ABSTRACT
RESUMEN Las actinobacterias incluyen miembros productores de compuestos multipropósitos restringidamente sobreexplotados al género Streptomyces. No obstante, es necesario reorientar la exploración de bacterias no estreptomiceas para el uso de nuevos bioagentes ecológicos con miras a evitar redescubrimientos y contrarrestar la resistencia a insecticidas químicos en Aedes aegypti. En esta investigación, se caracterizó actinobacterias formadoras de biopelículas para evaluar su dinámica de crecimiento, actividad larvicida y efectos subletales. La identificación, crecimiento y bioactividades de los patógenos se realizaron por cultivos, análisis de imágenes por fotomicrografía y bioensayos. Las biopelículas pertenecen a Pseudonocardiaceae (PsA1TA) y Corynebacteriaceae (CoA2CA) característicamente dependientes a crecer sobre sustratos con revestimiento cuticular específico. PsA1TA coloniza estructuras membranosas de tórax y abdomen de larvas. Las microcolonias desarrollan infectivamente a biopelículas mono y biestratificadas hasta cubrir cuatro veces la amplitud toracoabdominal (envergadura infectiva entre 1010 μm a 1036 μm). En contraste, CoA2CA envuelve radialmente estructuras esclerotizadas cefálica y anal al triplicar la amplitud de los órganos infectados (envergadura infectiva: 1820 a 2030 μm y 1650 a 1860 μm, respectivamente). Las biopelículas ejercen mortalidad diferenciada a todas las etapas larvarias, no obstante, PsA1TA resultó más mortal y virulento frente al segundo estadio (58 %-96 horas, TL50: 3,4 días), mientras que CoA2CA lo fue sobre el cuarto estadio larval (85 %-96 horas, TL50: 2,5 días). CoA2CA indujo emergencia incompleta de farados y despliegue de tarsos curvos en adultos emergentes, además de revestir cadáveres larvarios con robustas biopelículas. Los morfotipos actinobacterianos revelan efecto larvicida y subletal en A. aegypti por formación de biopelículas.
ABSTRACT Actinobacteria include several ubiquitous members involved in the synthesis of multipurpose bioactive compounds strictly derived from the genus Streptomyces. Nevertheless, new bacterial consortia based on non-streptomycetes actinobacteria are needed to be explored in order to avoid rediscoveries and minimize the development of insecticide resistance in Aedes aegypti. In accordance with the use of eco-friendly bioagents, in this study biofilm-forming actinobacteria were characterized on the basis of assessment their growth dynamics, larvicidal mortality and sublethal effects. Actinobacteria identification, biofilm growth and larvicidal bioactivities were performed by employing bacterial cultures, photomicrograph-based image analysis and bioassays. Bacterial morphotypes belong to Pseudonocardiaceae (PsA1TA) and Corynebacteriaceae (CoA2CA), which showed a distinctly substrate-dependent growth. PsA1TA microcolonies were randomly distributed on abdominal and thoracic membranous epicuticle. Afterwards, the thickness of mono-and bi-layered biofilms were increased fourfold the larval thoracoabdominal width (infectious breadth, 1010 μm - 1036 μm). In contrast, cephalic and anal sclerotized structures were radially encased by CoA2CA biofilms and increased threefold the size of both structures (infectious breadth, 1820 - 2030 μm y 1650 - 1860 μm, respectively). Although biofilms caused dissimilar mortality rates on the four larval instars, PsA1TA exerted highest larvicidal activity and virulence on second instar larvae (58 %-96 hours, LT50: 3.4 days) y CoA2CA on fourth instar larvae (85 %-96 hours, LT5G: 2.5 days). CoA2CA also induced incomplete release of pharate individuals as well as buckled protruding tarsi in newly emergent adults, whilst larval cadavers were overwhelmingly encased within massive biofilm aggregates. Biofilm-forming actinobacteria performed biolarvicidal activity and sublethal responses in A. aegypti.
