Identificación de biotipos de Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae) en los departamentos de Córdoba, Meta, Tolima y Valle del Cauca mediante el gen mitocondrial Citocromo Oxidasa I (COI) y la región nuclear FR

Abstract

Resumen: Spodoptera frugiperda (J. E. Smith, 1797) es un insecto plaga del maíz, arroz, algodón, sorgo y pastizales. Presenta dos formas biológicas (biotipos o razas) (maíz y arroz) que son idénticas morfológicamente, pero que difieren en varios aspectos tales como su composición genética, su aislamiento reproductivo y su tolerancia a insecticidas y controladores biológicos. En este trabajo se realizó la identificación molecular de estos biotipos a partir de larvas recolectadas en cultivos de maíz, arroz, algodón, sorgo, pasto mulato, caña de azúcar y sorgo dulce en los departamentos del Córdoba, Meta, Tolima y Valle del Cauca con el uso de dos marcadores moleculares: una PCR-RFLP del gen mitocondrial de la citocromo oxidasa I (COI) y una PCR del gen nuclear FR (For Rice). Los análisis moleculares permitieron diferenciar tres poblaciones de S. frugiperda: a) biotipo de maíz, b) biotipo de arroz y c) un grupo de individuos clasificados como “híbridos” entre estos dos biotipos, producto del cruce entre hembras del biotipo de maíz y machos del biotipo de arroz y viceversa. Los individuos genotipificados e identificados como “biotipo de maíz” se recolectaron en cultivos de maíz, sorgo, sorgo dulce, caña de azúcar, algodón, y con poca frecuencia en arroz y pasto mulato. Los individuos genotipificados como “biotipo de arroz” se encontraron en cultivos de arroz y pasto mulato principalmente. Estos biotipos presentaron una diferenciación genética significativa (PhiPT = 0,376, gl= 13,370, P0.001, para el gen COI, PhiPT = 0,50, gl = 13, 354, P0.001, para el gen FR), por lo que el flujo genético entre éstos es reducido. Dos dendrogramas obtenidos con la distancia genética de Nei y el algoritmo UPGMA (Unweighted paired groups with aritmethic mean) para cada marcador molecular separó dos poblaciones genéticamente diferenciadas: una compuesta por el biotipo de maíz y la otra por el biotipo de arroz. Aunque la topología de cada árbol difiere, dado que los marcadores moleculares son distintos, la mayoría de sus ramas separaron a los dos biotipos de este insecto. Los resultados demuestran la importancia que tiene llevar a cabo la diferenciación molecular de estos dos biotipos, dado que bajo condiciones de laboratorio, ambos difieren significativamente en su tolerancia a insecticidas y a controladores biológicos. El biotipo de arroz es más tolerante que el biotipo de maíz a insecticidas y el de maíz más tolerante a endotoxinas del Bacillus thuringiensis que el biotipo de arroz. Los resultados de este trabajo demuestran que la transferencia de genes que confieren tolerancia a controles químicos y biológicos en estos dos biotipos es baja o casi nula, ya que se encontró en este estudio que el flujo genético entre los biotipos de maíz y arroz de esta polilla es muy bajo, esto podría explicar las causas por las cuales ambos responden diferentemente en su manejo en condiciones de campo.Abstract: Spodoptera frugiperda (J. E. Smith, 1797) is a polyphagous insect of major economic impact in the Western hemisphere and it has genetically differentiated into two strains (i.e., corn and rice) that are morphologically identical at the level of larvae and adult but differs in their wing shape and in their genetics. In 2008, corn and rice strains of this pest were identified from Tolima department in Colombia. This work continues the molecular identification of these two strains in three other regions of Colombia and three other crops (grass, sugarcane and sweet sorghum). Our results showed that both strains are associated to the same hosts as reported in 2008. The corn strain was more abundant in corn, cotton, sorghum, sugarcane and sweet sorghum whereas the rice strain was more abundant in grass and rice (χ2= 282.31, df = 39, p0.0001). This host plant association reflects a population genetic differentiation in Colombia with values of PhiPT (COI) = 0.376, P 0.001, PhiPT (FR) = 0.50, P 0.001 for all crops. The UPGMA dendrograms obtained with Nei genetic distances separated most of rice strain populations from the other crops suggesting that is genetically differentiated from the corn strain. The results demonstrate the importance to differentiate these two strains in nature since these two populations significantly differ in their tolerance to both insecticides and Bacillus thuringiensis endotoxins under laboratory conditions and thus transference of genes that confer resistance to any control is low given the results obtained here because the gene flow estimated between them is very reducedMaestrí