Introducción

El control de plagas en la agricultura depende en gran medida del uso de productos químicos sintéticos que matan a los insectos rápidamente (^{Archundia et al., 2006}). Si bien este modo ayuda a mantener las poblaciones de plagas en niveles aceptables, su uso indiscriminado ha causado varios problemas: a) contaminación del suelo y de las aguas subterráneas, efectos tóxicos en los seres humanos, c) genotipos de resistencia, y d) tiempo de extinción simultánea de los propios enemigos naturales de las plagas y otros organismos que serían plagas secundarias en ausencia de reguladores (Archundia et al., 2006; Sofía et al., 2022).

Una alternativa a este problema es utilizar productos de origen vegetal. Las plantas contienen grandes cantidades de sustancias químicas llamadas metabolitos secundarios que protegen contra patógenos y herbívoros (^{Sánchez, 2022}; ^{Pérez-Almeida, 2022}; Ramos et al., 2022). Los insecticidas más utilizados que se encuentran en las plantas son las piretrinas obtenidas de Nicotiana tabacum, Anabasis aphylla, Derris elliptica, Lonchocarpus utilis, Abies sachalinensis, Ryania speciosa, Schoenocaulon officinale (^{Ware y Whitaker, 2004}; ^{Cando Santo, 2022}) y azadiractina de Azadirachta indica (^{Archundia et al., 2006}; ^{Pimentel; 2022}).

El gusano cogollero, Spodoptera frugiperda, es un insecto de la familia Lepidoptera (Ramos et al., 2022). La etapa larvaria de esta plaga prefiere hojas y ramas tiernas, especialmente brotes, para ennegrecer los tejidos de las plantas (^{He et al., 2020}). Su dieta la convierte en una plaga altamente dañina, migratoria y destructiva en el hemisferio occidental. También tiene una gran capacidad para propagarse, adaptarse y soportar diferentes plantas hospedantes (^{Montezano et al., 2018}; ^{Paredes-Sánchez et al., 2021}).

Se deben evaluar alternativas menos dañinas a los pesticidas químicos, que sean amigables con el medio ambiente, como extractos y otros productos naturales con estructuras biodegradables novedosas que protegen la biodiversidad (^{Figueroa Brito, 2011}). El objetivo del presente estudio fue evaluar el efecto biocida del extracto etanolico de las semillas de Carica papaya L. “papaya” sobre larvas del estadio I de Spodoptera frugiperda Smith.

Materiales y métodos

Preparación del extracto etanólico de semillas

Se pesaron 300 gramos de semillas de C. papaya, los cuales fueron triturados y macerados en 810 ml de etanol al 96% a temperatura ambiente durante una semana. Luego el macerado se llevó a reflujo continuo por 90 minutos. Posteriormente el extracto se concentró a sequedad mediante pervaporación durante un día, el extracto seco obtenido fue disuelto en 10 ml de agua destilada obteniéndose una solución al 100% en peso de las semillas por volumen de agua. El extracto etanólico fue llevado a concentraciones de 10%, 15% y 20% de soluciones acuosas, tras lo cual se realizó el bioensayo, la aplicación de tratamientos y la evaluación de resultados en placas Petri. El flujo de trabajo se muestra en la Fig. 1.

Fig. 1 Flujo de trabajo para evaluación del efecto del extracto etanólico de semillas de Carica papaya “papaya” sobre larvas de Spodoptera frugiperda “gusano cogollero”. 

Resultados

Los análisis de los datos se presentan en la Tabla 1. El análisis de normalidad de datos mediante de la prueba de Ryan-Joiner (similar a Shapiro-Wilk) mostró los valores de 0,992 (p>0,1), lo cual indica la presencia de normalidad en la distribución de datos. En tanto, la prueba de homogeneidad de varianzas mediante el test de Barlett mostró un valor estadístico de 12,59 (p=0,321), lo cual indica la presencia de homogeneidad de varianzas. Por lo tanto, se realizaron las pruebas paramétricas de ANVA y posterior comparación de medias mediante test HSD Tukey.

El análisis de varianza (ANVA) factorial para porcentaje de mortandad se muestra en la Tabla 2. Los factores incluidos fueron: tiempo (T), concentración de extracto de semillas de papaya (EP) y la interacción de ambos factores (T*EP). Tal como puede observarse, se observó significancia para T, para EP, así como para la interacción de ambos factores, con un valor de p<0,0001, indicando diferencia de medias tanto en función del tiempo, como de la concentración de extracto de semillas de papaya, así como de la interacción de ambos factores.

Tabla 2 Análisis de varianza (ANVA) factorial para porcentaje de mortandad de larvas de S. frugiperda tratadas con extracto etanólico de C. papaya. 

T: tiempo, EP: concentración de extracto de semillas de papaya, T*EP: interacción de tiempo y concentración de extracto.

La mortalidad acumulada de larvas del estadio I de S. frugiperda tratadas con diferentes concentraciones de extracto etanólico de las semillas de C. papaya en función del tiempo se muestra en la figura 2. Los tratamientos control representados con los puntos azules incluyeron larvas tratadas con una solución de agua destilada. En estos tratamientos, la mortalidad de larvas se mantuvo en 0% desde los 15 hasta los 90 minutos contemplados en el estudio, sin mostrar diferencias significativas según la prueba de comparación múltiple de medias de Tukey HSD.

