Fagodisuasión de extractos deBrugmansia candida(Solanaceae) en larvas deHypsipyla grandella(Lepidoptera: Pyralidae) / Phagodeterrence of extracts ofBrugmansia candida(Solanaceae) onHypsipyla grandella(Lepidoptera: Pyralidae) larvae

Resumen Hypsipyla grandellaes una plaga forestal clave en América Latina y el Caribe, donde ha impedido todo intento de establecer plantaciones comerciales de caobas (Swieteniaspp.) y cedros (Cedrelaspp.). En la búsqueda de métodos de manejo de sus larvas, que sean preventivos y rentables, así como basados en recursos de la flora tropical, fue evaluada la actividad fagodisuasiva del extracto crudo y de cuatro particiones fitoquímicas (agua, hexano, diclorometano y acetato de etilo) de la flor de reina de la noche,Brugmansia candida(Solanaceae). Se efectuaron bioensayos de laboratorio con concentraciones crecientes del extracto crudo (0.1; 0.3; 1.0; 3.2 y 10.0 % m/v) y con cada una de las particiones (según el rendimiento del proceso de particionamiento). Se utilizó un diseño de bloques completos al azar, con cuatro repeticiones, y se expusieron larvas de instar III de H. grandellaa discos de cedro amargo (Cedrela odorata) impregnados con el respectivo tratamiento, por 24 h. Se midió el porcentaje de consumo de cada disco. El extracto crudo y la partición de hexano, mostraron un evidente efecto fagodisuasivo a partir de concentraciones de 1.0 % y 0.122 % m/v, respectivamente. También se realizó un bioensayo para comparar una sola concentración (0.38 % m/v) del alcaloide escopolamina, el cual redujo en 90% el consumo con respecto a los testigos. Asimismo, se evaluó la mortalidad y los efectos subletales en larvas expuestas al extracto crudo, la partición de hexano y la escopolamina, pero no hubo evidencias de ellos, lo que confirmó su acción fagodisuasiva. Además, se realizó un tamizaje fitoquímico del extracto crudo, y mediante pruebas cualitativas se determinó que los alcaloides, taninos, triterpenos y cumarinas fueron los metabolitos secundarios más importantes. Finalmente, se confirmó la presencia de la escopolamina tanto en el extracto crudo como en la partición de hexano, mediante el método de cromatografía de gases acoplado a un espectrómetro de masas (GC-MS). Se recomienda preparar una formulación de escopolamina más algunos coadyuvantes, y evaluar su eficacia en condiciones de invernadero, como un primer paso para avanzar en el desarrollo de un fagodisuasivo comercial.

Abstract Hypsipyla grandella is a key forest pest in Latin America and the Caribbean, where it has precluded attempts to establish commercial plantations of mahoganies (Swieteniaspp.) and cedars (Cedrelaspp.). In the search for methods to manage its larvae, being both preventative and cost-effective, as well as based upon resources from tropical flora, the crude flower extract of angel's trumpet, Brugmansia candida, as well as four partitions thereof (water, hexane, dichlorometane, and ethyl acetate), were tested for phagodeterrence. Laboratory bioassays involved increasing concentrations of the crude extract (0.1, 0.3, 1.0, 3.2 and 10.0 % w/v) as well as each one of the partitions (in accordance to the yield obtained from the partitioning process). A randomized complete block design, with four replicates, was used. H. grandellainstar III larvae were exposed for 24 h to Spanish cedar (Cedrela odorata) leaf discs dipped into the respective treatment, after which disc consumption was measured. Strong phagodeterrence was detected at concentrations as low as 1.0 % y 0.122 % w/v for the crude extract and the hexane partitions, respectively. In addition, a single bioassay was performed to compare a single concentration (0.38 % w/v) of the alkaloid scopolamine, which reduced consumption in 90 % with respect to the controls. Also, mortality and sublethal effects were assessed in larvae exposed to the crude extract, the hexane partition and scopolamine, with no evidence for them, which confirmed their phagodeterrence. Moreover, the crude extract was submitted to a phytochemical screening by means of a number of qualitative tests, which showed that alkaloids, tannins, triterpenes and cumarins were the most important secondary metabolites. Finally, the presence of scopolamine was confirmed in both the crude extract and the hexane partition, by means of the gas chromatography-spectrometry (GC-MS) analytical method. It is recommended to prepare a formulation of scopolamine plus some adjuvants, in order to test its effectiveness under greenhouse conditions, as a first step to advance in the development of a commercial phagodeterrent. Rev. Biol. Trop. 66(1): 58-69. Epub 2018 March 01.