ABSTRACT
Introduction: Entomopathogenic fungi have been used as biological control agents of insect pests and have demonstrated a promising ability to colonize as endophytes a wide range of plant species. Objective: The aims of this study were to evaluate, in pepper plants, the most effective Beauveria bassiana inoculation techniques. In order to evaluate the presence of natural endophytes and its interaction with B. bassiana. Also to assess the effect of B. bassiana on the aphid Myzus persicae pepper leaf feeding preference and growth. Methods: Three inoculation techniques were evaluated: leaf spraying, seed immersion and root dipping. The pepper plants were inoculated with a conidia suspension adjusted to 1×108 conidia/ml. The presence of B. bassiana in the seedlings was evaluated at 7, 15 and 28 days after inoculation. Results: We found significant statistical differences between inoculation techniques. Foliar spraying showed the highest B. bassiana colonizationfrequency. The natural endophytes presented higher presence in the treatments in which B. bassiana had a low presence. This might indicate the occurrence of antifungal activity that interferes with the establishment of the entomopathogen in pepper tissues. We did not find statistical differences between inoculated and control pepper leaves with regard to the mortality and reproduction of the aphid pest M. persicae. However, the inoculation with B. bassiana showed a tendency to increase the mortality of adults and to decrease the offspring (nymphs). We did not find significant differences in the feeding preference between inoculated and control leaves, although there was a higher number of individuals on control leaves compared to those inoculated. Conclusions: The strain B. bassiana LPSC 1067 was established effectively as an endophyte in the pepper tissues. The most effective inoculation technique was leaf spraying. We did not find differences of statistical significance with regard to the mortality and reproduction of the aphid pest M. persicae. However, the inoculation with B. bassiana showed a tendency to increase the mortality of adults and to decrease the offspring (nymphs). Future studies evaluating the indirect effects of endophytic entomopathogens on both plants and herbivorous insects are needed to further explore their potential use in the management of insect pests.
Introducción: Los hongos entomopatógenos se han utilizado como agentes de control biológico de plagas de insectos y han demostrado una capacidad prometedora para colonizar una amplia gama de especies de plantas como endófitos. Objetivo: Los objetivos de este estudio fueron: evaluar las técnicas de inoculación más efectivas para B. bassiana en plantas de pimiento; evaluar la presencia de endófitos naturales y su interacción con B. bassiana y evaluar el efecto de B. bassiana sobre la preferencia de alimentación de la hoja de pimiento y el crecimiento de la plaga de áfidos M. persicae. Métodos: Se evaluaron tres técnicas de inoculación: aspersión foliar, inmersión de semillas e inmersión de raíces. Las plantas de pimiento se inocularon con una suspensión de conidias ajustada a 1x108 conidias/ml. La presencia de B. bassiana en las plántulas se evaluó a los 7, 15 y 28 días después de la inoculación. Resultados: Se encontraron diferencias significativas entre las técnicas de inoculación. La aspersión foliar mostró la frecuencia más alta. Los endófitos naturales presentaron frecuencias más altas en los tratamientos en los que B. bassiana tuvo una frecuencia baja, esto podría indicar la presencia de actividad antifúngica que interfiere con el establecimiento del entomopatógeno en los tejidos de pimiento. No se encontraron diferencias significativas en la mortalidad, reproducción y preferencia alimentaria de M. persicae. Conclusiones: Se demostró que la cepa B. bassiana LPSC 1067 se estableció efectivamente como endófito en los tejidos de pimiento. La técnica de inoculación más efectiva fue la aspersión foliar. No se encontraron diferencias significativas con respecto a la mortalidad, reproducción y preferencia alimentaria de M. persicae. Sin embargo, la inoculación con B. bassiana mostró una tendencia a aumentar la mortalidad de los adultos y a disminuir la descendencia (ninfas). Se necesitan estudios futuros que evalúen los efectos indirectos de los entomopatógenos endofíticos tanto en plantas como en insectos herbívoros para explorar más a fondo su posible uso en el manejo de insectos plaga.
