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Furnishing corn plants with genes for producing the enzyme ß-N-acetyl hexosaminidase (NAHA) may offer a way to fend off mold-spreading caterpillars and beetles, Agricultural Research Service (ARS) studies suggest.

After hatching from eggs, fall armyworm caterpillars feed on corn plant leaves before advancing on the ears, where succulent kernels await. Other caterpillars and beetle pests feed there, too. When husks are chewed open, kernels can become exposed to mycotoxin-producing fungi. Insecticide spraying within label recommendations helps prevent such feeding and contamination. But the practice can be costly to use and harmful to beneficial insects.

As a possible alternative, ARS scientists Pat Dowd, Eric Johnson and Scott Pinkerton are testing modified strains of corn that produce NAHA throughout the crop plant's tissues. In laboratory trials at the ARS National Center for Agricultural Utilization Research in Peoria, Ill., 100 percent of newly hatched fall armyworms that ingested NAHA-containing leaf tissue from some of the modified corn plants being studied died within three days.

The degree to which the caterpillars stopped feeding on all of the modified corn plants depended on how much NAHA the plants actually produced, the scientists observed. Corn earworm caterpillars, another pest they tested, were also adversely affected by NAHA-containing plants.

The team's examination of NAHA and other enzymes like it is part of a broader effort at the ARS center to develop novel ways of shielding corn from mycotoxin contamination, which costs farmers and processors millions of dollars annually in losses. Of particular interest is determining effective combinations of corn-derived genes that confer insect-resistance levels equal to those in corn containing the biopesticide Bacillus thuringiensis (Bt), but that act against a wider range of pests.

Before studying NAHA-modified corn plants, the scientists used a purified form of the enzyme derived from jack beans, Canavalia ensiformis. They consider NAHA a promising defense for corn because it occurs in foods eaten by humans, such as cabbage and apple, and it targets chitin, a key component of insects but not of humans or other animals.

ARS is the U.S. Department of Agriculture's chief scientific research agency.

Enzima natural impide los gusanos cogolleros y otros insectos del maíz

El proveer genes para la producción de la enzima ß-N-acetyl hexosaminidase (NAHA por sus siglas en inglés) a las plantas de maíz podría ofrecer una manera para combatir las orugas y los escarabajos que transmiten mohos, según los resultados de estudios por científicos del Servicio de Investigación Agrícola (ARS).

Después de empollarse de los huevos, las orugas del gusano cogollero se alimentan en las hojas de las plantas de maíz antes de avanzarse a las mazorcas, donde encuentran semillas suculentas. Otras plagas de orugas y escarabajos también se alimentan allí. Cuando las plagas abren las chalas del maíz , las semillas pueden estar expuestas a los hongos que producen micotoxina. El rociar insecticidas según las recomendaciones de etiqueta ayuda a prevenir tal alimentación y contaminación. Pero la práctica puede ser costosa para usar y puede dañar los insectos beneficiosos.

Como una alternativa posible, los científicos del ARS Pat Dowd, Eric Johnson y Scott Pinkerton están probando cepas modificadas de maíz que producen NAHA por todos tejidos de la planta. En pruebas de laboratorio en el Centro Nacional para Utilización Agrícola (NCAUR por sus siglas en inglés), mantenido por ARS en Peoria, Illinois, 100 por ciento de los gusanos cogolleros nuevamente empollados que consumieron tejido de hojas conteniendo NAHA de algunas plantas modificadas de maíz murieron dentro de tres días.

El punto en que las orugas dejaron de alimentarse en todas las plantas modificadas de maíz dependió de la cantidad de NAHA que las plantas en realidad produjeron, observaron los científicos. Las orugas de los gusanos eloteros de maíz, otra plaga ensayada, también fueron afectadas negativamente por las plantas que contuvieron NAHA.

El estudio de NAHA y otras enzimas similares por el grupo es parte de un intento más amplio en NCAUR para desarrollar maneras novedosas para proteger el maíz contra contaminación por micotoxina, la cual les cuesta a los granjeros y a los procesadores millones de dólares anualmente en pérdidas. De interés particular es el determinar las combinaciones eficaces de los genes derivados de maíz que ofrecen niveles de resistencia al insecto iguales a aquellos en el maíz que contiene el biopesticida Bacillus thuringiensis, pero que son eficaces contra una gama más amplia de plagas.

Antes de estudiar las plantas de maíz modificadas con NAHA, los científicos usaron una forma purificada de la enzima derivada del frijol Canavalia ensiformis. Ellos consideran NAHA como una defensa prometedora para maíz porque ocurre en las comidas consumidas por humanos, tales como col y manzana, y ataca la quitina, un componente clave de insectos, pero no de humanos u otros animales.

ARS es la agencia principal de investigaciones científicas del Departamento de Agricultura de EE.UU.

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