Seleção e caracterização de estirpes de Bacillus thuringiensis efetivas contra Diatraea saccharalis (Fabr. 1794) (Lepidoptera: Crambidae)

Abstract

Diatraea saccharalis (Fabricius, 1794; Lepidoptera: Crambidae) é responsável por perdas econômicas nas lavouras afetando a cultura e o aproveitamento industrial da cana-de-açúcar. Seu hábito alimentar gera dificuldade no seu controle causando impactos à cultura canavieira. O desenvolvimento de novas estratégias para o seu controle de extrema importância. Uma alternativa para o controle desses insetos é a utilização de agentes de controle biológico, como Bacillus thuringiensis (Bt), pois esta bactéria sintetiza diferentes proteínas tóxicas a muitas pragas. Este estudo teve como objetivo, selecionar 106 estirpes da coleção de Bactérias de Invertebrados da Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia tóxicas à broca-da-cana. As estirpes selecionadas foram caracterizadas por métodos bioquímicos, moleculares e a ligação das toxinas aos receptores presentes no intestino médio das larvas de D. saccharalis foi analisada. Foram selecionadas três estirpes de B. thuringiensis, denominadas S602, S1264 e S1301, que apresentaram atividade contra D. saccharalis. A caracterização do perfil protéico revelou a presença de proteínas de 130 e 65 kDa, que correspondem às toxinas Cry1 e Cry2, respectivamente. A caracterização molecular mostrou a existência dos genes cry1 e cry2, corroborando com os resultados mostrados no perfil protéico. As proteínas Cry1Aa, Cry1Ab, Cry1Ac e Cry2Aa expressas individualmente por estirpes de Bt foram purificadas, solubilizadas, ativadas com tripsina e biotiniladas para a realização de ensaios de ligação para a observação da ligação da proteína à microvilosidades do intestino do inseto. A CL50 das proteínas Cry1Aa, Cry1Ab, Cry1Ac, Cry2Aa variou entre 222 e 610 ng/cm2. As mesmas apresentaram resultados de toxicidade significativamente semelhantes. As estirpes tóxicas selecionadas neste trabalho e o padrão apresentaram CL50 entre 8 e 43 ng/cm2 bastante inferior e significativamente diferente do das toxinas puras, indicando haver sinergismo entre as toxinas. Os resultados dos ensaios de ligação aos receptores de membrana intestinais mostraram, pela primeira vez, as interações existentes entre as toxinas e os receptores, confirmando o potencial tóxico destas proteínas à D. saccharalis. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT

Diatraea saccharalis (Fabricius, 1794; Lepidoptera: Crambidae) is responsible for great economic losses in crops affecting the culture and the industrial utilization of sugarcane. There eating habits make harder the control by conventional tools causing impacts to sugarcane crops. The development of new strategies for its control is extremely important. An alternative for the control of this insects is the use of biological control agents such as Bacillus thuringiensis (Bt), based on the action of many different proteins synthesized by the bacteria which are active against insects orders. This study aimed to selective strains from collection of Bt in Embrapa Genetic Resources and Biotechnology toxic to the sugarcane borer, D. saccharalis. The strains selected were characterized by biochemical and molecular methods, and the binding assays of the toxins to midgut cell receptors of D. saccharalis were analysed. We selected three strains of B. thuringiensis, named S602, S1264 and S1301, which showed activity against D. saccharalis. Characterization of protein profiles revealed the presence of proteins of 130 and 65 kDa, corresponding to toxins Cry1 and Cry2, respectively. The molecular characterization showed the presence of cry1 and cry2 genes, confirming the results shown in the protein profile. Cry1Aa, Cry1Ab, Cry1Ac and Cry2Aa proteins were expressed individually by strains of Bt. The proteins were purified, solubilized, biotinylated and activated with trypsin for performing binding assays for the observation of protein binding to the microvilli of the insect gut. The CL50 of the proteins Cry1Aa, Cry1Ab, Cry1Ac and Cry2Aa showed variation between 222 and 610 ng/cm2. They have presented in the dose bioassay (LC50) Cry toxins showed no significant differences toxic results. The toxic strains selected at this work and standard showed LC50 between 8 and 43 ng/cm2 values inferior and significant different to the pure toxins, showed existence of synergism between toxins. The results of binding assays done with BBMV’s (Brush-Border Membrane Vesicle) of D. saccharalis, showed for the first time, the interactions between receptors and toxins, confirming the potential toxic effects of these proteins to D. saccharalis.