El control biológico consiste en la utilización de una o varias especies de enemigos naturales para reducir la densidad poblacional de una plaga. Estos enemigos naturales o agentes de control biológico pueden ser manipulados, ya sea introduciéndolos, aumentando su número, o conservándolos en el agroecosistema. Los insectos parasitoides, en especial los pertenecientes al orden Hymenoptera, son considerados importantes agentes de control biológico por su ubicuidad, eficiencia de búsqueda y ataque de hospedadores y por su especialización en una o unas pocas especies hospedadoras. Su particularidad se centra en su ciclo de vida, en el cual el estado larval es parásito de otras especies de artrópodos, alimentándose a expensas de su hospedador. Como producto de la interacción, éste último invariablemente muere. A su vez en su estado adulto son de vida libre y se alimentan de néctar, polen, honeydew y algunos de ellos de fluidos y/o tejidos de sus hospedadores, comportamiento denominado host-feeding. Los parasitoides pueden ser clasificados de muchas maneras, koinobiontes e idiobiontes, ecto o endoparasitoides, pro- o sinovigenicos, etc. Evolutivamente, la idiobiosis condujo al desarrollo de aspectos distintivos de la historia de vida de estos insectos. De esta forma es posible predecir la capacidad competitiva de los parasitoides en base a sus historias de vida, donde la teoría menciona que los koinobiontes, que permiten el desarrollo de su hospedador después de ser parasitados, son casi siempre competitivamente inferiores a los idiobiontes que paralizan permanentemente a su hospedador. La gran mayoría de los insectos son atacados por más de una especie de parasitoides. En general estos complejos de especies están conformados por entidades taxonómicamente diversas. El complejo de parasitoides que ataca a una especie hospedadora particular es considerada una comunidad de parasitoides. Como unidad ecológica menor se distingue el gremio de parasitoides, clasificación ésta de relevancia para el estudio de las interacciones interespecíficas, como por ejemplo la competencia. Si bien la teoría ecológica predice que dos especies animales no pueden existir y desarrollarse explotando un mismo recurso en un medio ambiente constante, en la naturaleza se observa que numerosas especies coexisten. En este sentido, un fenómeno importante del comportamiento de los parasitoides es el multiparasitismo, que ocurre cuando un mismo hospedador es parasitado por dos o más hembras pertenecientes a diferentes especies de insectos. Este evento implica el desarrollo de mecanismos de competencia interespecífica entre las especies de parasitoides. Numerosos autores reconocen dos tipos principales de competencia: por explotación, y por interferencia. La competencia entre especies de parasitoides por un mismo hospedador puede ser de gran importancia para la estabilidad del sistema, y ha conducido a la evolución de un amplio rango de características fisiológicas y de comportamiento de estos insectos, como resultado de la diversificación del uso de los recursos. Otros aspectos, como por ejemplo, los demográficos también influyen en la competencia entre especies de parasitoides. La coexistencia de las especies de parasitoides puede ser promovida por la variabilidad espacial y temporal del uso del recurso, o cuando la especie más eficaz en la competencia se ve limitada por otras condiciones ambientales. La polilla del tomate, Tuta absoluta (Meyrick) (Lepidoptera: Gelechiidae), es una plaga importante en Sudamérica y desde hace una década aproximadamente ha aumentado su relevancia a nivel mundial debido a su introducción accidental en Europa, dispersándose rápidamente hacia el norte de África y el este de Asia. El estadio larval de esta plaga causa daños a las plantas alimentándose del mesófilo de las hojas y tallos, causándole deficiencias fisiológicas, y cuando su densidad poblacional es abundante, pueden a su vez dejar marcas sobre los frutos, restándole valor comercial. Dado que las estrategias de control de T. absoluta en la actualidad parecen limitadas, basadas principalmente en el control químico, el control biológico resulta ser una herramienta importante para desarrollar. En Sudamérica se ha reportado un rico complejo de enemigos naturales, entre los cuales se encuentran depredadores y parasitoides que atacan a esta especie en sus diferentes estadios. Dentro del conjunto de parasitoides larvales, son importantes el ectoparasitoide Dineulophus phthorimaeae De Santis (Hymenoptera: Eulophidae) y el endoparasitoide Pseudapanteles dignus (Muesebeck) (Hymenoptera: Braconidae). Los objetivos de esta tesis doctoral fueron, en primer lugar, completar el conocimiento sobre algunos parámetros de la ecología reproductiva del ectoparasitoide D. phthorimaeae, a saber: 1- determinar la estrategia de ovigenia; 2- conocer la respuesta funcional de esta especie, y 3- evaluar si diferentes fuentes alternativas de alimento influyen en su éxito reproductivo. Estos parámetros son abordados en el Capítulo 2. En segundo lugar, resulta importante evaluar aspectos de la competencia entre estas dos especies de parasitoides larvales de T. absoluta, mediante ensayos de laboratorio, estudiados en el Capítulo 3. Finalmente, determinar la interacción de ambas especies cuando co-ocurren en el cultivo de tomate, a escala de planta, que son tratados en el Capítulo 4. Los resultados obtenidos indican que D. phthorimaeae presenta una estrategia reproductiva extremadamente sinovigénica, es decir, que la hembra al momento de la emergencia carece