aceites evaluados provocaron una mortalidad superior al 40 % por contacto directo, excepto el de E. asperifolia; 14 aceites causaron la muerte de más del 50 % de los insectos (Tabla 3). Se destacaron los aceites de C. speciosus y E. robusta que evidenciaron un efecto tóxico letal similar al Protect It; el aceite esencial de R. officinalis causó menor mortalidad, pero sin diferencias significativas con los tratamientos anteriores. La menor mortalidad la ocasionó el aceite de E. asperifolia (15,15 %), aunque el valor difirió del control negativo.

El aceite esencial de C. speciosus presentó actividad insecticida por contacto sobre otros insectos fitófagos (1111. Silvestre WP, Vicenço CB, Thomazoni RA, Pauletti GF. Insecticidal activity of Callistemon speciosus essential oil on Anticarsia gemmatalis and Spodoptera frugiperda. Int J Trop Insect Sci. 2022;42(2):1307-14. https://doi.org/10.1007/s42690-021-00648-8
); sin embargo, no se encontraron antecedentes de este tipo de acción sobre el insecto, ampliando el conocimiento sobre el potencial insecticida de esta especie y su aceite esencial. Este resultado sugiere que C. speciosus podría constituir una fuente prometedora de compuestos bioactivos aplicables en programas de manejo integrado de plagas, especialmente en sistemas de almacenamiento de maíz.

La acción insecticida del aceite de C. citriodora sobre S. zeamais es evidente. La toxicidad por contacto observada probablemente se genere por la presencia característica de citronelal en dicho aceite (1515. Dobler GH, de Oliveira GMM, de Moura NF. Bioactivity of essential oils in the control of Sitophilus spp. Rev Observ Econ Lat Am. 2023;21(11):20897-20909. https://doi:10.55905/oelv21n11-126
). Este metabolito podría ser la causa del efecto insecticida, observándose durante los experimentos una permeabilidad en la cutícula, lo que deriva en la mortalidad del coleóptero. Se obtuvo un 100 % de mortalidad en especies del género Sitophilus (Coleoptera: Curculionidae) al aplicar 2,5 µl.g^-1 de aceite esencial de E. camaldulensis sobre papa frita (2222. Ahouandjinou JM, Adjou ES, Kpatinvo B, Allavo U, Dahouenon-Ahoussi E, Sohounhloue DC. Biological properties of essential oils from Eucalyptus camaldulensis and Ocimum gratissimum against Sitophilus spp. isolated from stored traditional yam chips. J Pharmacogn Phytochem. 2021;10(4):24-27.
), lo que evidencia la alta eficacia de este compuesto en condiciones experimentales específicas. En contraste, Emeka et al. (2323. Emeka CPO, Ewete FK, Ebeniro ST. Efficacy of Eucalyptus camaldulensis leaf, Moringa oleifera seed and pirimiphos-methyl powders against maize weevil (Sitophilus zeamais) in stored maize. J Exp Agric Int. 2020;42(5):85-90.
) alcanzaron un 65 % de mortalidad en Sitophilus zeamais al emplear polvos vegetales a razón de 1 g/20 g de maíz, después de 96 horas de exposición. Estas diferencias en los porcentajes de mortalidad pueden atribuirse tanto a la naturaleza del sustrato utilizado (papa frita vs grano de maíz), como a la forma de aplicación del producto (aceite esencial vs polvo vegetal), factores que influyen, directamente, en la biodisponibilidad de los compuestos activos y en la interacción insecto-sustrato. En conjunto, los resultados sugieren que la eficacia insecticida depende no solo de la concentración aplicada, sino también de la matriz alimentaria y del modo de administración, aspectos que deben considerarse en el diseño de estrategias de control postcosecha.

El aceite de E. saligna presentó un porcentaje de mortalidad superior al referido por Omara et al. (2424. Omara T, Kizza Kateeba F, Musau B, Kigenyi E, Adupa E, Kagoya S. Bioinsecticidal activity of eucalyptol- and 1R-α-pinene-rich acetonic oils of Eucalyptus saligna on Sitophilus zeamais Motschulsky, 1855 (Coleoptera: Curculionidae). J Health Environ Res. 2018;4(4):153-160. https://doi.10.11648/j.jher.20180404.15
), quienes observaron la muerte del 50 % de los insectos en 72 horas al aplicar una dosis mayor (4 μl.ml^-1 en 12 g de maíz). No obstante, al duplicar la dosis alcanzaron el 100% de mortalidad. Esta discrepancia podría explicarse por diferencias metodológicas entre estudios, particularmente en el origen del material vegetal utilizado; mientras que, en la investigación precedente el aceite se obtuvo a partir de polvo seco, en el presente trabajo se emplearon hojas frescas. Esta variación en la fuente de extracción puede influir, de manera significativa, en la composición química del aceite esencial, modificando la concentración relativa de metabolitos secundarios y, en consecuencia, su efecto biológico observado sobre los insectos.

Los aceites esenciales de C. speciosus y C. citriodora resultaron tóxicos para S. zeamais, tanto por contacto como fumigante. Los resultados obtenidos permiten proponer estos aceites para el desarrollo de nuevos bioplaguicidas para el control de la plaga en almacén. Mantener los granos almacenados para la producción agrícola es un desafío. Estudios posteriores deberán profundizar en las dosis y frecuencia de aplicación necesarias para el manejo de este insecto en condiciones de almacenamiento

La mayoría de los aceites obtenidos de especies de la familia Myrtaceae representan una alternativa prometedora para el tratamiento de las semillas de maíz frente a la infestación de S. zeamais, mediante aplicación por contacto directo y/o fumigante. Su uso ofrece un efecto protector que contribuye a reducir las pérdidas postcosecha. A la vez, estos compuestos perfilan como una herramienta primaria dentro de los programas de Manejo Integrado de coleópteros plaga, favoreciendo el desarrollo sustentable y reduciendo la dependencia de insecticidas sintéticos.