MX2012004334A - Uso insecticida de un peroxido polimerico ciclico aislado a partir de krameria cytisoides. - Google Patents

Abstract

En este trabajo se evaluó la actividad del peróxido polimérico cíclico proveniente de Krameria cytisoides, la denominda kramecina, mostrando su actividad insecticida e insectistática, evitando así el abuso en el uso de insecticidas químico-sintéticos para el control de plagas que ocasiona contaminación y resistencia a estos productos. El empleo de sustancias de origen vegetal provenientes del metabolismo secundario de las plantas, como es el caso de la kramecina, es una alternativa efectiva y biodegradable.

Description

USO INSECTICIDA DE UN PERÓXIDO POLIMÉRICO CÍCLICO AISLADO A PARTIR DE Krameria cytisoides CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención está relacionada con el sector industrial dedicado a la producción de insumos para el control de plagas de los cultivos, más específicamente, con el sector agroindustrial .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Actualmente el uso de las sustancias químicas que se encuentran en las plantas se ha enfocado hacia el campo de la farmacología, sus otras aplicaciones no han recibido suficiente atención y no han sido explotadas correctamente en otros campos del conocimiento, tal es el caso de la industria de los insumos agrícolas (insecticidas o fertilizantes orgánicos), los cuales son una opción muy importante para el control de plagas de insectos, siendo éstos de fácil manejo, seguros en su aplicación, con un menor impacto para el ambiente y menor probabilidad de generar especies resistentes que los sintéticos.

Los insecticidas sintéticos son usualmente considerados la manera más eficaz y rápida de combatir a los insectos que representan una plaga en cultivos de interés agrícola, sin embargo, su uso desmedido ha causado serios problemas como toxicidad a otros organismos, resistencia, resurgencia de plagas, aparición de plagas secundarias por eliminación de sus enemigos naturales, etc. (Van Emden, H. F. "Pest Control", University Press (2a ed.), Cambridge, 1992).

En el marco del Manejo Integrado de Plagas (MIP), estos inconvenientes han creado un interés mundial en el desarrollo de estrategias alternas, incluyendo la búsqueda de nuevos tipos de insecticidas, como son los "insecticidas botánicos" o "fitoquimicos" (Talukder, F. A. & P. E. Howse, "Evaluation of Aphanamixis polystachya as a source of repellents, antifeedants, toxicante and protectants in storage against Tribolium castaneum (Herbst)" J. Stored Prod. Res. 31 (1): 55-61, 1995).

Actualmente ya existen insecticidas botánicos de los cuales se tienen bien identificados sus principios activos como es el caso de los productos que se hacen a base de alguna parte del árbol del nim (Azadirachta indica), cuyo principio activo más abundante es la "azadiractina", a la cual se le atribuyen diferentes modos de acción como el de interferir en la oviposición, apareo, fecundidad, crecimiento y desarrollo ó inhibición de la alimentación de una gran diversidad de insectos, además de presentar baja toxicidad en los humanos. Con el uso de sustancias vegetales para el control de insectos que son plaga como Spodoptera frugiperda se reduce la probabilidad de generar resistencia ya que ejercen menor presión selectiva (Saxena, 1986).

También los aceites esenciales o sus componentes como el a-pineno, mirceno, limoneno, etc., han demostrado actividad insecticida, repelente y antialimentaria contra insectos que son plaga. El chile también presenta actividad insecticida y repelente, debido a la presencia del alcaloide capsaicina. De la familia Fabaceae ya se han reportado varios géneros y especies con actividad insectistática y/o insecticida (Mareggiani, 2001 ; lannacone et al., 2005), asi como de varias especies de la familia Lamiaceae (Khalfi ef al., 2006; Sanon ef al., 2006; Kotan ef al., 2008). Las hojas de Ricinus communis contienen el alcaloide ricinina del que se ha demostrado actúa como insecticida e insectistático contra Spodoptera frugiperda (M. A. Ramos L, S. Pérez G., C. Rodríguez H., P. Guevara-F. and M. A. Zavala S., "Activity of Ricinus communis (Euphorbiaceae) against Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae)"). Igualmente se ha demostrado que el extracto de semillas de papaya tienen actividad insecticida e insectistática (S. Pérez G., M. A. Zavala S., M. M. González C, N. C. Cárdenas O. and M. A. Ramos-López ("Bioactivity of Carica papaya (Caricaceae) against Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae)").