del complemento de oocitos maduros, los cuales va madurando durante su vida adulta. Con respecto al análisis de la respuesta funcional, por medio de regresiones logísticas se determinó una respuesta denso-independiente de la curva de parasitismo para las densidades testeadas (Tipo I). La evaluación experimental del efecto de alimentos alternativos y hospedadores (host-feeding) mostró que este último comportamiento no sólo mejora el fitness de las hembras del parasitoide, sino que reveló la importancia que el mecanismo de host-feeding de D. phthorimaeae, tiene sobre su hospedador, causando una mortalidad significativa. Los ensayos de competencia entre ambos parasitoides bajo condiciones de laboratorio evidenciaron que las hembras de D. phthorimaeae, dependiendo de su edad utilizaron a los hospedadores de forma diferente, evitando atacar a aquellas larvas que se encontraban previamente parasitadas. Sin embargo, a los 5 y 7 días de vida adulta, las hembras no evitan utilizar larvas previamente parasitadas. Este resultado sugiere que el ectoparasitoide podría reconocer y discriminar larvas previamente parasitadas por la otra especie. Con respecto al análisis de la densodependencia y la interacción de D. phthorimaeae y P. dignus en condiciones de campo en el Cinturón Hortícola Platense (campañas 2010, 2011 y 2012) y en la provincia de Tucumán (campañas 2009, 2011 y 2012), se encontró por primera vez evidencia de larvas de T. absoluta multiparasitadas; no obstante su co-ocurrencia fue muy baja (~ 10 % del parasitismo total de larvas, en todos los sitios). Por otra parte, se registró que ambos parasitoides actuando conjuntamente pueden causar hasta 80% de mortalidad de larvas hospedadoras. Los resultados indicaron también que ambos parasitoides presentan una relación denso-independiente respecto a la densidad de larvas de T. absoluta, hecho que concuerda con una respuesta funcional de tipo I hallada experimentalmente en esta tesis para D. phthorimaeae y aquella ya reportada para P. dignus. Como consideración final, se puede concluir que el ectoparasitoide idiobionte D. phthorimaeae es un agente de biocontrol de T. absoluta potencialmente efectivo, y que su uso podría realizarse por medio de estrategias de control biológico aumentantivas o por conservación en programas de MIP. Además, los resultados indican que ambos parasitoides larvales no solo son capaces de coexistir, sino que actuando en conjunto ejercerán un muy buen control de la plaga.

La soca EPS125 ha mostrat ser un efectiu agent de control biològic de diferents patògens fúngics de postcollita en diferents fruits. Degut a la seva elevada eficàcia, es va plantejar desenvolupar aquesta soca comercialment i per aquest motiu en el present treball es plantejà complementar la informació necessària pel seu registre. D'acord amb els resultats obtinguts mitjançant proves fenotípiques i genotípiques, la soca EPS125 queda inclosa dins l'espècie Pantoea agglomerans (Enterobacter agglomerans-Erwinia herbicola). En relació a la utilització de fonts de carboni, en el perfil i contingut d'àcids grassos cel·lulars i en el polimorfisme en la longitud dels fragments de macrorestricció genòmica (MRFLP), la soca EPS125 mostrà trets característics que la diferencien d'altres soques. Els dos marcadors moleculars (125.2 i 125.3) específics per la soca EPS125 dissenyats en el present treball mostraren ser semiespecífics per la seva detecció mitjançant la tècnica PCR i Real Time PCR. Quedant pendent l'anàlisi d'especificitat de l'ús combinat dels dos marcadors moleculars en una reacció PCR multiplex. P. agglomerans EPS125 ha mostrat ser molt efectiva en el control de Penicillium expansum en poma amb una dosi efectiva mitjana de 2.7x105 a 7x105 ufc/ml, i una ratio de 25-101 cèl·lules de la soca EPS125 per inactivar una espora del patogen segons el model de saturació hiperbòlica. Segons les aproximacions fenotípiques i estudis genotípics realitzats, sembla que els mecanismes de biocontrol utilitzats per la soca EPS125 contra P. expansum en poma estan directament relacionats amb la capacitat de formació de biofilm per aquesta soca. / Strain EPS125 has shown effectiveness against a wide range of fungal pathogens in a large variety of fruit. However, to develop this strain as commercial biopesticide an extensive characterization is essential. For this reason, the objective of this PhD thesis was to complete the necessary information for its future registration.According to morphological and biochemical tests, strain EPS125 pertain to Pantoea agglomerans (Enterobacter agglomerans-Erwinia herbicola) species. This strain showed typical traits different from other bacteria in relation to the ability to use several carbon sources, the fatty acid profiles and the macrorestriction fragment length polymorphism (MRFLP) pattern. The two DNA molecular markers of P. agglomerans EPS125 (125.2 and 125.3) obtained in the present work were semispecific in the detection of strain EPS125 by means of PCR and Real Time PCR. However, the combined use of the two primer sets in a multiplex PCR reaction would be specific. P. agglomerans EPS125 was highly effective against P. expansum in apple fruit having a median effective dose from 2.7x105 to 7x105 cfu/ml and a ratio of 101 and 25 EPS125 cells to inactivate one pathogen spore according to the hyperbolic saturation model. Biocontrol mechanisms used by P. agglomerans EPS125 against P. expansum in apple fruit may be related with the ability of biofilm formation by this strain as show phenotypic approaches and genotypic studies.

