Associação de bioensaios e caracterização molecular para seleção de novos isolados de Bacillus thuringiensis efetivos contra Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) / Association of bioassays and molecular characterization to select new Bacillus thuringiensis isolates effective against Spodoptera frugiperda (J. E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae)

A lagarta de Spodoptera frugiperda (J. E. Smith) é uma das principais pragas do milho e para seu controle o Bacillus thuringiensis se destaca por sua atividade entomopatogênica. Este trabalho objetivou a caracterização molecular de isolados de B. thuringiensis quanto à presença do gene cry1 e a avaliação da sua eficiência no controle de lagartas de S. frugiperda. Nas análises da PCR, foi utilizado o Gral-cry1 para confirmação da presença do gene cry1 nos 115 isolados. Uma suspensão de 3 x 10(8) esporos/ml banhou a dieta utilizada para alimentação de 30 lagartas por isolado, com três repetições. A identificação do tipo de genes cry1 dos diferentes isolados foi realizada para cinco sub-classes de genes e análises de regressão linear foram realizadas para verificar possíveis associações entre a presença de um gene cry individual e altos níveis de toxicidade. Ttodos os DNAs amplificados com os iniciadores Gral-cry1 apresentaram produto de amplificação com tamanho esperado. Quanto aos níveis de eficiência inseticida contra a lagarta-do-cartucho, 41 isolados apresentaram 100 por cento de mortalidade e 16 apresentaram índice entre 75 por cento e 90 por cento. O gene cry1Ab esteve presente em 80 isolados, cryB em 69 isolados, cry1Ac em todos os isolados, cryV e cry1E em 93 e 27 isolados, respectivamente. Os valores referentes ao efeito individual de cada gene na mortalidade de larvas foram significativos a 1 por cento de probabilidade, para os genes cry1Ac e cry1E.

The fall armyworm, Spodoptera frugiperda (J. E. Smith), is one of the main corn pests and Bacillus thuringiensis is important in its control because of its entomopathogenic property. The objective of this study was the molecular characterization of B. thuringiensis isolates for cry1 locus presence and the assessment of the efficiency of these isolates in controlling S. frugiperda caterpillars. Gral-cry1 was used in the PCR analyses to confirm the presence of the cry1 locus in 15 isolates. A 3 x 10(8) spore/ml suspension bathed the diet used to feed 30 caterpillars per isolate, with three replications. The cry1 locus type genes of the different isolates were identified for five gene subclasses; linear regression analyses were carried out to ascertain possible associations between the presence of an individual cry1 locus gene and high levels of toxicity. All the DNAs amplified with Gral-cry1 presented an amplification product with the expected size. Regarding the levels of insecticide efficiency against the cob worm, 41 isolates presented 100 percent mortality and 16 presented an index between 70 percent and 90 percent. The cry1Ab gene was present in 80 isolates, cryb in 69 isolates, cry1Ac in all the isolates and cryv and cry1E in 93 and 27 isolates, respectively. The values regarding the individual effect of each gene on caterpillar mortality were significant at 1 percent probability for the cry1Ac and cry1E genes.

Effect of Baculovirus spodoptera isolates in Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) larvae and their characterization by RAPD

The total of 22 Baculovirus isolates surveyed in different corn producing regions in Brazil were used against fall armyworm, Spodoptera frugiperda (J.E. Smith). The viruses were purified and their suspensions were used to feed fall armyworm larvae from 4th and 5th instar. The mortality rate was checked daily and the infected larvae were frost after death, what generally occurred between the 5th and 7th day after virus ingestion. The 22 Baculovirus isolates were used in six concentrations (from 10³ to 10(8) polyhedra/ml) and one check treatment with water. Mortality rate, larval period, pupal period, pupa weight and lethal concentration (LC50) were determined for all isolates. Significant differences were found among all isolates and different concentrations, also interaction between isolate x virus concentration for all characteristics evaluated, except for pupal period. Amplification patterns of 54 RAPD markers, being 41 polymorphic among the isolates, were used to evaluate the genetic distance and its correlation with the fall armyworm larvae mortality rate. The genetic diversity calculated by the Jaccard's coefficient using the molecular data allowed a division of the isolates into two groups, with a high level of confidence. These groups did not present any association with the mortality rate caused by the isolates or with their geographical distribution. However, a RAPD fragment OPW04.2280 was highly associated with the larvae mortality rate and with LC50, explaining 23 and 65 percent of the phenotypic variation for these traits among the isolates, respectively.

Foram utilizados 22 isolados de vírus amostrados em diferentes regiões produtoras de milho do Brasil. Os vírus foram purificados e suas suspensões fornecidas a lagartas sadias do 3° e 4° ínstar de Spodoptera frugiperda (J.E. Smith). A mortalidade foi avaliada diariamente, e as lagartas infectadas foram congeladas logo após sua morte, o que em geral ocorreu do 5° ao 7° dia após ingestão do vírus. Os isolados foram usados em seis concentrações (10³ a 10(8) poliedros/ml) e uma testemunha (água). Os percentuais de mortalidade, duração do período larval e período pupal, peso de pupa e a concentração letal (CL50) foram determinados para todos os isolados. Foram observadas diferenças significativas entre todos os isolados e concentrações testadas para todos os parâmetros avaliados, e também foi constatada a presença da interação isolado x concentração, exceto para período pupal. Os padrões de amplificação de 54 marcadores RAPD, sendo 41 polimórficos, foram utilizados para avaliar a distância genética e a sua correlação com os índices de mortalidade das lagartas. A divergência genética calculada pelo coeficiente Jaccard utilizando os dados moleculares permitiu dividir os isolados em dois grupos, com um elevada confiabilidade. O agrupamento não apresentou associação com a taxa de mortalidade causada pelos isolados ou com sua distribuição geográfica. No entanto, um fragmento de RAPD OPW04.2280 apresentou-se altamente associado com a mortalidade das lagartas e com a CL50, explicando 23 por cento e 65 por cento da variação fenotípica para essas características entre os isolados virais, respectivamente.

Bacillus thuringiensis survey in Brazil: geographical distribution and insecticidal activity against Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) / Levantamento de Bacillus thuringiensis no Brasil: distribuição geográfica e atividade inseticida contra Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae)

A total of 3408 strains of Bacillus thuringiensis were collected from 1448 soil samples in 10 Brazilian states, four different geographical regions, covering 96 counties. These strains were evaluated against Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) larvae. Only 62 percent killed between 81 percent and 100 percent and 1758 caused no mortality. Highest proportion of efficient strains (larval mortality above 75 percent) was found from the total isolated per region in the South Region (16.6 percent), followed by Western Central (3.1 percent), Southeast (1.1 percent) and Northeast Region (0.4 percent).

O total de 3408 cepas de Bacillus thuringiensis foi isolado de 1448 amostras de solo provenientes de 10 estados, em quatro regiões brasileiras, abrangendo 96 municípios. As cepas foram avaliadas contra lagartas de Spodoptera frugiperda (J. E. Smith) sendo que apenas 62 por cento mataram entre 81 por cento e 100 por cento, e 1758 não causaram mortalidade. O Sul destacou-se com 16,6 por cento de cepas eficientes (mortalidade>75 por cento) do total obtido por região, seguido das regiões Centro Oeste (3,1 por cento), Sudeste (1,1 por cento), e Nordeste (0,4 por cento).