Estudio de la toxicidad de proteínas insecticidas de Bacillus thuringiensis como herramienta para optimizar el manejo de lepidópteros plaga de importancia agroeconómica

Abstract

Entre las plagas principales y recurrentes en las producciones de frutas de pepita se encuentra la “Carpocapsa” (Cydia pomonella Linneaus [Lepidoptera: Tortricidae]). Su control se basa en el empleo de insecticidas químicos con todos los riesgos medioambientales que acarrean, por lo que otros métodos que contemplen organismos benéficos, como tecnologías que tengan a Bacillus thuringiensis como base, constituyen una alternativa eficaz y ambientalmente segura. En este estudio se trabajó en la construcción e identificación de proteínas de esta bacteria entomopatógena tóxicas para larvas de C. pomonella, consolidándose en el laboratorio, una estrategia para el clonado y expresión de genes cry en B. thuringiensis. Se evaluó la toxicidad individual y de mezclas de protoxinas Cry, en base a lo que se propone que Cry1Aa y Cry1Ab podrían ser usadas para el control de C. pomonella. El uso simultáneo de Cry1Ab/Cry1Ia en organismos genéticamente modificados podría ser utilizado debido a que mostraron efecto sinérgico. El uso combinado de Cry1Aa/Cry2Aa y Cry1Ab/Cry2Aa debería ser evitado porque mostraron un antagonismo moderado. Se estudió la biodiversidad natural de B. thuringiensis en larvas vivas y sanas de C. pomonella. La estrategia de aislamiento resultó factible pero ninguno de los aislamientos resultó portador de los genes cry más difundidos, ni de las toxinas significativamente tóxicas para las especies estudiadas. Asimismo, se trabajó en la selección de las cepas más tóxicas conteniendo las proteínas insecticidas más activas para C. pomonella. Se realizó la caracterización genotípica y fenotípica de las mismas, la cual mostró gran similitud con la cepa de referencia B. thuringiensis HD-1. Finalmente se analizaron los componentes de un medio de cultivo líquido que influyen en la producción de proteínas insecticidas de la cepa nativa de B. thuringiensis INTA H42-1, en el cuál la glucosa constituyó un componente importante del caldo BM que influyó significativamente y positivamente en la producción de proteínas.

Among the main and recurrent pests in pip fruit production, the "Carpocapsa" (Cydia pomonella L. [Lepidoptera: Tortricidae]) is one of the most important. Their control is based on the use of chemical insecticides that involved multiple environmental risks, so other methods that include beneficial organisms, such as technologies based on toxins produced by Bacillus thuringiensis bacteria constitute an effective and environmentally safe alternative. In this study, we worked on the construction and identification of proteins of this entomopathogenic bacterium with high toxicity against C. pomonella, consolidating in the laboratory a strategy for the cloning and expression of cry genes from B. thuringiensis. The toxicity of Cry protoxins was evaluated individually and in mixtures, based in our results we proposed that Cry1Aa and Cry1Ab could be used for the control of C. pomonella. The simultaneous use of Cry1Ab/Cry1Ia in genetically modified organisms is recomended since they showed synergistic effect. The combined use of Cry1Aa/Cry2Aa and Cry1Ab/Cry2Aa should be avoided because they showed moderate antagonism. The natural biodiversity of B. thuringiensis was studied in live and healthy larvae of C. pomonella. Bacillus thuringiensis strain isolation strategy was feasible, but none of the isolates obtained harbored genes encoding the most widespread Cry toxins neither the most toxic proteins against the studied species was found. In addition, we worked on the selection of B. thuringiensis strains containing the most active insecticidal proteins against C. pomonella. The genotypic and phenotypic characterization of these isolates showed high similarity with the reference strain B. thuringiensis HD-1. Finally, the components of a liquid culture medium that improves the production of insecticidal proteins from a native strain of B. thuringiensis INTA H42-1 were analyzed. Our results indicated that glucose constituted an important component of BM broth that significantly and positively influenced Cry protein production.