[ES] La confusión sexual es el método de control de plagas basado en semioquímicos que ofrece los mejores resultados y tiene mayor aceptación en el mercado. Este método se basa en la liberación al ambiente de la feromona sexual del insecto al que se pretende controlar en una cantidad suficiente para provocar un retraso o una reducción del apareamiento. Los estudios dedicados a la optimización de la feromona utilizada, la cual condiciona en gran medida el precio del uso de esta técnica, se basan en ensayos empíricos sobre parámetros como el número de emisores utilizados y su distribución, la carga inicial de feromona, etc. La cuantificación de la concentración de feromona en aire es un parámetro más directo y ofrece información valiosa tanto para realizar estudios destinados a optimizar el uso de los emisores disponibles, como para el desarrollo de nuevos dispositivos de emisión con un menor uso de feromona. En la presente tesis se ha desarrollado una metodología que permite la cuantificación de la concentración de feromona en aire en condiciones reales de campo basada en la captación de volátiles del aire y su posterior análisis mediante técnicas de cromatografía de gases y espectrometría de masas. Mediante el uso de esta metodología se ha estudiado la cantidad de feromona en aire a lo largo del ciclo de cultivo en campos tratados con confusión sexual para dos especies diferentes de importancia agronómica en los cultivos de la viña y del arroz, la polilla del racimo de la vid (Lobesia botrana Denis & Schiffermüller) y el barrenador del arroz (Chilo suppressalis Walker) tratados con diferentes tipos de emisores. Estos estudios han servido para conocer de qué manera se distribuye la feromona en aire a lo largo del tiempo en relación con la cinética de los emisores y cuáles son los mecanismos implicados en la confusión sexual en condiciones reales. Además, también se ha estudiado la dependencia climática de emisores pasivos en condiciones de campo puesto que tendrá relación con la cantidad de feromona en aire y puede repercutir en la eficacia del método de control. Los resultados obtenidos en las parcelas en las que se instaló la confusión sexual contra L. botrana muestran que la concentración de feromona en aire va cambiando a lo largo del ciclo de cultivo. Además, se observa que la cubierta vegetal produce un efecto tampón, de manera que la presencia de una masa foliar desarrollada actúa regulando la concentración de feromona en el aire y permite una distribución más homogénea. Mediante la correlación de la velocidad de emisión con los parámetros climáticos, se comprobó que la temperatura y velocidad del viento son parámetros determinantes y que esta dependencia es variable entre distintos tipos de emisores. Por otro lado, se determinó mediante bioensayos electrofisiológicos y de comportamiento que las concentraciones de feromona necesarias para desencadenar mecanismos de confusión no competitiva en machos de L. botrana estaban muy por encima de las cuantificadas en campo, por lo que se concluyó que los principales mecanismos que producen la confusión sexual en condiciones reales son los competitivos. En el caso de las captaciones realizadas en el arrozal, los valores obtenidos de la concentración de feromona en aire sirvieron para estudiar por qué con una colocación más temprana de los emisores se conseguía un mayor efecto en el control de la plaga. Además, se observó que, en este caso, la concentración de feromona en aire guardaba una relación más estrecha con la emisión que proporcionan los emisores de confusión sexual. Este hecho apoya la hipótesis de que una densa masa vegetal, menor en los arrozales que en la viña, puede proteger a la feromona de su lavado por efecto del viento. / [CA] La confusió sexual és el mètode de control de plagues basat en semioquímics que ofereix els millors resultats i té una major acceptació en el mercat. Aquest mètode es basa en l'alliberament de la feromona sexual de l'insecte que es pretén controlar a l'ambient en una quantitat suficient per a provocar un retràs o una reducció de l'aparellament. Els estudis dedicats a l'optimització de la feromona utilitzada, que condiciona en gran mesura el preu de l'ús d'aquesta tècnica, es basen en experiments empírics sobre paràmetres com el número d'emissors utilitzats i la seua distribució, la càrrega inicial de feromona, etc. La quantificació de la feromona en l'aire és un paràmetre més directe i ofereix informació valuosa tant per a realitzar estudis destinats a optimitzar l'ús dels emissors disponibles, com per al desenvolupament de nous dispositius d'emissió amb un menor ús de feromona. En aquesta tesis s'ha desenvolupat una metodologia que permet la quantificació de la concentració de feromona en aire en condicions reals de camp basada en la captació de volàtils de l'aire i el seu anàlisis mitjançant tècniques de cromatografia de gasos i espectrometria de masses. Mitjançant l'ús d'aquesta metodologia s'ha estudiat la quantitat de feromona en aire al llarg del cicle de cultiu en camps tractats amb confusió sexual per a dos espècies diferents d'importància agronòmica en els cultius de la vinya i de l'arròs, el corc del raïm (Lobesia botrana Denis & Schiffermüller) i el cucat de l'arròs (Chilo suppressalis Walker) tractats amb diferents tipus d'emissors. Aquests estudis han servit per a conèixer de quina manera