Bacterial extracts for the control of Atta cephalotes (Hymenoptera: Formicidae) and its symbiotic fungus Leucoagaricus gongylophorus (Agaricales: Agaricaceae)

ABSTRACT

Introduction: Leaf-cutting ants Atta cephalotes (Linnaeus) are one of the main insect pests in Latin America; these ants (along with Acromyrmex spp.) present a unique characteristic amongst ants, - the cultivation of the Leucoagaricus gongylophorus Möller (Singer) fungus as a food source. They belong to tribe Attini and build nests in underground chambers which are interconnected by pathways. These voracious ants have attacked over 45 crop fields in Colombia. The main control method has been the use of synthetic chemical products; however, alternative control measures must be established. One alternative that has a great potential are bacteria and their secondary metabolites. Objective: The aim of this study was to evaluate the insecticidal and antifungal effect of bacterial extracts on major worker A. cephalotes ants and the L. gongylophorus fungus. Methods: A total of 118 extracts produced by the same number of bacteria were evaluated. Among the strains that produced the active extracts were Serratia sp., Xenorhabdus nematophila, Photorhabdus sp., and Bacillus thuringiensis. From each bacterium, extracts were prepared to test both insecticidal and repellent activity on worker ants, also to evaluate growth inhibition assays on L. gongylophorus. Results: Seventeen extracts showed insecticidal activity upon contact, 13 by ingestion, while 8 showed antifungal activity that was statistically significant. In total, 23 bacterial extracts exhibited some type of activity to control Atta cephalotes. Conclusions: The results show 23 bacterial extracts with some type of activity to control A. cephalotes, which exposes the potential there is to explore bacteria, especially entomopathogenic bacteria, which may contain interesting genes for the biological control of insects.

RESUMEN

Introducción: Las hormigas cortadoras de hojas (Atta cephalotes) son una de las mayores plagas en América Tropical, estas hormigas (junto con Acromyrmex spp.) presentan una característica única entre las hormigas - el cultivo de un hongo como fuente de alimento (Leucoagaricus gongylophorus). Pertenecen a la tribu Attini y construyen sus nidos en cámaras subterráneas interconectadas por caminos. En el campo son muy voraces atacando más de 45 cultivos en Colombia. La metodología de control usada para el manejo de esta plaga ha sido principalmente el uso de productos químicos sintéticos, sin embargo, es importante establecer alternativas de control. Una fuente con gran potencial son las bacterias y sus metabolitos secundarios. Objetivo: El objetivo de la presente investigación fue evaluar la acción insecticida y antifúngica de los extractos bacterianos en obreras de A. cephalotes y el hongo L. gongylophorus. Métodos: Un total de 118 extractos, producidos por el mismo tipo de bacterias fueron evaluados. Resultados: Entre las cepas productoras se encontraban Serratia sp., Xenorhabdus nematophila, Photorhabdus sp. y Bacillus thuringiensis. Diecisiete extractos mostraron actividad insecticida por contacto, 13 actividad por ingestión y 8 con actividad antifúngica estadísticamente significativa. En total 23 extractos bacterianos exhibieron algún tipo de actividad para el control de Atta cephalotes. Conclusiones: Los resultados muestran 23 extractos bacterianos con algún tipo de actividad hacia el control de A. cephalotes, los cuales exponen el potencial que hay para explorar bacterias, en especial las entomopatógenas. Estas bacterias pueden contener genes importantes para el control biológico de insectos.