La Krameria cytisoides, conocida comúnmente como "ratania", es un arbusto que se utiliza como enjuague para tratar el sangrado de encías, en el tratamiento de cáncer de estómago y en el tratamiento de algunos problemas inflamatorios. De esta planta se han aislado algunos lignanos, neolignanos y norneolignanos. Recientemente, en la solicitud de patente MX/a/2011/0012550, se ha reportado la molécula kramecina y su método de obtención a partir de Krameria cytisoides, con efecto antiinflamatorio. Sin embargo, no existen estudios científicos que corroboren la actividad de la planta ni de la molécula como insecticida botánico.

Asimismo, en la patente CA2021637 y las solicitudes de patente WO/1998/01729, US/20050063917, US20030003140, WO/1999/006030, WO/2008/021675 y US/20110104313 se describen formulaciones a partir de otras especies del género Krameria como K. triandra con aplicaciones antiinflamatoria, antibiótica, cicatrizante, antihemorrágica, calmante, emoliente, descongestionante, antiséptico, etc., que difieren de la aplicación que se busca proteger en esta solicitud.

Por otro lado, el gusano cogollero de maíz Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae) es un insecto polífago porque se alimenta de aproximadamente 50 especies de diferentes familias de plantas (Arana, 1996; Molina ef al., 2003), cosmopolita porque se encuentra distribuido ampliamente en varios países y es una de las principales plagas que afecta al maíz Zea mays que es el principal cereal consumido en México, causándole defoliaciones, pero su daño más importante es cuando se alimenta del meristemo de crecimiento de la planta, lo que ocasiona su muerte (Willink et al., 1993; Fernández, 2002).

Por lo que la invención propuesta es relevante, ya que es una alternativa ecológica y biodegradable para controlar a esta plaga, debido a que el abuso en el uso de insecticidas químicos sintéticos para su control ha ocasionado contaminación y resistencia a estos productos, por lo que se deben implementar medidas biorracionales (Mareggiani, 2001).

Dada la información revelada previamente, resulta evidente que, no es conocida en el arte previo una molécula polimérica cíclica formada por monómeros de un peróxido, denominada kramecina, que se obtenga específicamente a partir de Krameria cytisoides con actividad insecticida.

OBJETIVOS DE LA INVENCIÓN Un objetivo de la presente invención es demostrar que la kramecina, aislada de Krameria cytisoides tiene actividad insecticida e insectistática en diferentes fases de maduración de los insectos con todas las cualidades de un insecticida orgánico.

Asimismo, más objetos y ventajas de la presente invención podrán ser aparentes a partir del estudio de la presente descripción y los dibujos que se acompañan con fines exclusivamente ilustrativos y no limitativos.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCIÓN La presente invención está relacionada con la actividad insecticida e insectistática que presenta la molécula polimérica cíclica formada por monómeros de un peróxido obtenida de Krameria cytisoides, la denominada kramecina, con implicaciones en la producción de insecticidas para el control de insectos que afectan cultivos de importancia económica.

Para probar la actividad biológica de la kramecina se emplea el modelo del gusano cogollero de maíz, utilizando el método de incorporación y mezcla de la kramecina a la dieta artificial, realizando inicialmente una prueba utilizando cinco concentraciones logarítmicas entre 300 y 2,000 partes por millón (ppm) y un control negativo a 0 ppm, para determinar la actividad insecticida de la kramecina (mortalidad larval y pupal) y la actividad insectistática (duración larval y pupal, y peso de pupa a las 24 h de edad).

En este trabajo se aplica la metodología propuesta por Ramos et al. (2010) que permitió determinar el efecto que tiene la kramecina sobre la plaga agrícola en estado larval que es el gusano cogollero de maíz, Spodoptera frugiperda.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La Figura 1 muestra una fotografía comparativa entre larvas de gusano cogollero de maíz Spodoptera frugiperda de sexto estadio a los 20 días del inicio del experimento, izquierda control y derecha alimentada con kramecina.

La Figura 2 muestra una fotografía comparativa de pupas de gusano cogollero de maíz Spodoptera frugiperda a los 31 días del inicio del experimento, a la derecha control y al centro e izquierda alimentadas con kramecina.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención describe el uso insecticida e i n secti stát ico de la molécula denominada kramecina obtenida a partir de Krameria cytisoides. Actividad que presenta en diferentes fases de maduración de los insectos con todas las cualidades de un insecticida orgánico La molécula que se presenta en esta invención es un peróxido polimérico cíclico formado por un monómero que se une por los átomos 4 y 9 y que tiene la siguiente estructura química: A su vez, la estructura de la krameclna puede estar constituida por 3 a 10 monómeros como ejemplo se muestra la siguiente estructura constituida por 6 monómeros: La metodología usada para realizar las pruebas biológicas de la krame-cina se describe a continuación.

Se trabaja con larvas de primer estadio de gusano cogollero del maíz, Spodoptera frugiperda, provenientes del Laboratorio de Entomología del Centro Internacional del Mejoramiento del Maíz y del Trigo (CIMMYT), usando para preparar la dieta artificial los ingredientes del Tabla 1.

