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 amount and sources of carbon and nitrogen used to produce Bacillus thuringiensis (Berliner)-based biopesticide may infl uence the quality of the fi nal product. The objective of this research was to test different levels of carbon and nitrogen: medium 1 - 1.5% maize glucose + 0.5% soy fl our,medium 2 - 3.0% maize glucose + 1.0% soy fl our, medium 3 - 1.0% maize glucose + 3.0% soy fl our and medium 4 - Luria Bertani (LB) + salts (FeSO4, ZnSO4, MnSO4, MgSO4). The seed culture was produced in LB medium plus salt, under agitation (200 rpm) for 18h at 30oC. The strain 344 of Bt wasused (B. thuringiensis var tolworthi belonging to the Embrapa´s Bt Bank). The pH was measured at regular intervals. and After culturing for 96h, the pH of the four tested media was basifi ed (6.91 and 8.15), the number of spores yielded 4.39 x 109 spores/ml in medium 3, where the amount of proteinis high. The dry biomass weight accumulated in media 3 was 39.3 g/l. Mortality of 2-day-old larvae Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) was 100% when using Bt produced in media 3 and 4. CL50 for medium 3 was 8.4 x 106 spores/ml. All tested media were satisfactory to Bt growth, and medium 3wass the most promising to be used on a large scale Bt-based biopesticide production.
A quantidade de carbono e nitrogênio usados para produzir biopesticidas à base de Bacillus thuringiensis (Berliner) pode infl uenciar a qualidade fi nal do produto. O objetivo deste trabalho foi testar meios com diferentes níveis de carbono e nitrogênio: meio 1 - glicose de milho a 1.5% + farinha de soja a 0,5%, meio 2 - glicose de milho a 3,0% + farinha de soja a 1,0%, meio 3 - glicose de milho a 1,0% + farinha de soja a 3,0% e meio 4 - Luria Bertani (LB) + sais (FeSO4, ZnSO4, MnSO4 e MgSO4). O inóculo semente foi produzido usando 150 ml de meio LB mais sais incubados por 18h a 30oC, sob agitação de 200 rpm. A cepa utilizada foi 344 (B. thuringiensis var tolworthi pertencente ao Banco de Microorganismos da Embrapa). O pH foi medido a intervalos regulares. Após 96h de cultivo, o pH de todos os meios testados tenderam ao básico (entre 6,91 e 8,15), o maior número de esporos foi de 4,39 x 109 sporos/ml no meio 3, onde o teor de proteína usado foi o mais alto. A produção de massa celular foi maior no meio 3, com total acumulado de 39,3 g/l. A mortalidade de larvas de Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) de dois dias de idade nos meios 3 e 4 foi de 100%. A CL50 para o meio 3 foi de 8,4 x 106 esporos/ml. Os meios alternativos usados promoveram crescimento satisfatório de Bt, sendo o meio 3 o mais promissor para ser usadona produção de biopesticida à base de Bt.