es distribueix la feromona al llarg del temps en relació amb la cinètica dels emissors i quins són els mecanismes implicats en la confusió sexual en condicions reals. A més, també s'ha estudiat la dependència climàtica d'emissors passius en condicions de camp donat que tindrà relació amb la quantitat de feromona en aire i pot repercutir en l'eficàcia del mètode de control. Els resultats obtinguts en les parcel·les en les que es va instal·lar la confusió sexual contra L. botrana mostren que la concentració de feromona en aire va canviant al llarg del cicle de cultiu. A més, s'observa que la coberta vegetal produeix un efecte tampó, de manera que la presència d'una massa foliar desenvolupada actua regulant la concentració de feromona en l'aire i permet una distribució més homogènia. Mitjançant la correlació de la velocitat d'emissió amb els paràmetres climàtics, s'ha comprovat que la temperatura i la velocitat del vent són paràmetres determinants i que esta dependència és variable entre diferents tipus d'emissors. D'altra banda, s'ha determinat mitjançant bioassajos electrofisiològics i de comportament que les concentracions de feromona necessàries per a desencadenar mecanismes de confusió no competitiva en mascles de L. botrana estaven molt per damunt de les quantificades al camp, per la qual cosa es va concloure que els mecanismes principals que produeixen la confusió sexual en condicions reals són els competitius. En el cas de les captacions realitzades en els arrossars, els valors obtinguts de la concentració de feromona en aire van servir per a estudiar per què amb una col·locació més primerenca dels emissors s'aconseguia un major efecte en el control de la plaga. A més, es va observar que, en aquest cas la concentració de la feromona en aire guardava una relació més estreta amb l'emissió que proporcionaven els emissors de confusió sexual. Aquest fet suporta la hipòtesi de que una massa vegetal densa, menor en els arrossars que en les vinyes, pot protegir a la feromona del seu llavat per l'efecte del vent. / [EN] Mating disruption is the pest control method with better acceptation in market due to its results. This method is based on the releasing of the pheromone of the target insect into the environment with enough quantity to delay or to reduce their mating. Optimization-pheromone studies, which condition the use price of this technique a lot, are based on empirical essays about parameters such as the number of dispensers deployed and their distribution, pheromone initial content, etc. Airborne pheromone quantification is a more direct parameter that offers valuable information to do studies to optimize dispenser available use as to develop new dispensers with less pheromone emission. In this work, a methodology that allows the airborne pheromone quantification in real field conditions has been developed based on volatiles airborne sampling and their later analysis with gas chromatography techniques and mass spectrometry. Using this methodology, the airborne pheromone throughout the crop cycle in mating disruption treated fields against different agronomic important species, the European Grapevine Moth (Lobesia botrana Denis & Schiffermüller) and the Rice Stem Borer (Chilo suppressalis Walker), has been studied in vineyards and rice paddies treated with different types of dispensers. These studies have been useful to know how the pheromone is distributed along the time in relation to the dispensers' kinetics and which are the mechanisms involved in mating disruption in real conditions. Moreover, the climatic dependency of the passive dispensers in field conditions has also been studied as it will be related to the airborne pheromone quantity and it can affect the efficacy of the control method. The results show that the airborne pheromone concentration in mating disruption treated fields against L. botrana changes throughout the crop cycle. In addition, it is observed that canopy produces a buffer effect, so the presence of a developed foliage regulates the concentration of the airborne pheromone and allows a more homogeneous distribution. The correlation of emission rate with climatic parameters were useful to check that temperature and wind speed have an influence on dispensers' emission. On the other hand, with electrophysiological and behavioral bioassays, it was determined that higher airborne concentrations were needed to trigger non-competitive mechanisms in L. botrana males. In this way, it was concluded that competitive mechanisms are the ones acting in treated fields In rice paddies air samplings, airborne pheromone concentration data were used to study why an earlier dispensers' deployment achieved a better effect controlling the pest. Furthermore, it was observed a more direct relationship between airborne pheromone with dispensers' emission. This fact supports the hypothesis that thicker foliage, lesser in rice fields than in vineyards, can prevent pheromone from its washing by wind. / Gavara Vidal, A. (2021). Cuantificación de feromonas en aire y su aplicación en métodos de control de plagas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/165412 / TESIS