De forma similar, en los tratamientos que incluyeron una solución de extracto etanólico de semillas de C. papaya al 10%, se observaron valores de mortalidad de larvas de 0% al evaluar a los 15 y 30 minutos, con ausencia de diferencias significativas según la prueba de comparación múltiple de medias de Tukey HSD. En tanto, la mortalidad se incrementó a los 45 minutos con un valor promedio de 7%, lo cual fue estadísticamente superior a los valores previos. Asimismo, a los 60 y 75 minutos se obtuvieron valores significativamente superiores (27% y 29% de mortalidad, respectivamente), los cuales, fueron estadísticamente similares entre sí. Estos valores contrastan con el valor de 39% de mortalidad observado a los 90 minutos, el cual fue significativamente superior a todos los observados en esta concentración, según el test de Tukey.

Al utilizar las concentraciones de 15% del extracto de semillas de C. papaya, también se encontraron diferencias significativas (p<0,05). A los 15 minutos, la mortalidad acumulada promedio se mantuvo en 0%, la cual se incrementó significativamente a los 30 minutos (26% de mortalidad), con otro incremento significativo a los 45 minutos alcanzando una mortalidad de 51% de larvas de S. frugiperda. Estos valores fueron inferiores estadísticamente a los obtenidos cuando se realizó la medición a los 60, 75 y 90 minutos, con valores de mortalidad de 64%, 66% y 67%, los que, a su vez, no mostraron diferencias estadísticas entre sí según la prueba de comparación múltiple de medias de Tukey HSD.

Los tratamientos con 20% de concentración del extracto etanólico indujeron los valores mayores de mortalidad en las larvas de S. frugiperda. En efecto, a los 15 minutos, se observó una mortalidad de 14%, lo cual es estadísticamente superior al resultado obtenido por los demás tratamientos cuando la medición se realizó al mismo tiempo. Este valor fue estadísticamente inferior al observado a los 30 minutos (50% de mortalidad), el cual a su vez mostró diferencias significativas al ser medido a los 45 minutos (88% de mortalidad).

Los valores máximos de mortalidad de larvas de S. frugiperda fueron inducidos al utilizar el extracto etanólico de semillas de C. papaya a una concentración de 20% cuando se realizó la medición a los 60, 75 y 90 minutos, en donde se alcanzaron valores de mortalidad de 100% en los tres casos, siendo estadísticamente similares y a su vez superiores a los valores inducidos por todos los demás tratamientos, según el test de Tukey HSD.

Fig. 2 Mortalidad de larvas de S. frugiperda bajo diferentes concentraciones de extracto etanólico de las semillas de C. papaya en función del tiempo. Los números sobre cada punto de color representan los promedios (azul: control, naranja: 10% extracto, plomo: 15% extracto, amarillo: 20% extracto). Letras diferentes indican diferencias significativas según Tukey HSD. Las líneas verticales en cada punto representan el error estándar. 

La figura 3 muestra los efectos principales de los factores en estudio. Tal como puede verse, el efecto del tiempo incrementa desde los 15 hasta los 90 minutos. Este incremento es notorio a los 15, 30, 45 y 60 minutos, con valores de mortalidad de 3,5%; 19%; 36,5% y 47,75%, respectivamente, los cuales son significativamente diferentes entre sí. Sin embargo, a los 75 minutos, la mortalidad de larvas de S. frugiperda es estadísticamente similar, alcanzando el 48,75%. Finalmente, cuando las larvas de S. frugiperda son tratadas por 90 minutos, el valor promedio que se obtiene es de 51,50% de mortalidad, representando un valor estadísticamente superior a los demás tratamientos.

Por otra parte, el efecto de la concentración es mucho más notorio dado que la mortalidad de 0% observada con la aplicación del control de tratamientos se incrementa drásticamente al incrementar las concentraciones del extracto etanólico de semillas de C. papaya a 10%, 15% y 20% de extracto etanólico, alcanzando valores de 17%; 45,7%; y 75,3% de mortalidad, respectivamente (Fig. 3).

Fig. 3 Efectos principales para mortalidad de larvas de S. frugiperda según los factores del estudio. Izquierda: efecto del tiempo. Derecha: efecto de la concentración del extracto de C. papaya. Letras diferentes indican diferencias significativas según Tukey HSD. 

Discusión

Ete estudio encontró que las semillas de papaya son altamente tóxicas para el gusano cogollero (Spodoptera frugiperda), ya que a concentraciones de 20% eliminaron a todas las larvas. Figueroa-Prito (2011) reportó 100% de mortalidad de diferentes semillas de la var. Mamey a concentraciones de 10, 15 y 20%, sin embargo, este autor, no logró describir la mortalidad en relación con el tiempo (^{Archundia et al., 2006}).

