Caracterización fenotípica y genotípica de poblaciones de Helicoverpa gelotopoeon (Lepidoptera: Noctuidae) en distintos cultivos hospederos y regiones de la Argentina

Abstract

Helicoverpa gelotopoeon (D.) (Lepidoptera: Noctuidae) es una plaga polífaga de la subfamilia Heliothinae que ocasiona daños a los cultivos de soja, garbanzo, algodón y alfalfa, entre otros. Algunas especies de este complejo han desarrollado resistencia a cultivos genéticamente modificados e insecticidas, lo cual ha llevado a incrementar el interés sobre la biología, diversidad genética y estructuración poblacional de H. gelotopoeon. El objetivo de este trabajo fue determinar la existencia de estructura genética de poblaciones de H. gelotopoeon en función de distintas plantas hospederas y regiones de la Argentina en base a características biológicas y moleculares. Los parámetros biológicos evaluados fueron: duración de los estados de huevo, larva y pupa, número de estadios larvales, masa pupal y longevidad de adultos. Los parámetros reproductivos evaluados fueron: número de espermatóforos, período de pre, ovi y postoviposición, fecundidad y fertilidad. Para los ensayos de compatibilidad reproductiva se realizaron cuatro tipos de cruzas: parentales, híbridas, retrocruzas y cruzas entre híbridos. Para la caracterización molecular se utilizaron marcadores nucleares (microsatélites) y mitocondriales (de las regiones Citocromo oxidasa I y Citocromo b), ya que se consideró que ambos marcadores podían proveer información complementaria y más precisa para entender la estructura poblacional de esta especie. A partir de los resultados obtenidos en esta investigación, se observó que H. gelotopoeon completa su ciclo aproximadamente en 45 días en condiciones de laboratorio, observándose la mayor mortalidad en el estado de huevo y los primeros estadios larvales. Las poblaciones pertenecientes a distintos cultivos y regiones mostraron parámetros biológicos y reproductivos similares. A su vez, las cruzas intra e interpoblacionales no mostraron signos de incompatibilidad reproductiva, sugiriendo un flujo génico sustancial entre las poblaciones. Los marcadores nucleares microsatélites mostraron que las poblaciones de H. gelotopoeon no están estructuradas y hay flujo génico entre ellas, correlacionándose este resultado con lo observado a nivel biológico. Sin embargo, los marcadores mitocondriales mostraron que en general existiría cierta estructuración genética entre las poblaciones de H. gelotopoeon. Se consideran diversas causas que podrían haber contribuido a esta estructuración, como ser: región geográfica, planta hospedera, año de recolección, influencia de plantas silvestres, distintos sistemas de manejo, etc. Se destaca también la necesidad de realizar más estudios, abarcando una escala geográfica mayor, así como otros cultivos y posibles hospederos silvestres a lo largo de varias campañas. Todo esto ayudará a comprender mejor el grado de flujo génico y la repercusión del comportamiento migratorio de H. gelotopoeon en las distintas campañas. Este trabajo de tesis constituye el primer estudio de caracterización biológica y genética de H. gelotopoeon, información que servirá para desarrollar estrategias de manejo de esta plaga en Argentina, sobre todo haciendo énfasis en el retraso del desarrollo de resistencia a insecticidas y cultivos Bt.

Helicoverpa gelotopoeon (D.) (Lepidoptera: Noctuidae) is a polyphagous pest of the subfamily Heliothinae that causes damage to soybean, chickpea, cotton and alfalfa crops, to name a few. Some species within this complex have developed resistance to genetically modified crops and insecticides, which has led to an increased interest in the biology, genetic diversity and population structure of H. gelotopoeon. The objective of this study was to determine the existence of genetic structure of H. gelotopoeon populations according to different host plants and regions of Argentina on the basis of biological and molecular characteristics. The biological parameters measured were: egg, larvae and pupa stage duration, number of larval instars, pupal mass and adult longevity. The reproductive parameters measured were: number of spermatophores, pre-, ovi- and post-oviposition periods, fecundity and fertility. To determine reproductive compatibility four types of crosses were performed: parental crosses, hybrid crosses, backcrosses and inter-hybrid mating crosses. Nuclear (microsatellites) and mitochondrial (from Cytochrome oxidase I and Cytochrome b regions) markers were used for molecular characterizations, since it was considered that both markers could provide complementary and more precise information in order to understand the population structure of this species. The results obtained from this study showed that H. gelotopoeon completed a single generation in approximately 45 days in laboratory conditions, and the highest mortality was observed in egg stage and the first larval instars. Populations from different crops and regions displayed similar biological and reproductive parameters. In addition, intra- and inter-populational crosses did not show signs of reproductive incompatibility, suggesting that extensive gene flow occurs among populations. Microsatellite nuclear markers showed that H. gelotopoeon populations are not structured and gene flow occurs among them, which is consistent with biological results. However, mitochondrial markers 4 showed that in general there is certain genetic structure among H. gelotopoeon populations. Several causes are considered to have contributed to this genetic structure, such as: geographical region, host plant, collection date, wild plants influence, different management systems, etc. It is also important to perform more studies, encompassing a wider geographical scale, as well as other crops and possible wild hosts over several seasons. All of this would help to better understand the extent of gene flow and implications of migratory behaviour of H. gelotopoeon in different seasons. This study is the first report of biological and genetic characterization of H. gelotopoeon, information which will be helpful to develop management strategies for this pest in Argentina, particularly emphasizing in the delay of the development of resistance to insecticides and Bt crops resistance.