Frente a las consecuencias indeseables del control químico, la demanda pública de alimentos más sanos y el cambio actual de los paradigmas productivos, la tendencia es sustituir total o parcialmente los fungicidas sintéticos por métodos alternativos no contaminantes, en el marco del Manejo Integrado. El trigo es el cereal de mayor distribución geográfica en el mundo y su demanda irá en aumento debido al incremento de la población mundial. La región triguera en la Argentina abarca una zona muy amplia con condiciones favorables para la aparición de diversas enfermedades. Una de ellas, de origen fúngico, es la Septoriosis ó Mancha de la hoja del trigo (Septoria tritici Roberge in Desmaz. anamorfo; Mycosphaerella graminicola (Fuckel) J. Schroeter, in Cohn teleomorfo). A nivel mundial, ocasiona daños que oscilan entre 31 y 54% de reducción en el rendimiento y en Argentina entre 17 y 50% dependiendo del estado fenológico en el que ocurre la infección. El método utilizado tradicionalmente para el control de la enfermedad es la aplicación de productos químicos sintéticos. El uso masivo de estos productos favoreció la aparición de patógenos resistentes además de las graves consecuencias la contaminación del ambiente. Utilizando microorganismos antagonista, el control biológico, ha tomado relevancia en estos últimos años. Las especies del género Trichoderma son los antagonistas más utilizados para el control de enfermedades de plantas, producidas por hongos, debido a su ubicuidad, a su facilidad para ser aisladas y cultivadas, a su crecimiento rápido en un gran número de sustratos y a que no atacan a plantas superiores. Estas especies basan sus propiedades antagónicas en la activación de mecanismos muy diversos. Uno de ellos es que pueden ejercer el biocontrol de hongos fitopatógenos indirectamente, compitiendo por el espacio y los nutrientes, modificando las condiciones ambientales, estimulando el crecimiento de las plantas y sus mecanismos de defensa. Otra medida, es mediante el micoparasitismo, por la penetración directa de las hifas al hospedador y/o por producción de enzimas extracelulares. El objetivo de este trabajo es presentar un estudio integrado, que combine propiedades: morfológicas, fisiológicas y moleculares de los aislamientos nativos de T. harzianum, para ser utilizarlos como eficientes agentes de control biológico. En este estudio se evaluaron 240 aislamientos de Trichoderma obtenidas de muestras de suelo de diferentes localidades de la región triguera argentina. La capacidad antagónica se ensayó en plántulas de trigo, en invernaculo. Para seleccionar las cepas de Trichoderma harzianum se tuvo en cuenta la capacidad de reducir en un 50 % tanto la superficie necrosada como la cobertura picnidial generada por M. graminicola. Se obtuvieron de esta manera 37 cepas del antagonista. Los resultados presentados hasta el momento evidencian la importancia de resistencia sistémica inducida (RSI) actuando en la defensa de la planta contra M.graminicola. Para la identificación de los aislamientos de Trichoderma se utilizó la técnica de PCR con los cebadores forward THITS-F2 y reverse THITS-R3 los cuales permiten identificar específicamente a T. harzianum. Para la caracterización genética intraespecífica se utilizaron marcadores ISSR. Con los resultados obtenidos se agruparon las cepas, en tres grupos de similitud. Estos grupos no presentaron correspondencia con el origen geográfico, ni con el año de aislamiento y ni con los distintos niveles de antagonismos. Los resultados de la caracterización morfocultural, el crecimiento radial y el color de las colonias, la coloración del medio de cultivo y el tamaño y la forma de los conidios no presentaron diferencias con las descripta en la taxonomía clásica para la especie T. harzianum. La presencia de las clamidosporas y su ubicación en el micelio, fue la característica que demostró mayor variación en el presente estudio. El 27% de las 37 cepas estudiadas no formaron clamidosporas durante el tiempo de duración del ensayo. De aquellas cepas que si las formaron, el 59% se ubicaron de manera intercalar y el 26% tanto terminales como intercalares. Sólo el 15% de las cepas formaron clamidosporas terminales. Los aislamientos se caracterizaron fisiológicamente en base a los siguientes parámetros: crecimiento de las colonias en diferentes fuentes carbonadas y nitrogenadas, crecimiento de las mismas bajo condiciones extremas de temperatura y pH. Los resultados presentaron escasa variabilidad por sí solos y no generaron una discriminación entre las cepas. La caracterización de la actividad enzimática destacó a dos cepas (2 y 8) como capaces de producir altos niveles de β-1-3 glucanasa, quitinasa y proteasa. Es importante resaltar en este estudio la relación encontrada entre las cepas cuando se integraron los atributos morfológicos, fisiológicos y moleculares. Con esta combinación se pudo observar una clara correspondencia entre ellas y su origen geográfico. Como ejemplo de ello, las cepas que integran el grupo I se encuentran divididas en dos ramas bien diferenciadas. Así las cepa 1, 5, 8 y 12 pertenecen a la localidad de Los Hornos y las cepas 160, 162, 165, 170 y 177 a la de Lobería. Con los resultados obtenidos en este trabajo se reconocieron una serie de propiedades (morfológicas, fisiológicas y moleculares) que sumadas a la identificación tradicional de T. harzianum, servirán para ampliar la caracterización de las cepas de esta especie como agentes de biocontrol y seguir su evolución en el tiempo y en medio ambiente cuando éstas se apliquen con fines biotecnológicos.