ABSTRACT
Dados de vigilância epidemiológica apontam uma crescente associação entre o consumo de hortaliças e surtos de origem alimentar. São inúmeras as fontes de contaminação aos quais os vegetais estão sujeitos ao longo da cadeia produtiva. Estudos sugerem que práticas agrícolas, como o uso de adubo constituído por esterco animal e água de irrigação não tratada, podem aumentar o risco de contaminação por micro-organismos patogênicos. Com as restrições ao uso de pesticidas sintéticos no sistema orgânico de produção agrícola, agentes de controle biológico, como Bacillus thuringiensis (Bt) desempenham um importante papel para a garantia da produtividade. No entanto, recentemente, a segurança do uso de Bt passou a ser questionada em função da possibilidade de produzir enterotoxinas. Este estudo teve por objetivos levantar dados sobre práticas adotadas no cultivo de hortaliças orgânicas no Estado de São Paulo, Brasil e sobre as características microbiológicas de fertilizantes, água de irrigação, água de lavagem e alfaces nas etapas pré e pós-colheita, assim como avaliar a persistência e interações entre Bt e Salmonella em hortaliças, visando contribuir para avaliações de risco microbiológico mais adequadas. Na primeira parte do estudo, dez propriedades de cultivo orgânico certificadas foram visitadas para a obtenção de dados sobre práticas adotadas e para a coleta de amostras para análise microbiológica. As amostras foram submetidas à enumeração e identificação (gênero e espécie) de Enterobacteriaceae; pesquisa de Salmonella spp. por método convencional e qPCR; e enumeração de coliformes totais e Escherichia coli nas amostras de água. Na segunda fase da pesquisa, avaliou-se a persistência e as interações entre Bt e Salmonella Montevideo no pré e pós-colheita de espinafres. Por fim, bactérias epifíticas isoladas de hortaliças foram testadas quanto a capacidade de inibir bactérias do grupo Bacillus cereus e cepas de Salmonella enterica. As contagens de Enterobacteriaceae variaram de <1 a 7,2 ± 0,1 log UFC/g nos fertilizantes, de 4,1 ± 0,3 a 5,6 ± 0,3 log UFC/g nas alfaces coletadas nos canteiros, de 2,9 ± 0,6 a 5,3 ± 0,5 log UFC/g nas alfaces lavadas, de <1 a 3,5 ± 0,1 log UFC/mL nas amostras de água de irrigação e de <1 a 3,0 ± 0,3 log UFC/mL nas amostras de água de lavagem. Salmonella não foi isolada por cultivo em placa, mas foi detectada por qPCR em uma amostra de alface orgânica lavada. Utilizando MALDI-TOF MS, 45 espécies pertencentes a 24 gêneros bacterianos foram identificadas na cadeia produtiva de hortaliças orgânicas. Bt foi capaz de persistir nas folhas de espinafre nas etapas pré e pós-colheita e afetou a persistência de Salmonella durante o cultivo, mas não durante o armazenamento pós-colheita a 12 ºC. Não foi observada tendência de germinação dos esporos de Bt após a aplicação nos espinafres, reduzindo assim a possibilidade de multiplicação e produção de enterotoxinas. A bactéria epifítica Pseudomonas chlororaphis, isolada de hortaliça, foi capaz de inibir membros do grupo Bacillus cereus, incluindo cepas patogênicas e Bt em testes in vitro, sugerindo uma barreira biológica para o controle da multiplicação destes micro-organismos. Este estudo traz importantes informações sobre a segurança microbiológica de hortaliças orgânicas e de práticas agrícolas, evidenciando a importância de boas práticas para a promoção do alimento seguro. Os resultados constituem uma importante contribuição para o desenvolvimento de modelos de avaliação de risco microbiológico e prevenção de surtos de origem alimentar
Epidemiological surveillance data indicate a growing association between vegetable consumption and food-borne outbreaks. There are numerous sources of contamination to which plants are subjected throughout the production chain. Studies suggest that agricultural practices such as the use of manure fertilizer and untreated irrigation water may increase the risk of contamination by pathogenic microorganisms. With the restrictions on the use of synthetic pesticides in the organic farming system, biological control agents such as Bacillus thuringiensis (Bt), play an important role in ensuring productivity. However, the safety of Bt has recently been questioned due to the possibility of producing enterotoxins. This study aimed to gather information about the agricultural practices employed in the organic vegetables production fields