Se lleva a cabo la preparación de 100 g de dieta la cual se mezcla con cada concentración de kramecina evaluada durante su elaboración, siendo estas concentraciones: 2,000, 1,000, 700, 500, 300 y 0 ppm.

Prueba de actividad biológica Para la realización de los ensayos: se vierten aproximadamente 3 mL de las dietas con las diferentes concentraciones de kramecina en 24 vasos de acrilico previamente esterilizados (Bio-Serv Frenchtown, NJ, USA, catálogo no. 9051); la dieta se solidifica a temperatura ambiente por 24 h; se coloca una larva de primer estadio de S. frugiperda con un pincel del N° 0; cada vaso se cubre con una tapa (Bio-Serv catalog no. 9049); una vez tapados los vasos se colocan, de manera aleatoria, en el interior de una cámara bioclimática en condiciones de 27 ± 2 °C; 70% ± 5% HR (Humedad Relativa) y fotoperiodo de 14 h luz.

Tabla 1. Ingredientes y cantidades empleadas para preparar 1 Kg de dieta artificial, para la cria de larvas de S. frugiperda (Bergvinson y Kumar, 1997).

* El ácido sórbico se disuelve en el etanol antes de mezclarlo con los demás ingredientes de la dieta; ** Las vitaminas se adicionaron cuando la dieta, ya hecha, tiene< de 60°C.

Se observan los tratamientos cada tercer día, y cuando se inicia la formación de larvas de sexto estadio en el control, se realizan observaciones diarias para registrar el dia en que las larvas de S. frugiperda alcanzan el estado de pupa.

Las variables insecticidas evaluadas son: mortalidad larval y pupal, y las insectistáticas: duración larval y pupal, y peso de pupa a las 24 h de edad.

Resultados del análisis estadístico.

Se utiliza un diseño experimental completamente al azar; realizando un análisis de varianza y la comparación entre medias de los tratamientos efectuados a través de la prueba de Tukey; también se determina la Concentración Letal cincuenta (CL50) a nivel del 95% de confiabilidad con el paquete estadístico SYSTAT.

A 1000 y 2000 ppm la kramecina provoca el 100% de mortalidad larval. Mientras que la mortalidad pupal fue de 75% a 700 ppm. Tabla 2.

Los resultados obtenidos de la evaluación insectistática de la kramecina a diferentes concentraciones (Tabla 4) muestran que su efectividad durante la fase larval y pupal del gusano cogollero S. frugiperda se manifiesta a partir de las concentraciones de 300 y 500 ppm. A concentraciones de 700 y 500 ppm, la duración del periodo larval se prolonga 18.9 y 6.8 d; respectivamente. Por su parte, la duración pupal se incrementa 6.5, 3 y 1.4 d a concentraciones de 700, 500 y 300 ppm; respectivamente. Mientras que el peso de las pupas a las 24 h después de haberse formado disminuye 57% a 700 ppm y 16.7% a 500 ppm respecto del peso alcanzado en el control.

Por otro lado se hizo un comparativo con otros compuestos que presentan actividad insecticida (Tabla 3) e insectistática (Tabla 5), en el que se muestra que la Kramecina presenta un efecto similar e incluso mejor a la ricinina y al extracto de semillas de papaya al provocar mayor mortalidad en estadio de larva y pupa y en la mayoría de los casos prolonga la duración larval y pupal y disminuye el peso de la pupa a concentración menor.

Tabla 2. Actividad insecticida de la kramecina. * diferencias significativas respecto al control.

Tabla 3. Comparativo de la actividad insecticida entre la kramecina y otros insecticidas botánicos.

La duración de la fase larval se prolonga, significativamente respecto al control, a partir de 500 ppm de kramecina en la dieta, lo que indica que esta sustancia intoxica al insecto, de esta manera el alimento se mantiene más tiempo en el intestino medio hasta que logra la desintoxicación, o bien los extractos retardan la digestión o ambos; así el tiempo para cada estadio larval se extiende más de lo normal, indicando un crecimiento más lento para alcanzar el desarrollo larval y por lo que se manifiesta una inhibición en el crecimiento. Con la idea anterior se infiere que las larvas alimentadas con dieta que contiene al menos 300 ppm de kramecina también son afectadas durante la fase de pupa, debido a que tardan 13.3 % más al emerger los adultos, lo que alude a una inhibición del desarrollo.

Tabla 4. Actividad insectistática de la kramecina. * diferencias significativas respecto al control Tabla 5. Comparativo de la actividad insectistática entre la kramecina y otros insecticidas botánicos.