La present tesi intenta obtenir noves dades referents a la biologia i ecologia de la formiga argentina que poden arribar a ser cabdals per al disseny o millora de noves metodologies de control de l'expansió de la plaga en ecosistemes naturals. Així doncs, l'estudi de l'activitat de cerca d'aliment i del seu espectre dietari en ecosistemes naturals, juntament amb el de les fluctuacions estacionals de la densitat de reines en nius naturals, obre les portes a la millora de mètodes de control de la plaga mitjançant esquers tòxics d'efecte retardat i a l'aplicació de noves metodologies de control sense l'ús d'agents químics basats en l'eliminació massiva de reines. La tesi també aporta noves dades sobre la fisiologia reproductiva de l'espècie en relació a la temperatura, la qual cosa permet la integració de l'aspecte fisiològic en models de predicció del rang potencial d'establiment de la plaga en ecosistemes naturals, aspecte fins ara pràcticament oblidat en aquest tipus de models predictius. / The present work attempts to obtain new information about the biology and ecology of this species in order to improve or design new control methods to stop the expansion of the plague in natural ecosystems. In that sense, the study of its foraging activity and dietary spectrum in natural environments, as well as the report of its annual fluctuations in the queen's densities of natural nests, open the door to the improvement of control methodologies based on the use of toxic baits, as well as to the design of new control methods based on the mechanical elimination of queens without the use of chemical procedures. This work also provides new data about the species' reproductive physiology according to temperature, which allow the application in predictive models of the physiological needs of the species to establish in a certain natural area.

Se presente el tranbajo para el desarrollo de un sistema de gestión de producción de moscas de la fruta estériles. / Tesis

La asignación de gasto en el Presupuesto Público es la manera mediante la cual los gobiernos definen el nivel de los diferentes bienes públicos que ofrece a la sociedad. Desde la teoría económica, los bienes públicos generan beneficios que no pueden ser individualizados, por lo que la provisión privada sería inviable. Es necesario, entonces, que el Estado, o alguna entidad colectiva con poder de coerción, organicen la provisión de bienes públicos. Este proyecto, postula que la sanidad agraria, que comprende actividades destinadas a proteger el patrimonio vegetal y animal de un país, es uno de esos bienes públicos, en la medida que brinda beneficios indivisibles a los agricultores y a la sociedad en general. Actualmente, la plaga de Moscas de la Fruta en el Perú, constituye una de las plagas mas serias del cultivo. Es un factor limitante para la exportación de nuestra producción frutícolas a países que se encentran libre de esta plaga. Desde hace 25 años el país viene invirtiendo en la erradicación de las plagas, obteniendo resultados pocos significativos a muy alto costo, debido a que no se cuenta con una información de calidad y oportuna que permita un adecuado manejo de las tomas de decisiones sanitarias, aunado a que las plagas tienen comportamiento heterogéneo lo que hace necesaria mantener un nivel de información de calidad el cual permita realizar análisis, el cual conlleve a realizar acciones inmediatas para la detección, control y erradicación de estas. El no tener información oportuna y de calidad tiene un alto costo a la hora de tomar acciones para atender las emergencias o para ejecutar las estrategias de erradicación, esto puede implicar desde la perdida de la producción hasta el cierre de mercados internacionales, limitando al país del desarrollo del sector agrícola. En este escenario, el presente trabajo apunta a mejorar los procesos de control y erradicación de la plaga de Moscas de la Fruta, a través de la implementación de un sistemas de información, el cual permita un manejo adecuado del registro, aumentar la calidad de la información así como la trazabilidad en los proceso, obteniendo con ello un adecuado manejo de la retroalimentación de la información.; por oro lado, además permita a través del GIS manejar información espacial. Para ello se innovara a través de tecnología móvil, la captura de la información en campo; la integración de los sistemas transaccionales con GIS, aplicando el manejo de la tecnología GPS, obteniendo con ello elevar el nivel mayor de sensibilidad y en forma oportuna sobre el Estatus Fitosanitario del País con respecto a la plaga de Moscas de la Fruta. / Tesis

[ES] Los viroides, genomas mínimos de RNA circular no codificante, monocatenarios y muy estructurados, parasitan factores celulares de las plantas para replicarse autónomamente, establecer infecciones sistémicas y usualmente causar enfermedades. Los de la familia Avsunviroidae se replican y acumulan en cloroplastos por un mecanismo de círculo rodante simétrico. Una RNA polimerasa cloroplástica produce concatémeros lineales de polaridad complementaria que son reducidos a monómeros por las ribozimas de cabeza de martillo (HHR) del concatémero. Producen extremos 5'-hidroxilo y 2',3'-fosfodiéster cíclico, que la isoforma cloroplástica de la tRNA ligasa convierte en enlaces 5',3'-fosfodiéster intramoleculares, generando viroides circulares de polaridad complementaria que pueden entrar en otra ronda de transcripción, simétrica a ésta. En esta Tesis se han analizado las secuencias y estructuras viroidales esenciales para su circularización, usando como modelo el viroide latente de berenjena (ELVd), que induce infecciones asintomáticas en berenjena. Expresamos en Escherichia