and the microbiological characteristics of fertilizer, irrigation water, wash water, and lettuces in pre and post-harvest stages, and to evaluate the persistence and interactions between Bt and Salmonella on leafy greens, aiming to contribute for more adequate microbiological risk assessments. In the first part of the study, ten certified organic farms were visited to collect data on the farming practices and for collection of samples for microbiological evaluations. The samples were submitted to Enterobacteriaceae enumeration and identification (genus and species); Salmonella spp. by conventional method and qPCR; and enumeration of total coliforms and Escherichia coli in water samples. In the second part of the study, the persistence and interaction between Bacillus thuringiensis subsp Aizawai (Bt) and Salmonella Montevideo in the pre and post-harvest of spinach were evaluated. Finally, epiphytic bacteria isolated from vegetables were tested for their ability to inhibit growth of Bacillus cereus group members and Salmonella strains. Enterobacteriaceae counts ranged from <1 to 7.2 ± 0.1 log CFU/g in fertilizers, from 4.1 ± 0.3 to 5.6 ± 0.3 log CFU/g in lettuces collected from the fields, from 2.9 ± 0.6 to 5.3 ± 0.5 log CFU/g in washed lettuces, <1 to 3.5 ± 0.1 log CFU/mL in irrigation water and <1 to 3.0 ± 0.3 log CFU/mL in wash water. Salmonella was not isolated by plating but it was detected by qPCR in one sample of washed organic lettuce. Using MALDI-TOF MS, 45 species belonging to 24 bacterial genera were identified in the organic vegetable production chain. Bt was able to persist on pre and post-harvest of spinach and affected Salmonella persistence during cultivation, but not during the storage at 12 ºC. Bt spores showed no tendency to germinate during pre-harvest of spinach, thus reducing the probability of growth and production of enterotoxins. The epiphytic bacterium Pseudomonas chlororaphis isolated from one vegetable sample was able to inhibit members of the Bacillus cereus group, including pathogenic strains and Bt in in vitro tests, suggesting a biological barrier to control the multiplication of these microorganisms. These studies provide important information about the microbiological safety of organic vegetables and agricultural practices, highlighting the importance of good practices for the promotion of safe food. These data are fundamental for the development of microbiological risk assessment models and prevention of foodborne outbreaks
Subject(s)
Vegetables/adverse effects , Crop Production , Biological Control Agents/analysis , Salmonella , Bacillus thuringiensis/classification , Enterobacteriaceae , Food, Organic/microbiologyABSTRACT
ABSTRACT: Aleurocanthus woglumi is an exotic pest, widely disseminated in Brazil, with a high preference for citrus plants, but with a polyphagous feeding habit. The contribution of the state of Rio de Janeiro in the Brazilian production of citrus fruits is small; however, there are still public policies that encourage citrus production in the state. In 2010, the appearance of this pest in Rio de Janeiro was confirmed in the municipality of Cachoeiras de Macacu. The objectives of this research were to evaluate the dissemination of A. woglumi in this state, conduct a survey of new species of host plants, identify and evaluate the population of natural enemies present at two orchards that grow 'Tahiti' limes ( Citrus latifolia ) infested by the pest in Cachoeiras de Macacu, RJ, Brazil. In 19 municipalities, leaves of citrus and other species of plants presenting aleyrodid nymphs were collected, and yellow sticky traps were installed to capture adults for subsequent identification. At the 'Tahiti' lime orchards, the leaf collections were done to confirm the species of Aleyrodidae , and regarding A. woglumi , the natural enemies associated with this pest were collected directly from the infested plants. The results showed that A. woglumi is wide-spread in 12 municipalities. Three new host plants for A. woglumi were identified: Artocarpus heterophyllus ( Moraceae ) , Pouteria caimito ( Sapotaceae ) and Struthanthus flexicaulis ( Loranthaceae ). In Cachoeiras de Macacu, a new species of parasitoid of A. woglumi nymphs was named: Encarsia pergandiella (Hymenoptera: Aphelinidae ), while the insects in the Coccinellidae (Coleoptera) family have stood out as predators of this pest.