La actividad larvicida de las semillas fue superior a la de ^{Archundia et al. (2006}) sus resultados mostraron que las semillas de cuatro cultivares en dos concentraciones (10% y 15%) mataron todas las larvas en diferentes momentos. Todos los cultivares exhibieron una alta toxicidad ya que causaron una mortalidad corregida del 90 % dentro de las 72 h con un tratamiento del 15 %. Al 10%, las variedades Mamey, Amarilla y Maradol produjeron una mortalidad corregida del 90 % a las 96 h mientras que en la var. Hawaiana fue menor al 75 % en el mismo tiempo. La mortalidad testigo fue de 3,33% (Archundia et al., 2006).

En este estudio, el extracto etanólico de las semillas de papaya al 10 % no tuvo un efecto significativo en las larvas de primer estadio de Spodoptera frugiperda, causando solo el 40 % de muerte de las larvas. Por el contrario, los extractos de etanol al 15 % y al 20 % mostraron una fuerte actividad biocida contra las larvas de primer estadio de esta especie de lepidóptera, lo que resultó en una mortalidad larval del 65 % y el 100 %, respectivamente.

Se encontraron diecinueve compuestos en el extracto de semilla de papaya, incluidos ácido oleico (45,97 %), ácido palmítico (24,1 %) y ácidos grasos (8,52 %). ^{Pérez-Gutiérrez et al. (2011}) evaluaron la actividad insecticida e insectistática del extracto y tres constituyentes principales de las semillas de papaya. A 16.000 y 9.600 ppm del extracto, la duración de la larva aumentó en 3,4 y 2,5 días, respectivamente, mientras que la etapa de pupa aumentó en 2,2 y 1,1 días a la misma concentración. Cuando la concentración de extracto fue de 24.000, 16.000 y 9.600 ppm, la supervivencia de las larvas fue de 0%, 29,2% y 50%, respectivamente. A 16.000 y 9.600 ppm, las tasas de supervivencia de las pupas fueron del 42,9 % y el 66,7 %, respectivamente. El peso de la pupa disminuyó un 25,4% y un 11,5% a 16.000 y 9.600 ppm, respectivamente. La supervivencia larval en compuestos parentales fue de 33,3%, 48,5% y 62% (Pérez-Gutiérrez et al., 2004). ( 2011)

Investigaciones reportan que los efectos se debieron a la relación planta-solvente de extracción) (^{Kovendan et al., 2012}), la cual mostró diferencias significativas con respecto al testigo absoluto (Tabla 2). Esta relación potenció el efecto biocida sobre las larvas del I estadio de S. frugiperda en las tres dosis utilizadas: 10, 15 y 20%, comparadas contra el testigo absoluto (aplicación de agua destilada) el cual no mostró efecto biocida de las larvas. Así mismo, la mortalidad de las larvas de S. frugiperda presentó variaciones con el transcurso del tiempo en cada uno de los tratamientos aplicados (Fig. 2).

Por otro lado, ^{Figueroa-Brito et al. (2011}), encontraron una alta actividad larvicida en extractos, fracciones, purificaciones y compuestos que se encuentran en las semillas de los cultivares de papaya Maradol, Amarilla y Hawaiian se evaluarán y compararán en cuanto a su actividad con azadiractina, un insecticida natural derivado del árbol de Azadirachta indica (^{Archundia et al., 2006}). Como resultado, la potente actividad insecticida de los extractos etanólicos de semillas de papaya ha dado lugar a la posibilidad de aplicación directa, lo que ha hecho que los extractos con licores tradicionales como yonque y cañazo, estén ampliamente disponibles para la población rural, que está fácilmente disponible, es barato y menos tóxico que los solventes orgánicos.

Finalmente, los productos naturales muestran una mayor concentración de actividad biológica que los productos químicos. Sin embargo, brindan pautas para la identificación de metabolitos secundarios activos para nuevos productos químicos sintéticos o semisintéticos con mayor potencial biológico para controlar S. frugiperda (^{Paredes-Sánchez et al., 2021}).

Con base en lo anterior, enfatizamos la necesidad de mejorar, desarrollar constantemente nuevas estrategias para controlar las larvas de diferentes estadios de S. frugiperda. Estas estrategias nos permitirán lograr opciones de control de plagas más efectivas, y combinarlas con métodos de monitoreo puede aumentar las tasas de éxito. Pero lo más importante, nos permitirá crear nuevas oportunidades que sean más respetuosas con el medio ambiente (^{Wijanarko et al., 2017}).

Conclusiones

La mortalidad de las larvas de S. frugiperda varió con diferentes concentraciones de extractos de semillas de C. papaya.

El extracto etanólico a concentraciones del 15 y 20% exhibieron un mayor efecto biocida por presentar mortalidades de 65 y 100% respectivamente sobre las larvas del I estadio de S. frugiperda.

El extracto etanólico a una concentración del 10% solo mostró una mortalidad del 40% sobre las larvas del I estadio de S. frugiperda. El 100% de la mortalidad de las larvas se observó a partir de los 60 minutos a la concentración del 20% del extracto etanólico de las semillas de C. papaya.

Se necesitan más estudios sobre los efectos tóxicos de las semillas de C. papaya para comprender su potencial como insecticida.