coli precursores del ELVd(+) lineales flanqueados por dos copias de su HHR. Su procesamiento genera monómeros con los extremos adecuados para la ligación por la tRNA ligasa de la berenjena, que es coexpresada. Mutaciones puntuales y deleciones en el sitio nativo de ligación sugieren que solo el dominio HHR es esencial para la circularización. La conservación de la secuencia y estructura de la HHR con las del sustrato natural del enzima (los tRNAs) nos hacen proponer que la HHR del ELVd secuestra la ligasa mimetizando las características generales del bucle anticodón de los tRNAs. Este sistema de expresión permite también producir RNAs recombinantes, insertándolos en una posición particular del RNA del ELVd. Las quimeras son procesadas por las HHRs flanqueantes y sus extremos ligados por la tRNA ligasa. El andamiaje viroidal circular, compacto y posiblemente asociado a la ligasa, permite aumentar la vida media del RNA de interés y su acumulación en la bacteria. En esta Tesis adaptamos el sistema para producir RNAs de doble cadena (dsRNAs) que desencadenen interferencia por RNA (RNAi), un mecanismo de defensa y regulación génica eucariota basado en la complementariedad de bases entre RNAs. dsRNAs complementarios a genes endógenos reducen los niveles de sus transcritos y generan fenotipos de pérdida de función. Los insectos pueden tomar dsRNAs del ambiente, internalizarlos en sus células y distribuirlos sistémicamente, haciendo al RNAi una estrategia prometedora para el control de plagas. Para producir dsRNAs, separamos las repeticiones invertidas del gen diana que genera la horquilla con el cDNA de un intrón autocatalítico del grupo I de Tetrahymena thermophila, aumentando la estabilidad de los plásmidos de expresión. El intrón es eliminado tras la transcripción, resultando en una molécula viroidal de la que protruye el dsRNA de interés. Flanquear las repeticiones invertidas con una copia adicional permutada del intrón permite separar el ELVd del producto final, un dsRNA circular cerrado en ambos lados por pequeños bucles. Ambas moléculas poseen actividad reguladora: las quimeras viroide-dsRNA con homología al gen de la unión septada suave 1 del gusano de la raíz del maíz (Diabrotica virgifera virgifera) exhiben actividad insecticida oral contra las larvas similar a la de horquillas sintetizadas in vitro, y los dsRNAs circulares sin andamiaje viroidal homólogos al gen de la ATPasa vacuolar (subunidad A) y la proteína ribosomal S13 silencian eficientemente estos genes en adultos de la mosca del Mediterráneo (Ceratitis capitata); este caso es de especial relevancia al ser la primera demostración del RNAi para el control de esta plaga. En conclusión, a pesar de su limitada relevancia agrícola, el ELVd es útil para investigar la biología molecular de la familia Avsunviroidae y una poderosa herramienta biotecnológica en combinación con el sistema de expresión en E. coli. / [CA] Els viroides, genomes mínims d'RNA circular no codificant, monocatenaris i molt estructurats, parasiten factors cel·lulars de les plantes per a replicar-se autònomament, establir infeccions sistèmiques i usualment causar malalties. Els de la família Avsunviroidae es repliquen i acumulen en cloroplasts per un mecanisme de cercle rodant simètric. Una RNA polimerasa cloroplàstica produeix concatèmers lineals de polaritat complementària que són reduïts a monòmers per els ribozims de cap de martell (HHR) del concatèmer. Produeixen extrems 5'-hidroxil i 2',3'-fosfodièster cíclic, que la isoforma cloroplàstica de la tRNA lligasa converteix en enllaços 5',3'-fosfodièster intramoleculars, generant viroides circulars de polaritat complementària que poden entrar en una nova ronda de transcripció, simètrica a la primera. En aquesta Tesi s'han analitzat les seqüències i estructures viroidals essencials per a la seua circularització, emprant com a model el viroide latent d'albergínia (ELVd), que indueix infeccions asimptomàtiques en albergínia. Expressem en Escherichia coli precursors de l'ELVd(+) lineals flanquejats per dos còpies del seu HHR. El seu processament produeix monòmers amb els extrems apropiats per a la lligació mediada per la tRNA ligasa de l'albergínia, que és coexpressada. Mutacions puntuals i delecions en el lloc nadiu de lligació suggereixen que només el domini HHR és essencial per a la circularització. La conservació de la seqüència i estructura del HHR amb les del substrat natural de l'enzim (els tRNAs) ens fan proposar que el HHR de l'ELVd segresta la lligasa mimetitzant les característiques generals del bucle anticodó dels tRNAs. Aquest sistema d'expressió també permet produir RNAs recombinants, inserint-los en una posició particular de l'RNA de l'ELVd. Les quimeres són processades pels HHR flanquejants i els seus extrems lligats per la tRNA lligasa. L'RNA viroïdal circular, compacte i possiblement associat a la lligasa, permet augmentar la vida mitjana de l'RNA d'interés i la seua acumulació en els bacteris. En aquesta Tesi adaptem el sistema per a produir RNAs de doble cadena (dsRNAs) que desencadenen interferència per RNA (RNAi), un mecanisme de defensa i regulació gènica eucariota basat en la complementarietat de bases entre RNAs. dsRNAs complementaris a gens endògens redueixen els nivells dels seus transcrits i generen fenotips de pèrdua de funció. Els insectes poden prendre dsRNAs de l'ambient, internalitzar-los en les seues cèl·lules i distribuir-los sistèmicament, fent a l'RNAi una estratègia prometedora en el control de plagues. Per a produir dsRNAs, separem les repeticions invertides del gen diana que genera la forqueta amb el cDNA d'un intró autocatalític del grup I de Tetrahymena thermophila, augmentant l'estabilitat dels