Phagodeterrence by Quassia amara (Simaroubaceae) wood extract fractions on Hypsipyla grandella (Lepidoptera: Pyralidae) larvae

In Latin America and the Caribbean, precious wood species like mahoganies (Swietenia spp.) and cedars (Cedrela spp.) are seriously injured by the mahogany shootborer, Hypsipyla grandella (Zeller) (Lepidoptera: Pyralidae) larva, which bores into the main shoot of trees. In previous experiments focused on searching for a preventive method for managing this pest, a wood extract of bitterwood, Quassia amara L. ex Blom (Simaroubaceae) had been shown to cause phagodeterrence to larvae. Therefore, three fractions (water, methanol and diethyl ether) of a wood extract were tested for their phagodeterrence to larvae, by means of laboratory and greenhouse trials. Phagodeterrence was assessed by determining their effect on foliage consumption, mortality and signs of damage (number of orifices, sawdust piles, fallen shoots, number of tunnels and tunnel length) caused by larvae on Spanish cedar (C. odorata). Both the methanol and diethyl ether fractions caused phagodeterrence, by strongly reducing foliage consumption and signs of damage, while not causing larval mortality. The lowest concentration at which phagodeterrence was detected for the methanol fraction corresponded to 0.0625%, which is equivalent to a 1.0% of the bitterwood crude extract. However, results with the diethyl ether fraction were unsatisfactory, as none of the treatments differed from the solvent, possibly because of an adverse effect of the solvent on foliar tissues. Phagodeterrent principles from Q. amara derivatives may play an important role in dealing with H. grandella if they are complemented with other integrated pest management preventative tactics. Rev. Biol. Trop. 59 (1): 487-499. Epub 2011 March 01.

En América Latina y el Caribe, algunas especies que son fuente de maderas preciosas, como las caobas (Swietenia spp.) y cedros (Cedrela spp.), son seriamente dañadas por la larva de Hypsipyla grandella, la cual barrena el brote principal de los árboles. En experimentos previos orientados hacia la búsqueda de un método preventivo para manejar esta plaga, un extracto de la madera de hombre grande, Quassia amara (Simaroubaceae), había demostrado causar fagodisuasión a la larva. Por tanto, tres fracciones de un extracto de la madera de dicho árbol (agua, metanol y éter dietílico) fueron evaluadas en cuanto a su efecto fagodisuasivo sobre las larvas, mediante experimentos de laboratorio e invernadero. Dicho efecto se determinó según el consumo de follaje, la mortalidad y los signos de daño (número de orificios, montículos, brotes caídos, número y longitud de túneles) causados por las larvas en arbolitos de cedro amargo (C. odorata). Tanto la fracción de metanol como la de éter dietílico causaron fagodisuasión, pues redujeron fuertemente el consumo de follaje y los signos de daño, sin matar las larvas. La menor concentración de la fracción metanólica a la cual se detectó fagodisuasión correspondió a 0.0625%, la cual equivale al 1.0% del extracto crudo de hombre grande. Por su parte, los resultados con la fracción de éter dietílico fueron insatisfactorios, ya que ninguna de las concentraciones difirió del disolvente, quizás debido a un efecto adverso del mismo sobre los tejidos foliares. Los principios fagodisuasivos de los derivados Q. amara podrían jugar un papel importante para manejar a H. grandella, si fueran complementados con otras tácticas preventivas de manejo integrado de plagas.

Fagodisuasión de un extracto de ruda (Ruta chalepensis, Rutaceae) y sus particiones sobre larvas de Hypsipyla grandella (Lepidoptera: Pyralidae)

