Estudio químico y fisiológico de la interacción Zea mays - Trichoderma atroviride durante el ataque foliar por Spodoptera frugiperda

Abstract

Maize (Zea mays) is a crop of great economic importance. Spodoptera frugiperda is a defoliator arthropod that in its larval stage can cause very important economic losses in the cultivation of maize. Fungi of the genus Trichoderma are widely used in sustainable agriculture for their beneficial effects on plants and the biological control of phytopathogens. Recently, it was reported that the species T. atroviride influences the defensive response of plants against the attack of herbivores, the behavioral habits of S. frugiperda and the attraction of its natural enemies. However, the impact of plant root exudates during the plant-herbivore relationship on Trichoderma growth is unknown. The objective of this study was to determine if the foliar attack of S. frugiperda in corn modulates the root exudation of primary and secondary metabolites and therefore the growth and reproductive development of T. atroviride. The results obtained by gas chromatography coupled to mass spectrometry show that the chemical composition of the root exudates of corn differs in response to the oral secretion of the insect applied to the damaged tissue and to the number of arthropods per plant. In particular, carbohydrate exudation was significantly reduced after the presence of 4 larvae, which affected the growth of the fungus, while with 2 larvae acidification and an increase in carbohydrate exudation was observed, which stimulated growth and sporulation of T. atroviride. In addition, an increase in root exudation of the metabolite 6-methoxy-benzoxazolin-2-one (MBOA) was observed, a benzoxazinoid that participates in plant defense during attack by herbivorous insects; although the MBOA did not affect the growth of the fungus. The results of this study showed that the relationship Z. mays - S. frugiperda can affect growth and reproductive development of T. atroviride.

El maíz (Zea mays) es un cultivo de gran importancia económica. Spodoptera frugiperda es un artrópodo defoliador que en su etapa larvaria puede causar pérdidas económicas muy importantes en el cultivo del maíz. Los hongos del género Trichoderma son ampliamente utilizados en la agricultura sustentable por sus efectos benéficos sobre las plantas y el control biológico de fitopatopatógenos. Recientemente, se reportó que la especie T. atroviride influye sobre la respuesta defensiva de las plantas contra el ataque de herbívoros, los hábitos conductuales de S. frugiperda y en la atracción de sus enemigos naturales. Sin embargo, se desconoce cuál es el impacto de los exudados radiculares de la planta durante la relación planta-herbívoro sobre el crecimiento de Trichoderma. El objetivo de este estudio fue determinar si el ataque foliar de S. frugiperda en el maíz modula la exudación radicular de metabolitos primarios y secundarios y por consiguiente el crecimiento y desarrollo reproductivo de T. atroviride. Los resultados obtenidos mediante cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas muestran que la composición química de los exudados radiculares del maíz difiere en respuesta a la secreción oral del insecto aplicada en el tejido dañado y al número de artrópodos por planta. Particularmente, la exudación de carbohidratos se redujo significativamente tras la presencia de 4 larvas, lo que afectó el crecimiento del hongo, mientras que con 2 larvas se observó una acidificación y un aumento en la exudación de carbohidratos lo que estimuló el crecimiento y la esporulación de T. atroviride. Además, se observó un incremento en la exudación radicular del metabolito 6-metoxi-benzoxazolin-2-ona (MBOA), un benzoxazinoide que participa en la defensa vegetal durante el ataque por insectos herbívoros; aunque el MBOA no afectó el crecimiento del hongo. Los resultados de este estudio mostraron que la relación Z. mays - S. frugiperda puede afectar el crecimiento y desarrollo reproductivo T. atroviride.