ABSTRACT
ABSTRACT: The cotton plant (Gossypium hirsutum) is affected by several diseases of economic importance, among them root-knot nematode (Meloidogyne incognita races 3 and 4). Methods to control this disease include the application of nematicides, solarization, deep plowing, crop rotation and use of antagonistic microorganisms. Among species of Bacillus, there are strains that act as bioregulators and antagonists of several pathogens. Tests to identify these strains are hampered by the difficulty of obtaining large populations of the pathogen and by the time of execution of the in vivo tests that should be conducted for about 90 days. The objective of this research was to compare the toxicity of B. thuringiensis strains to two nematodes, M. incognita and Caenorhabditis elegans, evaluating the possibility of using C. elegans as an indicator for the selection of strains with biocontrol potential against M. incognita. Therefore, the toxicity of nine B. thuringiensis strains on C. elegans and M. incognita was evaluated under laboratory and greenhouse conditions. Most strains toxic to C. elegans in vitro were also toxic to M. incognita, and three of them (S906, S1192, S2036) significantly reduced the populations of the two nematodes. The toxic effect of B. thuringiensis strains on C. elegans was like that reported for the same bacterial isolates on M. incognita in vivo. These results suggested that it is plausible to use C. elegans as an indicator of toxicity for selection of B. thuringiensis strains toxic to M. incognita.
RESUMO: O algodoeiro (Gossypium hirsutum) é acometido por várias doenças de importância econômica, dentre as quais a meloidoginose (Meloidogyne incognita raças 3 e 4). Entre os métodos de controle dessa doença, destacam-se as aplicações de nematicidas, a solarização, a aração profunda, a rotação de culturas e o uso de microrganismos antagonistas. Dentre as espécies do gênero Bacillus, existem estirpes que atuam como biorreguladores e antagonistas de vários patógenos. Os testes para identificação dessas estirpes são prejudicados pela dificuldade de se obter grandes populações do patógeno e pelo tempo de execução dos testes in vivo que devem ser conduzidos por cerca de 90 dias. Diante disso, o presente trabalho teve como objetivo comparar a toxicidade de estirpes de B. thuringiensis a dois nematoides, M. icognita e Caenorhabditis elegans, verificando a possibilidade de empregar C. elegans como indicador para a seleção de estirpes com potencial de biocontrole contra M. incognita. Para tanto, a toxicidade de nove estirpes de B. thuringiensis para C. elegans e M. incognita foi avaliada em laboratório e em casa de vegetação. A maioria das estirpes tóxicas ao C. elegans in vitro, também foi tóxica ao M. incognita, sendo que três delas (S906, S1192, S2036) reduziram significativamente as populações dos dois nematoides. O efeito tóxico apresentado pelas estirpes de B. thuringiensis contra C. elegans foram similares aos apresentados pelos mesmos isolados contra M. incognita in vivo. Esses resultados sugerem que é plausível o uso do C. elegans como indicador de toxicidade para seleção de estirpes de B. thuringiensis tóxicas a M. incognita.
ABSTRACT
Spodoptera frugiperda (SMITH, 1797) (Lepidoptera: Noctuidae) affects diverse crops of great economic interest, for instance, it can cause severe yield losses in maize, rice and sorghum. In this study, a selection and characterization of Bacillus thuringiensis (BERLINER, 1911) isolates with a high insecticidal activity against S. frugiperda was performed. Fifty-two crystal-forming B. thuringiensis isolates that were identified from 3384 Bacillus-like colonies were examined and screened by PCR for the presence cry genes (cry1, cry1Aa, cry1Ab, cry1Ac, cry1D, cry2 and cry2Ab). Four isolates that showed high toxicity towards S. frugiperda were shown to harbor cry2 genes. The crystals were analyzed by electron microscopy and showed bipyramidal and cuboidal shapes. Furthermore, these four isolates had lethal concentration (LC50) values of 44.5 ng/cm2 (SUFT01), 74.0 ng/cm2 (SUFT02), 89.0 ng/cm2 (SUFT03) and 108 ng/cm2 (SUFT 04) to neonate S. frugiperda larvae. An ultrastructural analysis of midgut cells from S. frugiperda incubated with the SUFT01 spore-crystal complex showed disruptions in cellular integrity and in the microvilli of the midgut columnar cells. The isolates characterized in this work are good candidates for the control of S. frugiperda, and could be used for the formulation of new bioinsecticides.
