Ecología Química

El crecimiento continuo de la población mundial ha generado en los últimos cincuenta años una presión importante sobre los sistemas agrícolas con el fin de aumentar su productividad. Se han adoptado prácticas agrícolas que han resultado en aumentos importantes en el rendimiento de los cultivos, pero que simultáneamente han generado fuertes impactos en los recursos naturales y el medio ambiente. Este efecto negativo se debe en parte al uso excesivo de pesticidas, el cual genera resistencia en las plagas diana, detrimento de poblaciones de enemigos naturales, y contaminación persistente en suelos, cursos de agua y los propios alimentos producidos. En busca de un modelo de producción agrícola sostenible, los programas que incluyen el concepto de Manejo Integrado de Plagas (por ejemplo, Producción Integrada y Producción Orgánica), aparecen como buenas alternativas al uso de pesticidas convencionales. Una herramienta importante para la implementación de estos programas es el conocimiento de las relaciones ecológicas de las plantas hospederas (cultivos) con sus depredadores herbívoros, mayormente insectos, y de la ecología y biología de los mismos. Muchas de estas relaciones son mediadas por señales o claves químicas (semioquímicos), y su estudio se enmarca en la Ecología Química, una ciencia interdisciplinaria que combina enfoques desde la química, la entomología básica y aplicada, la ecología, etología y neurofisiología, para la comprensión de procesos de comunicación química. El Laboratorio de Ecología Química de la Facultad de Química, desde donde se presenta esta propuesta, es pionero en esta área en el país, y complementa las distintas áreas de especialidad de sus integrantes con colaboraciones nacionales e internacionales, de modo de lograr el enfoque interdisciplinario implícito en nuestra área. Nuestro objetivo general como grupo es la generación de conocimiento sobre el rol de los semioquímicos en relaciones intra- e interespecíficas de plantas e insectos relevantes para nuestro medio, con énfasis en la solución de diversos problemas sanitarios en la producción agrícola y apícola. Los semioquímicos incluyen feromonas y aleloquímicos, según actúen como mediadores de interacciones intra- o interespecíficas, respectivamente. La caracterización química de estos compuestos, la identificación de su función como señal química, y el estudio de posibles estrategias de aplicación de los mismos en el manejo de plagas, forman la base de esta propuesta. A través de métodos cromatográficos y espectroscópicos de elucidación estructural de compuestos orgánicos, técnicas electrofisiológicas, y diversos ensayos de laboratorio y campo para evaluar la atracción, deterrencia, repelencia o toxicidad de estos compuestos, proponemos el estudio de feromonas y aleloquímicos en diversos sistemas planta/insecto que involucran plagas agrícolas, frutícolas, hortícolas, forestales y apícolas. Específicamente, el programa incluye cuatro líneas de investigación metodológica- y conceptualmente interrelacionadas: a) el estudio de metabolitos atrayentes y defensivos de plantas en relación a sus insectos herbívoros y enemigos naturales; b) la caracterización química y biológica de feromonas de insectos de importancia agrícola, frutícola y forestal en Uruguay; c) el desarrollo de plaguicidas botánicos para el control de plagas hortícolas y apícolas; y d) el estudio de feromonas en Apis mellifera en relación a diferentes contextos ecológicos y sanitarios. Estas líneas de investigación se plantean como interrelacionadas ya que algunos de los sistemas propuestos (planta, insecto o ambos), se estudiarán desde distintos enfoques de modo de comprender en forma global la mediación de sustancias químicas en sus interacciones. Asimismo, se incluye en el programa la incorporación de la metabolómica, un enfoque innovador en el país para el análisis de productos naturales, en el cual se caracteriza en una dimensión temporal la respuesta metabólica global de los organismos en respuesta a estímulos fisiológicos y/o patológicos. Los investigadores responsables de esta propuesta son co-responsables del Laboratorio de Ecología Química, al cual dieron origen, y su formación doctoral en Ecología Química (Cornell University, EEUU, 1999) complementa su formación de grado en Química (UdelaR, Uruguay). El grupo postulante incluye investigadores formados y en etapa de formación, químicos, espectroscopistas, biólogos y entomólogos agrícolas. La propuesta incluye la formación de recursos humanos a nivel de grado, maestría y doctorado, en programas de Química, Ciencias Biológicas y Ciencias Agrarias, así como el fortalecimiento de colaboraciones con investigadores nacionales de Facultad de Agronomía e INIA, la participación de investigadores con sede en centros regionales de la UdelaR (CURE, CUP), y colaboradores extranjeros especialistas en distintas áreas de la Ecología Química.