Potencia insecticida de dos cepas de Bacillus thuringiensis frente a especies de lepidópteros de importancia agrícola

Abstract

Bacillus thuringiensis (Bt) is an entomopathogenic bacterium that produces crystals during sporulation phase composed of a mixture of δ-endotoxins (Cry and Cyt proteins), some of them being used as active material in biological insecticides due to their high selectivity and their mode of action. Bt bio-insecticides are an alternative to traditional chemical insecticides that have been used successfully in biological control of many pests. However, although new Bt strains are being continually isolated and characterized, most bioinsecticides are based on preparations derived from a few strains, with the subsequent risk of resistance development. The aim of this study was to determine the insecticidal activity of 2 new Bt strains (Bt1 and Bt2). Using controlled laboratory bioassays, the lethal concentration (CL50) was calculated against three species of lepidopteran pests: Spodoptera littoralis, Lobesia botrana and Ostrinia nubilalis. The insecticidal potency of both strains was compared with the commercial strains Dipel and Xentari, and the purified protein Cry1Ab, in order to determine their potential as active material of new biological insecticides. Simultaneously, a cloning system and expression of cry9 genes in B. subtilis has begun to be developed, which will produce Cry9 proteins produced in Bt1. The results have revealed that Bt1 and Bt2 strains have an insecticidal activity equal or higher than the commercial strains Xentari and Dipel, depending upon the host insect. Bt2 activity for S. littoralis (CL50 = 53 ng/cm2) was 13 and 2.5- fold more active than Dipel and Xentari, respectively. Meanwhile, Bt1 was 2-fold more toxic against O. nubilalis (CL50=605 ng/cm2) that Dipel and Xentari. Both Bt1 (11 ng/cm2) and Bt2 (21 ng/cm2) strains proved to be extremely toxic against L. botrana, as Dipel and Xentari. It is concluded that both Bt strains (Bt1 and Bt2) are good candidates for developing new bio-insecticides against these species of insect pest. Interestingly, toxicity factors produced by Bt1 and Bt2 are different from those produced by the commercial strains Dipel and Xentari.

Bacillus thuringiensis (Bt) es una bacteria entomopatógena que produce cristales durante la fase de esporulación compuestos por una mezcla de δ- endotoxinas (proteínas Cry y Cyt) empleadas como materia activa en insecticidas biológicos debido a su alta selectividad y a su modo de acción. Los bioinsecticidas tipo Bt son una alternativa a los insecticidas químicos tradicionales, empleándose satisfactoriamente en el control biológico de distintas plagas. Sin embargo, a pesar de que continuamente se aíslan y caracterizan nuevas cepas Bt, la mayoría de los bioinsecticidas se basan en preparaciones derivadas de unas pocas cepas, con el consiguiente riesgo de desarrollo de resistencias. El objetivo del presente trabajo ha sido determinar la actividad insecticida de 2 nuevas cepas de Bt (Bt1 y Bt2). Para ello, mediante bioensayos controlados de laboratorio, se calculará la concentración letal media (CL50) frente a tres especies de lepidópteros causantes de plagas: Spodoptera littoralis, Lobesia botrana y Ostrinia nubilalis. La potencia insecticida de ambas cepas se comparará con las cepas comerciales Dipel y Xentari, y con la proteína purificada Cry1Ab, con el fin de determinar su potencial para ser empleadas como principio activo de nuevos insecticidas biológicos. Simultáneamente, se ha comenzado a desarrollar un sistema de clonación y expresión de genes cry9 en B. subtillis que permitirá obtener, en un futuro, las proteínas Cry9 producidas en Bt1. Los resultados obtenidos han revelado que las cepas Bt1 y Bt2 tienen una potencia insecticida igual o superior a las cepas Dipel y Xentari, dependiendo del insecto huésped. La actividad de Bt2 para S. littoralis (CL50=53 ng/cm2) fue 13 y 2.5 veces mayor que la de las cepas Dipel y Xentari, respectivamente. Por su parte, Bt1 resultó 2 veces más tóxica que Dipel y Xentari frente a O. nubilalis (CL50=605 ng/cm2). Tanto la cepa Bt1 (11 ng/cm2) como Bt2 (21 ng/cm2) resultaron ser altamente tóxicas para larvas de L. botrana, al igual que Dipel y Xentari. A la vista de estos resultados se concluye que ambas cepas Bt (Bt1 y Bt2) son buenas candidatas para su empleo en el desarrollo nuevos bioinsecticidas frente a estas especies de insecto plaga. Interesantemente, los factores de toxicidad producidos por Bt1 y Bt2 son distintos a los producidos por las cepas comerciales Dipel y Xentari.