Phagodeterrence by a crude extract of common rue (Ruta chalepensis, Rutaceae) and its partitions on Hypsipyla grandella (Lepidoptera: Pyralidae) larvae. Hypsipyla grandella (Zeller) larva is maybe the main forest pest in Latin America and the Caribbean, as it bores into the main shoot of trees providing precious woods, such as mahoganies (Swietenia spp.) and cedars (Cedrela spp.). In the search for a preventative method for managing it, the crude leaf extract of common rue (Ruta chalepensis L.), as well as four partitions thereof (water, hexane, dichlorometane, and ethyl acetate), were tested for phagodeterrence. Laboratory bioassays involved increasing concentrations of the crude extract (0.1, 0.32, 1.0, 3.20 and 10.0%w/v) as well as each one of the partitions (in accordance to the yield obtained from the partitioning process), plus rutin, a flavone glycosid. A randomized complete block design, with four replicates, was used. H. grandella instar III larvae were exposed for 24 h to cedar (Cedrela odorata) leaf discs dipped into the respective treatment, after which disc consumption was measured. Strong phagodeterrence was detected at concentrations as low as 0.32 and 0.074%w/v for the crude extract and the hexane partitions, respectively; the ethyl acetate (0.24%w/v) and the water partition (for all of its concentrations), as well as the rutin (starting at 0.064%w/v), caused phagodeterrence, too. Moreover, the crude extract was submitted to a phytochemical screening by means of a number of qualitative tests, to determine possible metabolites causing phagodeterrence, the most important being alkaloids, triterpenes, coumarins and rutin. A particular phytochemical screening was carried out for the hexane partition, which was the most active. Rev. Biol. Trop. 58 (1): 1-14. Epub 2010 March 01.

La larva de Hypsipyla grandella (Zeller) es quizás la principal plaga forestal en América Latina y el Caribe, por perforar el brote principal de árboles de maderas reciosas, como caobas (Swietenia spp.) y cedros (Cedrela spp.). En la búsqueda de un método preventivo para su manejo, se estudió la actividad fagodisuasiva del extracto crudo y de cuatro particiones fitoquímicas (agua, hexano, diclorometano y acetato de etilo) del follaje de ruda (Ruta chalepensis L.). Se realizaron bioensayos de laboratorio con concentraciones crecientes del extracto crudo (0.1; 0.32; 1.0; 3.20 y 10.0%m/v) y con cada una de las particiones (según el rendimiento del proceso de particionamiento), así como con el glicósido flavónico rutina. Para ello se empleó un diseño de bloques completamente al azar, con cuatro repeticiones y se expusieron larvas de instar III de H. grandella a discos de cedro (Cedrela odorata) impregnados con el respectivo tratamiento, por 24h. Se midió el porcentaje de consumo de cada disco. Hubo un fuerte efecto fagodisuasivo en el extracto crudo y en la partición hexano, a concentraciones tan bajas como 0.32% y 0.074% m/v, respectivamente; las particiones de acetato de etilo (0.24%m/v) y la acuosa (en todas sus concentraciones), así como la rutina (a partir del 0.064%m/v) también causaron fagodisuasión. Además, se realizó un tamizaje fitoquímico del extracto crudo, utilizando varias pruebas cualitativas para detectar la presencia de los principales grupos de metabolitos secundarios, entre los cuales los más importantes fueron alcaloides, triterpenos, cumarinas y la rutina. Asimismo, se realizó una marcha fitoquímica a la partición hexano, por ser la más activa.

Actividad fagodisuasiva y sistémica de una formulación derivada de un extracto de ruda (Ruta chalepensis, Rutaceae) sobre larvas de Hypsipyla grandella (Lepidoptera: Pyralidae)

Phagodeterrent and systemic activity of a fomulation derived from an extract of common rue (Ruta chalepensis, Rutaceae) on Hypsipyla grandella (Lepidoptera: Pyralidae) larvae. A key neotropical pest of mahoganies (Swietenia spp.) and cedars (Cedrela spp.), the larva of Hypsipyla grandella (Zeller) commonly bores into the main shoot of these valuable timber species, causing forking of the stems. Therefore, it would be desirable to count upon a phagodeterrent and systemic product which could readily protect young tissues. Since crude extracts of common rue foliage (Ruta chalepensis L.) have phagodeterrent activity on H. grandella larva, a product was formulated by combining such an extract with a number of coadjuvants, and was assessed on 75-100cm tall Spanish cedar (Cedrela odorata L.) trees, inside a greenhouse. A completely randomized design was used, with 10 trees per each one of the following treatments: the formulated product, an absolute control (distilled water), a relative control (carbofuran, 1%m/v in water), and the relative control without the crude extract. Number of attacks to the main shoot, fallen leaves and frass piles were recorded, as well as tunnel length. Regarding these variables, the formulated product provided excellent protection to treated trees, with only 0.1 attacks to the main shoot, on the average, at the end of the evaluation period. Likewise, when the systemic activity of the crude extract was assessed, substances present in it were able to translocate and get assimilated by the trees, thereafter causing phagodeterrence to larvae. Finally, an espectrophotometry analysis (performed at a wavelength of 355nm) allowed us to determine the concentration (403±1mg/l) and percentage (0.40%) of the flavonoid rutin in the crude extract, which eventually may be used as an analytical marker compound, should an industrial formulation be developed. Rev. Biol. Trop. 58 (1): 15-29. Epub 2010 March 01.