plasmidis d'expressió. L'intró és eliminat després de la transcripció, resultant en una molècula viroïdal de la qual protrueix el dsRNA d'interés. Flanquejar les repeticions invertides amb una còpia addicional permutada de l'intró permet separar l'ELVd del producte final, un dsRNA circular tancat als dos costats per xicotets bucles. Els dos tipus de molècules posseeixen activitat reguladora: les quimeres viroide-dsRNA amb homologia al gen de la unió septada suau 1 del cuc de l'arrel de la dacsa (Diabrotica virgifera virgifera) exhibeixen activitat insecticida oral contra les larves similar a la de forquetes sintetitzades in vitro, i els dsRNAs circulars sense l'RNA viroïdal homòlegs al gen de la ATPasa vacuolar (subunitat A) i la proteïna ribosomal S13 silencien eficientment aquests gens en adults de la mosca del Mediterrani (Ceratitis capitata); aquest cas és d'especial rellevància perquè és la primera demostració de l'RNAi per al control d'aquesta plaga. En conclusió, malgrat la seua limitada rellevància agrícola l'ELVd és útil per a investigar la biologia molecular de la família Avsunviroidae i una poderosa ferramenta biotecnològica en combinació amb el sistema d'expressió en E. coli. / [EN] Viroids, minimal genomes of non-coding circular RNA, single-stranded and highly structured, parasitize plant cellular factors to replicate autonomously, establish systemic infections, and typically cause disease. Those of the family Avsunviroidae replicate and accumulate in chloroplasts by a symmetrical rolling circle mechanism. A chloroplast RNA polymerase produces linear concatemers of complementary polarity that are reduced to monomers by the hammerhead ribozymes (HHR) of the concatemer. They produce 5'-hydroxyl and 2',3'-cyclic phosphodiester ends, which the chloroplastic isoform of tRNA ligase converts to intramolecular 5',3'-phosphodiester bonds, generating circular viroids of complementary polarity that can enter another round of transcription, symmetric to the first one. In this Thesis, the viroid sequences and structures essential for its circularization have been analyzed, using as a model the eggplant latent viroid (ELVd), which induces asymptomatic infections in eggplant. We expressed in Escherichia coli linear ELVd(+) precursors flanked by two copies of its HHR. Its processing generates monomers with suitable ends for ligation by the eggplant tRNA ligase, which is co-expressed. Point mutations and deletions at the wild-type ligation site suggest that only the HHR domain is essential for circularization. The conservation of the sequence and structure of the HHR with those of the natural substrate of the enzyme (the tRNAs) lead us to propose that the HHR of the ELVd hijacks the ligase, mimicking the general characteristics of the anticodon loop of the tRNAs. This expression system also allows the production of recombinant RNAs, inserting them into a particular position of the ELVd RNA. Chimeras are processed by flanking HHRs and their ends ligated by the tRNA ligase. The compact, circular viroidal scaffold, possibly associated with the ligase, allows increasing the half-life of the RNA of interest and its accumulation in the bacteria. In this Thesis we adapt the system to produce double-stranded RNAs (dsRNAs) that trigger RNA interference (RNAi), a eukaryotic gene regulation and defense mechanism based on base complementarity between RNAs. dsRNAs complementary to endogenous genes reduce the levels of their transcripts and generate loss-of-function phenotypes. Insects can take dsRNAs from the environment, internalize them into cells, and distribute them systemically, making RNAi a promising pest control strategy. To produce dsRNAs, we separated the inverted repeats of the target gene that generates the hairpin with the cDNA of a group-I autocatalytic intron from Tetrahymena thermophila, increasing the stability of the expression plasmids. The intron is removed after transcription, resulting in a viroidal molecule from which the dsRNA of interest protrudes. Flanking the inverted repeats with an additional copy of the intron in a permuted form allows the ELVd molecule to be separated from the final product, a circular dsRNA molecule capped on both sides by small loops. Both molecules have regulatory activity: the viroid-dsRNA chimeras with homology to the smooth septate junction 1 gene of the corn rootworm (Diabrotica virgifera virgifera) exhibit oral insecticidal activity against larvae similar to that of in vitro synthesized hairpins, and the circular dsRNAs without the viroid scaffold homologous to the vacuolar ATPase (subunit A) and ribosomal protein S13 genes efficiently silence those genes in adult Medfly (Ceratitis capitata); this case is of special relevance as it is the first demonstration of RNAi for the control of this pest. In conclusion, despite its limited agricultural relevance, the ELVd is useful for investigating the molecular biology of the Avsunviroidae family and a powerful biotechnological tool in combination with the E. coli expression system. / This work was supported by the Ministerio de Ciencia e Innovación (Spain; co-financed by the European Regional Development Fund) [BIO2017-83184-R] and [BIO2017‐ 91865‐EXP]; Universitat Politècnica de València [PAID-01-17]. We acknowledge support of the publication fee by the CSIC Open Access Publication Support Initiative through its Unit of Information Resources for Research (URICI). / Ortolá Navarro, B. (2023). Heterologous expression of circular RNAs in Escherichia coli for analyzing the ligation process of chloroplastic viroids and producing double-stranded RNAs with insecticidal activity [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/192635