Estudio de los mecanismos de resistencia frente a insecticidas en dos insectos plaga: Blattella germanica (L) y Frankliniella occidentalis (Pergande).

Abstract

Comprender el fenómeno de la resistencia a los insecticidas en sus diferentes niveles permite la formulación de las tácticas/estrategias a emplear para un control racional de la resistencia en plagas de insectos y proporciona, además, el conocimiento necesario para incrementar la especificidad y eficacia de los insecticidas, reduciendo así sus efectos perjudiciales. Con este fin, esta Tesis trata de abordar el estudio de los mecanismos implicados en la resistencia a los insecticidas, concretamente los sistemas enzimáticos relacionados con la resistencia metabólica, en los insectos plaga Frankliniella occidentalis y Blattella germanica. Ambas son, respectivamente, ejemplos de plagas de importancia, tanto agrícola como en salud pública, y, al igual que el resto de especies de la clase Insecta, presentan una sorprendente similitud en los mecanismos subyacentes a la resistencia. Así tras el análisis de una población de campo de Blattella germanica, ésta resultó ser altamente resistente al piretroide deltametrina y entre los múltiples mecanismos metabólicos responsables se identificaron a esterasas y P450. La posterior selección en el laboratorio con deltametrina pretendía identificar los mecanismos específicamente relacionados con la resistencia a este insecticida y su contribución en el fenotipo final. Así, tras ser sometida a varios ciclos de selección, la resistencia de la población estudiada creció rápidamente de 1,58x a 102x en tan sólo tres ciclos, sugiriendo la posible selección de mecanismos de carácter recesivo. La supresión incompleta de la resistencia por los sinergistas PBO y DEF, y la resistencia cruzada con otro piretroide (acrinatrina) evidenciaron que, además de oxidasas (principalmente) y esterasas (en menor medida), otros mecanismos de naturaleza no metabólica podrían ser coseleccionados en los individuos resistentes a la deltametrina, posiblemente modificaciones de la diana del tipo kdr. En cuanto a los análisis en muestras de F. occidentalis, en las que se incluyeron tanto poblaciones seleccionadas en laboratorio como las recogidas en invernaderos del sureste español, los datos de toxicidad que indicaban la posible presencia de más de un mecanismo responsable de la resistencia, fueron confirmados con los resultados de los análisis bioquímicos. Dichos análisis mostraron una correlación significativa entre los niveles elevados de la actividad esterasa y la resistencia a la acrinatrina (piretroide) que, sin embargo, no explicaba la resistencia en su totalidad, lo que apoyaría la hipótesis del carácter multifactorial de la resistencia de las poblaciones españolas de Frankliniella analizadas. Los mecanismos de desintoxicación metabólica aquí identificados, tanto en Blattella como en Frankliniella, son específicos de una familia de compuestos químicos, e incluso en ocasiones de un determinado compuesto; por ello, las estrategias de control deberían contemplar en estas especies el empleo rotativo de compuestos químicos de distintas clases.

To understand the phenomenon of insecticide resistance at different levels allows the formulation of the strategies to be used for a rational management of resistance in insect pests and provides, in addition, the knowledge to increase the specificity and effectiveness of insecticides, being reduced this way its detrimental effects. With this aim this Thesis deals to undertake the study of the mechanisms involved in the resistance to insecticides, and concretely the enzymatic systems related to metabolic resistance, in Frankliniella occidentalis and Blattella germanica. Both species are examples of important pests in agriculture and public health respectively, and surprisingly they show similar underlying resistance mechanisms to the rest of the insect species. After the analysis of a field population of Blattella germanica, this one turned out to be highly resistant to the pyrethroid deltamethrin; esterases and P450 were identified among several metabolic mechanisms. Laboratory selection with deltamethrin tried to identify the mechanisms specifically related to the resistance to this insecticide and its contribution to the final phenotype. In this way, after being put under several cycles of selection, the resistance of the studied population quickly grew up from 1,58x to 102x in only three cycles, suggesting the possible selection of mechanisms of recessive nature. The incomplete supression of the resistance by synergists PBO and DEF, and cross-resistance to another pyrethroid (acrinathrin) proved that, in addition to oxidases (mainly) and esterases (to a lesser extent), other mechanisms of non-metabolic nature could be co-selected in the resistant individuals, possibly modifications of the kdr-type. The analyses of F. occidentalis samples showed a significant correlation between the elevated levels of the esterase activity and the resistance to acrinathrin, although, it did not explain the resistance in its totality, which would support the hypothesis of the multifactorial character of the resistance of the spanish field populations of Frankliniella analyzed. The mechanisms identified here, as much in Blattella as in Frankliniella, are specific of a chemical compound family, and even sometimes of composed determining; for that reason, the control strategies would have to contemplate the rotation of different classes.