Insecticidal activity of culture supernatants from Bacillus thuringiensis Berliner strains against Spodoptera frugiperda Smith (Lepidoptera: Noctuidae) larvae

Abstract

Novel vegetative insecticidal proteins (Vips) identified in the supernatant of Bacillus thuringiensis (B.t.) cultures have shown to provide adequate control over a wide spectrum of economically important crop pests. To evaluate the potential applicability of these proteins against fall armyworm (Spodoptera frugiperda Smith) larvae, the most important insect pest for tropical maize, the characteristics and mortality effects of culture supernatants from five B.t. strains were investigated. Striking differences among strains were detected, not only in terms of efficiency in killing the insect, but also regarding to mortality effects of heated and non-heated supernatants, which were used to distinguish the heat-sensitive protein-derived insecticidal fraction from a thermostable one, with a non-protein nature (b-exotoxinas). The qualitative, quantitative and temporal patterns of total protein secretion in the medium (supernatant) were assessed through spectrophotometry and polyacrylamide gel electrophoresis. The strains showed remarkably distinct rates of growth and timing for protein secretion relative to cell density in culture. Moreover, the electrophoretic-banding patterns also varied in a strain-specific manner, both in denaturing and non denaturing conditions. Polypeptides displaying a molecular weight that is very close to the expected for previously identified Vip3A proteins were found for the strains with high supernatant-mortality ratios. The data suggest the feasibility and usefulness of searching for protein-derived (Vip-like) insecticidal fractions in B.t. supernatants as a mean of developing especific and efficient alternatives of biological control to be employed in integrated pest management programs of S. frugiperda in tropical maize.

Mortality of Oryzophagus oryzae (Costa Lima, 1936) (Coleoptera: Curculionidae) and Spodoptera frugiperda (J E Smith, 1797) (Lepidoptera: Noctuidae) Larvae Exposed to Bacillus thuringiensis and Extracts of Melia azedarach

“…Among the latter are "Vip" proteins, in which the "Vip3A" is important due to its toxic effects on Lepidoptera, including S. frugiperda (Schnepf et al 1998;De Maagd et al 2003). Testing five-strain supernatant of B. thuringiensis against the fall armyworm, Barreto et al (1999) found mortality between 65-90 % caused by "Vip" proteins. Thus, mortality due to the bacteria could be higher than that due to Cry proteins alone.…”

Caracterização de novos isolados de Bacillus thuringiensis para o controle de importantes insetos-praga da agricultura

“…No entanto, em seu trabalho, os autores observaram genes lepidóptero-específicos em porcentagem muito maiores do que a de coleóptero-específicos, o oposto do que ocorreu nesse trabalho, cuja porcentagem de isolados coleóptero-específicos (22,37%) foi ligeiramente maior em relação aos lepidóptero-específicos (11,8%). A presença de genes efetivos contra larvas pertencentes à ordem Coleoptera não é tão comum quanto à presença de genes efetivos contra a ordem Lepidoptera; em alguns trabalhos não se observou nenhum isolado portando genes codificadores de proteínas efetivas a larvas da ordem Coleoptera (Chak et al, 1994;Ben-Dov et al, 1997). Esse resultado mais uma vez infere o perfil distinto dos isolados deste conjunto avaliado.…”

“…O perfil distinto de genes da classe cry1 verificado nesse trabalho reforça essa hipótese. Assim como observado dentro da classe cry1, as diferenças observadas para as frequências de genes cry entre as outras famílias de genes também são dependentes da fonte de origem e da área geográfica onde as amostras foram coletadas (Ben-Dov et al, 1997;Bravo et al, 1998).…”

“…As lagartas de S. frugiperda, provenientes da coleção do Laboratório de Ecologia Aplicada, do Departamento de Fitossanidade da UNESP, Jaboticabal, foram mantidas de acordo com o descrito por Barreto et al (1999). A mesma instituição também forneceu as larvas de T. molitor, as quais foram mantidas em potes plásticos de 500 mL de capacidade com tampa perfurada.…”

“…a 30 ºC por 120 horas, para completa esporulação. Após esse perío-do, todo o conteúdo bacteriano foi coletado, diluído em água contendo 0,05% de Tween-20 (espalhante adesivo) e quantificado por meio de leitura em câmara de Neubauer (Barreto et al, 1999). Suspensões com concentrações iguais a 3x10 8 esporos por mL de Tween foram preparadas para a aplicação na superfície das dietas de S. frugiperda e T. molitor, e suspensões com concentrações iguais a 3x10 7 esporos por mL de Tween foram incorporadas durante o preparo da dieta de S. levis; nesse caso, como seria necessário um volume muito maior das suspensões de esporos/cristais, a concentração final precisou ser uma ordem de grandeza menor.…”