Para el manejo de Hypsipyla grandella (Zeller), cuya larva barrena el brote principal de caobas (Swietenia spp.) y cedros (Cedrela spp.), sería deseable contar con un producto fagodisuasivo y con buena actividad sistémica, para que proteja rápidamente los tejidos jóvenes. Por tanto, conociendo que un extracto crudo del follaje de ruda (Ruta chalepensis L.) posee actividad fagodisuasiva contra dicho insecto, se formuló un producto combinando dicho extracto con varios coadyuvantes, y se evaluó en árboles de cedro amargo (Cedrela odorata L.) de 75- 100cm de altura, en un invernadero. Se utilizó un diseño completamente al azar, con 10 árboles por cada tratamiento, los que correspondieron al producto formulado, a un testigo absoluto (agua destilada), un testigo relativo (carbofurán al 1%m/v en agua) y el testigo relativo a la formulación sin el extracto crudo. Las variables medidas fueron los ataques al brote principal, el número de hojas caídas, el número de montículos y la longitud de los túneles. Para dichas variables, el producto formulado aportó excelente protección a los árboles tratados, con apenas 0.1 ataques al brote principal, en promedio, al final del período de evaluación. Asimismo, al evaluar la actividad sistémica del extracto, las sustancias presentes en él pudieron desplazarse y ser asimiladas por los árboles, causando fagodisuasión en las larvas. Finalmente, el análisis espectrofotométrico (a una longitud de onda de 355nm) permitió determinar la concentración (403±1mg/l) y el porcentaje (0.40%) del flavonoide rutina en el extracto crudo, lo cual eventualmente podría utilizarse como un compuesto marcador analítico, si llegara a desarrollarse una formulación industrial.

Efeito do cálcio no controle da Hypsipila grandella em mudas de mogno cultivadas em hidroponia / Effect of the calcium in the control of the Hypsipila grandella in young mahogany cultivated in hidroponics system

Este trabalho teve como objetivo avaliar o teor de cálcio e o efeito do ataque da lagarta H. grandella em plantas jovens de mogno (S. macrophylla), cultivadas em função de diferentes épocas de aplicação de doses crescentes de cálcio no substrato sílica moída, utilizando sistema hidropônico. O experimento foi instalado em casa de vegetação na Universidade Federal Rural da Amazônia (UFRA), Belém-PA, de setembro de 2004 a fevereiro de 2005. Utilizou-se cinco doses de cálcio (0, 80, 160, 240, 320 mg Ca.L-1), em solução nutritiva proposta por Hoagland & Arnon, modificada por Epstein (1975). O delineamento experimental foi inteiramente casualizado (DIC), as variáveis utilizadas para avaliação foram a susceptibilidade do mogno ao ataque da broca H. grandella, comprimento da galeria da broca e o teor de cálcio no caule. Foi realizado um DIC com cinco doses de cálcio, cinco repetições cada, e duas épocas de inoculação da broca. Utilizou-se regressões lineares simples para interpretação dos dados. Através da pesquisa, conclui-se que a aplicação de doses de cálcio, em solução nutritiva, reduziu o comprimento da galeria de infecção e exerce eficiente ação no controle do ataque da praga em plantas de mogno.

The objective of this research was to evaluate the leaf level of calcium and the effect attack by caterpillar H. grandella to young mahogany (S. macrophylla) plants cultivated in a nutritive solution. This solution was that proposed by Hoagland and Arnon modified by Epstein (1975). The experiment was carried out in the greenhouse of the Federal Rural University of Amazonas (UFRA), at Belem, Para, from September 2004 to February 2005. A split plot experimental desing with five replicates was used. The plots were five doses of calcium (0, 80, 160, 240, 320 mg Ca.L-1) and the subplots two times of harvesting the plants (189 e 211 days after planting) for the variables sensitivity of mahogany seedlings to attack of the drill, gallery length and stem level of calcium. Results showed the calcium decreased gallery length of infection suggesting that it was efficient to control the attact of plague to mahogany seedlings.