RESUMO: Aleurocanthus woglumi é uma praga exótica, amplamente disseminada no Brasil, com grande preferência pelos citros, mas com hábito alimentar polífago. A participação do estado do Rio de Janeiro na produção brasileira de citros é pequena; todavia, ainda ocorrem políticas públicas de incentivo à citricultura no Estado. Em 2010, a ocorrência dessa praga no estado do Rio de Janeiro foi confirmada no município de Cachoeiras de Macacu. Os objetivos deste trabalho foram avaliar a disseminação de A. woglumi nesse Estado, levantar novas espécies de plantas hospedeiras, identificar e avaliar a população de seus inimigos naturais presentes em dois pomares de lima-ácida ( Citrus latifolia ) 'Tahiti', infestados pela praga em Cachoeiras de Macacu, RJ, Brasil. Foram realizadas coletas de folhas de citros e de outras espécies de plantas com presença de ninfas de aleirodídeos em 19 municípios, e armadilhas adesivas amarelas foram instaladas para a captura de adultos, para posterior identificação. Nos pomares de lima-ácida, coletas de folhas foram feitas para confirmar a espécie de aleirodídeo e, em se tratando de A. woglumi , coletaram-se inimigos naturais associados a essa praga diretamente nas plantas infestadas. Os resultados mostraram que A. woglumi está disseminada em 12 municípios. Três novas espécies de plantas hospedeiras de A. woglumi foram identificadas: Artocarpus heterophyllus ( Moraceae ), Pouteria caimito ( Sapotaceae ) e Struthanthus flexicaulis ( Loranthaceae ). Em Cachoeiras de Macacu, uma nova espécie de parasitoide de ninfas de A. woglumi foi assinalada: Encarsia pergandiella (Hymenoptera: Aphelinidae ), enquanto que os insetos representantes da família Coccinellidae (Coleoptera) se destacaram como predadores dessa praga.
ABSTRACT
Specimens of Cybocephalus sp. were collected preying on Aspidiotus destructor (Signoret) infesting coconut trees (Dwarf cultivar) and on Diaspis echinocacti (Bouché) present on Opuntia ficus-indica Mill. and Nopalea cochenillifera (L.) Lyons (Cactaceae). In the later case the nitidulid was associated with another predator: Coccidophilus citricola (Brèthes) (Coleoptera: Coccinellidae). The eggs were laid inside the scale of the diaspidid (one egg per scale); all life stages were detected. No sexual dimorphism was observed, and the natural sex ratio was 0.52 which represents a sexual proportion of 1.1 females : 1 male. Cybocephalus specimens were also collected preying on coccids on Alamanda cathartica L. (Apocynaceae) and on Morus alba L. (Moraceae).
Espécimes de Cybocephalus sp. foram coletados predando colônias de Aspidiotus destructor (Signoret), que infestavam coqueiros da variedade Anão, e colônias de Diaspis echinocacti (Bouché) em Opuntia ficus-indica Mill. e Nopalea cochenillifera (L.) Lyons (Cactaceae) (palmas-forrageiras); neste último caso, o nitidulídeo estava presente juntamente com outro predador: Coccidophilus citricola (Brèthes) Coleoptera: Coccinellidae). Os ovos eram postos no interior das carapaças do diaspidídeo já predadas (um ovo por carapaça), sendo que foram encontrados todos os estágios de desenvolvimento. Não foi detectado dimorfismo sexual. A razão sexual natural foi de 0,52, o que representa uma proporção sexual de 1,1 fêmeas : 1 macho. Espécimes de Cybocephalus sp. também foram coletados predando coccídeos em Alamanda cathartica L. (Apocynaceae) e em Morus alba L. (Moraceae).