Washington, DC, USA
August 2, 2013
Photo by Richard Nowitz.
Red imported fire ants are named for the fire-like burn of their sting. Now, the same venom that packs such a painful wallop may actually do some good for a change.
Studies by U.S. Department of Agriculture (USDA) scientists in Stoneville, Miss., have shown that certain alkaloid compounds in the venom—piperideines and piperdines—can hinder the growth of the crop pathogen Pythium ultimum.
Chemical fungicides, delayed plantings and crop rotation are among methods now used to control P. ultimum, which causes damping-off diseases that decay the seed or seedling of vegetable, horticultural and cucurbit crops. Despite such measures, damping-off remains a costly problem, and new approaches are needed, according to Jian Chen, an entomologist with USDA's Agricultural Research Service (ARS). ARS is USDA's chief intramural scientific research agency.
Chen is coinvestigating the potential application of fire ant venom to manage soilborne pathogens like P. ultimum in collaboration with ARS microbiologist Xixuan Jin, and Shezeng Li of the Institute of Plant Protection in Baoding, China.
For their studies, conducted at the ARS Biological Control of Pests Research Unit in Stoneville, the researchers used sophisticated extraction techniques to obtain purified amounts of piperideine and piperidine from the venom glands of both red and black imported fire ants, which are considered invasive pests and a dominant species on more than 320 million acres in the South as well as in other states and Puerto Rico.
In petri dish trials, the researchers exposed P. ultimum's threadlike growth form, called "mycelium," to various concentrations of the alkaloids and monitored the effect on the pathogen's colony size. Its spore-forming structures, called sporangia, were similarly exposed.
The results, reported in the December 2012 issue of Pest Management Science, include significant reductions in the growth and germination of the pathogen's mycelium. Both alkaloids performed equally well and retained their activity against P. ultimum for up to 12 weeks when stored at room temperature. Additionally, more than 90 percent of sporangia failed to germinate when exposed to the alkaloids at concentrations of 51.2 micrograms per milliliter.
Synthetic versions of the alkaloids, called "analogs," have also inhibited several cultured human fungal pathogens.
Read more about this research in the August 2013 issue of Agricultural Research magazine.
Investigadores exploran el potencial del veneno de las hormigas rojas de fuego como un fungicida natural
Las hormigas rojas de fuego toman su nombre del dolor, semejante a una quemadura, de su picadura. Ahora parece que el mismo veneno que causa este dolor poderoso en realidad podría ser útil.
Estudios por científicos del Servicio de Investigación Agrícola (ARS) en Stoneville, Misisipí, han demostrado que ciertos compuestos alcaloides en el veneno—llamados 'piperideines' y 'piperdines'—pueden impedir el crecimiento del patógeno Pythium ultimum que ataca los cultivos.
Utilizar los fungicidas químicos, retrasar las plantaciones y alternar los cultivos son entre los métodos ahora usados para controlar P. ultimum, el cual causa enfermedades que descompone las semillas o las plántulas de los cultivos de hortalizas, cultivos cucurbitáceos, y cultivos hortícolas. A pesar de estos métodos, las enfermedades de pudrición todavía son un problema costoso, y los agricultores necesitan nuevos métodos de control, según Jian Chen, quien es entomólogo con el ARS. ARS es la agencia principal de investigaciones científicas del Departamento de Agricultura de EE.UU.
Chen está investigando la aplicación potencial del veneno de la hormiga roja de fuego para manejar los patógenas que viven en el suelo, tales como P. ultimum, en colaboración con microbiólogo Xixuan Jim del ARS y Shezeng Li del Instituto de Protección de Plantas en Baoding, China.
En sus estudios, realizados en la Unidad de Investigación del Control Biológico de Plagas mantenido por el ARS en Stoneville, los investigadores usaron técnicas sofisticadas de extracción para obtener cantidades purificadas de piperideine y piperidine de las glándulas de veneno de las hormigas rojas de fuego y las hormigas negras de fuego, las cuales se consideran como plagas invasoras y especies dominantes en más de 320 millones de acres en el sur de EE.UU. además de otros estados y Puerto Rico.
En pruebas con cajas de Petri, los investigadores expusieron la forma de P. ultimum llamada el micelio—filamentos unicelulares—a varias concentraciones de los alcaloides y observaron el efecto en el tamaño de la colonia del patógeno. También expusieron al veneno las estructuras del patógeno que forman esporas.
Los resultados, los cuales fueron publicados en la revista ''Pest Management Science," (Ciencia del Manejo de Plagas) en diciembre del 2010, incluyeron reducciones significativas en el crecimiento y la germinación del micelio del patojeo. Ambos alcaloides funcionaron bien y retuvieron su actividad contra P. ultimum por hasta 12 semanas cuando almacenados en la temperatura ambiente. Además, más del 90 per ciento de las estructuras que forman esporas no generaron cuando expuestas a los alcaloides en concentraciones de 51,2 microgramos por microlitro.
Versiones sintéticas de los alcaloides, llamadas análogos, también han impedido el crecimiento de varios patógenos fúngicos que causan enfermedades en los seres humanos.
Lea más sobre esta investigación en la revista 'Agricultural Research' de agosto del 2013.
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