Selection and characterization of Bacillus thuringiensis isolates with a high insecticidal activity against Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae) / Seleção e caracterização de isolados de Bacillus thuringiensis com Alta atividade inseticida contra Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae)

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.

RESUMO

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.