Spodoptera frugiperda (SMITH, 1797) (Lepidoptera: Noctuidae) afeta diversas culturas de grande interesse econômico, por exemplo, pode causar severas perdas em milho, arroz e sorgo. Neste estudo, foi realizada uma seleção e caracterização de isolados de Bacillus thuringiensis (BERLINER, 1911) com elevada atividade inseticida contra S. frugiperda. Cinquenta e dois isolados formadores de cristal B. thuringiensis que foram identificados a partir de 3384 colônias foram examinados e testados por PCR para a presença dos genes cry (cry1, cry1Aa, cry1Ab, cry1Ac, cry1D, cry2 e cry2Ab). Quatro isolados que apresentaram alta toxicidade contra S. frugiperda foram mostrados para abrigar os genes cry2. Os cristais foram analisados por microscopia eletrônica e mostraram formas bipiramidais e cúbicas. Os valores da concentração letal (CL50) destes quatro isolados foram de 44,5 ng / cm2 (SUFT01), 74,0 ng / cm2 (SUFT02), 89,0 ng / cm2 (SUFT03) e 108 ng / cm2 (suft 04) para larvas recém-eclodidas de S. frugiperda. Uma análise ultra-estrutural das células do intestino médio de S. frugiperda incubadas com complexo esporo-cristal do isolado SUFT01 mostrou rupturas na integridade celular e microvilosidades das células cilíndricas do intestino médio. Neste estudo, o alto nível de atividade inseticida de isolados os torna excelentes candidatos para o controlo de S. frugiperda, e pode proporcionar alternativas no controle destas populações de pragas, bem como a formação de novos bioinsecticidas.
Subject(s)
Bacillus thuringiensis , Spodoptera , Insecticides , LepidopteraABSTRACT
The control of the major sugarcane pest, Diatraea saccharalis, is limited by the stem location of the caterpillar. As part of a long-term project towards the development of an alternative and efficient delivery system of Cry proteins to control the sugarcane borer, the current work describes the selection and characterization of a Brazilian B. thuringiensis strain with prominent activity towards D. saccharalis. Strain S76 was eleven-fold more active than the HD-1 Lepidoptera-standard strain, as estimated by the LC50 of 13.06 mug/L and 143.88 mug/L, respectively. We observed bipiramidal and cuboidal crystals similar to those found in other B. thuringiensis strains with entomopathogenic activity against Lepidoptera and Diptera. In addition, smaller and spherical crystalline inclusions were also observed. The plasmid profile of strain S76 is similar to that of HD-1. PCR amplifications of S76 DNA using cry specific primers confirmed the presence of cry1Aa,cry1Ab,cry1Ac,cry2Aa1, and cry2Ab2, but not cry1Ad, cry2Ac and cry9 type genes. No differences that could explain the superior activity of S76 when compared to HD-1, the Lepidoptera standard strain, were observed. Nevertheless, its higher entomopathogenic activity has pointed this strain S76 as a potential source of cry genes to control sugarcane borer, an important pest that affects sugarcane, a crop that occupies a planted area of about 6 million ha in Brazil.
Diatraea saccharalis é o inseto-praga que provoca os maiores danos a cultura da cana-de-açúcar, e seu controle é limitado pela localização do ataque no interior do colmo das plantas. Como parte de um projeto a longo prazo com o objetivo de desenvolver uma alternativa eficiente para o controle da broca da cana utilizando as proteínas Cry de Bacillus thuringiensis, o presente trabalho descreve a seleção e caracterização de uma estirpe desta bactéria com atividade larvicida para D. saccharalis. A estirpe brasileira S76, foi selecionada pela alta atividade letal contra larvas da broca, dez vezes maior do que a estirpe comercial HD-1 de B. thuringiensis, com resultados da CL50 de 13.06 mug/L e 143.88 mug/L, respectivamente. Foram observados cristais bipiramidais e cuboides similares aos encontrados em outras estirpes de B. thuringiensis com atividade entomopatogenica para lepidópteros e dípteros. Adicionalmente, foram visualizadas pequenas inclusões cristalinas esféricas. O perfil plasmidial da estirpe S76 foi similar ao observado na estirpe HD-1. Amplificações por PCR confirmaram a presença dos genes cry1Aa,cry1Ab,cry1Ac,cry2Aa1 e cry2Ab2, porém não foram detectados os genes cry1Ad,cry2Ac e cry9 na estirpe S76. Não foi observada nenhuma diferença para explicar a maior atividade da estirpe S76 quando comparada a HD-1. Entretanto, os resultados indicam a estirpe S76 como fonte potencial de genes cry para controlar D. saccharalis, praga importante que afeta plantas de cana-de-açúcar, cultura esta que ocupa uma área plantada de 6 milhões ha no Brasil.
Subject(s)
Bacillus thuringiensis , Bacterial Toxins , In Vitro Techniques , Lepidoptera , Pest Control, Biological , Saccharum , Methods , Polymerase Chain Reaction , Sampling StudiesABSTRACT
A eficacia de dois inseticidas biologicos a base de Bacillus sphaericus e Bacillus thuringiensis foi comparada a do inseticida quimico Abate, um organofosforado a base de Temefos, utilizado sistematicamente no controle de mosquitos na area urbana de Brasilia. O trabalho foi realizado pelo Nucleo de Controle de Vetores do Instituto de Saude do Distrito Federal em cooperacao com o Centro Nacional de Pesquisa de Recursos Geneticos e Biotecnologia (CENARGEN). Os tres produtos apresentaram resultados satisfatorios, reduzindo a densidade de larvas nos criadouros. Entretanto, no decimo quinto dia de avaliacao do experimento, os criadouros tratados com B. sphaericus continuavam apresentando baixo numero de larvas, indicando persistir mais tempo que os outros dois produtos (Au);