Actividad biológica de proteínas Cry recombinantes de Bacillus thuringiensis sobre larvas de primer instar de Hypothenemus hampei Ferrari (Coleóptera: Scolytidae)

Abstract

INTRODUCCIÓN: La biología de la conservación propone aplicaciones para evitar la pérdida de biodiversidad. La agricultura de conservación es un modelo de producción agrario que ahorra en recursos para alcanzar beneficios satisfactorios, producción alta sostenida, y la protección del medio ambiente. El Manejo Integrado de Plagas es un plan fundamental en la agricultura de conservación que armoniza los métodos químicos y biológicos afín de proteger los ecosistemas agrícolas y sus recursos naturales (agua, suelo, aire). Hypothenemus hampei Ferrari (Coleóptera: Scolytidae) es el problema entomológico más importante en los cultivos de café del mundo. Se ha estimado que en Colombia se cultivan 800000 hectáreas de café, y esta plaga causa un gran perjuicio (pérdidas 8-50%). Se utilizan estrategias de control de esta plaga tales como técnicas culturales, enemigos naturales, entomopatógenos y agentes químicos. Bacillus thuringiensis (Bt) es una bacteria entomopatógena ampliamente utilizada en el control de insectos-plaga de los ordenes Lepidóptera, Coleóptera y Díptera. El factor de virulencia de Bt más importante son las proteínas Cry. Varias proteínas Cry tienen actividad letal contra los insectos coleópteros como Cry1B, Cry1I, Cry3 y Cry9. Se ha encontrado que cepas de Bt tipo israelensis son activas contra coleópteros. OBJETIVO: Evaluar la actividad biológica de proteínas Cry contra larvas de primer instar de H. hampei. RESULTADOS: Se construyeron las proteínas recombinantes Cry1B, Cry1I, Cry3A, Cry4, Cry9 y la proteína híbrida SN1917 (dominio II es una fusión de los correspondientes de Cry1I y Cry1B). Los bioensayos mostraron que Cry1B (mortalidad 43,5%) tiene un poco más de actividad que Cry3A (mortalidad 30,2%) contra el insecto. Desafortunadamente Cry1I, Cry4, Cry9 y SN1917 no poseen actividad hacia H. hampei. Las pruebas de western blot indican reconocimiento entre Cry1B, Cry1I o Cry3A y una proteína (140 kDa) de la membrana apical del epitelio del intestino medio del insecto. Un enfoque bioinformático señala la posible presencia de toxinas tipo Cry en genomas microbianos y ambientales con potencial contra coleópteros como H. hampei. CONCLUSIÓN: Se logro identificar proteínas Cry con potencial para el control biológico de larvas de la broca del café. / Abstract. INTRODUCTION: Conservation biology propose applications to avoid biodiversity loss. Conservation agriculture is a model for resource-saving farming production to reach satisfactory profits together, high and sustained production and environmental protection. Integrated Pest Management is a key plan in conservation agriculture to pest control that joins chemical and biological methods to protect crop ecosystem and surrounding natural resources (water, soil, air). Hypothenemus hampei Ferrari (Coleóptera: Scolytidae) is the most important entomological problem in coffee crops around the world. It has been estimated that 800000 Ha of coffee are cultivated in Colombia, and this pest causes an important damage (losses 8-50%). Several management strategies are used in their control such as cultural techniques, natural enemies, entomopathogens and chemical agents. Bacillus thuringiensis (Bt) is an entomopathogenic bacteria used widely in pest insect control of Lepidoptera, Coleoptera and Diptera orders. The most important virulence factor of Bt are Cry proteins. Several Cry proteins have lethal activity against coleopteran insects such as Cry1B, Cry1I, Cry3 and Cry9. It has been found that Bt israelensis-like strains are active against coleopterans. OBJECTIVE: To evaluate the biological activity of Cry proteins against first instar larvae of H. hampei. RESULTS: Recombinant Cry1B, Cry1I, Cry3A, Cry4, Cry9 and Hybrid protein SN1917 (domain II is a combination of corresponding Cry1I and Cry1B) were constructed. Bioassays showed that Cry1B (mortality 43.5%) is somewhat more active than Cry3A (mortality 30.2%) against the pest. Unfortunately, Cry1I, Cry4, Cry9 and SN1917 not possess activity on H. hampei. Binding tests indicate an interaction between Cry1B, Cry1I or Cry3A and a 140 kDa protein from apical membrane of epithelial midgut of this insect. A bioinformatics approach could be a sign of Cry-like toxins presence in microbial and environmental genomes with potential against Coleoptera order, such as H. hampei. CONCLUSION: In this work, it was possible to identify Cry proteins with potential to CBB biological control.