Las pupas que pesan significativamente menos de lo normal, proceden de larvas que fueron afectadas al alimentarse de dieta con kramecina, sea porque ésta intoxica a las larvas pero no lo bastante para matarlas o porque actúa como un disuasivo de la alimentación o por ambos. Al pesar menos la pupa, indica que hay menor alimentación o ésta es anormal en la larva, lo que conlleva a un menor aprovechamiento del alimento y por lo tanto menor peso corpóreo en la pupa, denotando una inhibición de la alimentación.

Una ventaja importante de la presente invención es la posibilidad de disponer de un bioinsecticida efectivo para el control de plagas, sin éste que cause recurrencia ni contaminación. Con el propósito de demostrar estas importantes características técnicas se efectuaron pruebas de toxicidad para la kramecina que se describen más adelante.

La CL50 (Concentración Letal Cincuenta), es decir, la concentración necesaria para matar a la mitad de la población larval, o para inhibir la formación del 50% de pupas, es de 389.3 ppm de kramecina.

Adicionalmente a estos análisis se realizó una prueba de toxicidad aguda a la kramecina, en la cual se administró una dosis de 5000 mg/kg a 6 ratones que después de 72 horas no presentaron toxicidad aguda.

La dosis letal media de la Azaridactina, según la COFEPRIS (2011), se encuentra en la categoría IV (Tabla 6) que refiere una dosis letal media aguda en ratas por vía oral en líquido de más de 3000 mg/kg.

La dosis letal media del carbofurano, según la COFEPRIS (2011), se encuentra en la categoría III (Tabla 6) que refiere una dosis letal media aguda en ratas por vía oral en líquido de 2000 y hasta 3000 mg/kg.

Como puede observarse de estos datos, según la clasificación de COFEPRIS, las concentraciones necesarias de kramecina para utilizarse como insecticida están muy por debajo de la categoría IV y por lo tanto, no representa un peligro para las mascotas, animales de granja o niños.

Tabla 6 LD 50 (dosis letal media) aguda en ratas (mg/kg de peso vivo).

(Los términos "sólido" y "líquido" se refieren al estado físico del producto o formulación que esté siendo clasificada).

Finalmente, el uso insecticida de la kramecina, por ser una sustancia de origen vegetal proveniente del metabolismo secundario de Krameria cytisoides, es una alternativa que ofrece biodegradabilidad. La biodegradabilidad de la kramecina se atribuye a que proviene de una planta y a que su aplicación en cultivos agrícolas es en forma de solución acuosa o por nebulización, todo esto favorece su descomposición, ya que en el medio existe una gran cantidad de factores como bacterias y hongos que facilitan la descomposición de la molécula en los elementos que la forman como dióxido de carbono, sales de nitrógeno, sales de hierro, etc.; el dióxido de carbono es liberado al aire de donde lo toman las plantas a través de sus hojas; las sales de hierro, de calcio y nitrógeno se disuelven en el agua contenida en el suelo y son absorbidas por las plantas a través de sus raíces.

Se hace constar que el mejor método conocido por el solicitante para llevar a cabo la invención es el que resulta de la presente descripción.

Claims (3)

R E I V I N D I C A C I O N E S Habiendo descrito el invento, se considera como novedad y se reclama por tanto como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Uso de la molécula denominada kramecina obtenida a partir de Krameria cytisoides y que tiene la siguiente estructura química, como insecticida e insectistático.

2. Uso de la molécula denominada kramecina obtenida a partir de Krameria cytisoides de conformidad con la reivindicación 1, en donde es una molécula biodegradable.

3. Uso de la molécula denominada kramecina obtenida a partir de Krameria cytisoides de conformidad con la reivindicación 1, en donde su actividad insecticida e insectistática se tiene a partir de 300 ppm. Uso de la molécula denominada kramecina obtenida a partir de Krameria cytisoides de conformidad con la reivindicación 1, en donde la aplicación preferente de la sustancia es en solución acuosa, por aspersión o nebulización. Uso de la molécula denominada kramecina obtenida a partir de Krameria cytisoides de conformidad con la reivindicación 1, en donde la actividad insecticida se logra a partir de la concentración letal media 50 correspondiente a 389.3 ppm. Uso de la molécula denominada kramecina obtenida a partir de Krameria cytisoides de conformidad con la reivindicación 1, en donde la actividad insectistática se logra a partir de 300 ppm, dada por el porcentaje de prolongación del estado pupal que corresponde a 13.3% respectivamente. Uso de la molécula denominada kramecina obtenida a partir de Krameria cytisoides de conformidad con la reivindicación 1, en donde la molécula no presenta toxicidad aguda en concentraciones de hasta 5000 mg/kg.