Resumen de Caracterización de cepas nativas de Bacillus thuringiensis como método para predecir la susceptibilidad sobre insectos lepidópteros, dípteros y coleópteros plaga de la agricultura

Rosa Rodríguez Tolosa, Roger Cifuentes Vega, Javier Hernández Fernández

• español

  Bacillus thuringiensis (Bt) es una bacteria entomopatógena utilizada en el control de insectos lepidópteros, coleópteros y dípteros plaga. Por la alta variabilidad genética en las proteínas Cry insecticidas, la caracterización de cepas de Bt representa un potencial para descubrir proteínas y actividades biológicas novedosas. En este estudio se realizó la caracterización microscópica, bioquímica y molecular de 20 cepas nativas de Bacillus thuringiensis pertenecientes al banco de cepas de la Universidad Jorge Tadeo Lozano (ujtl) con el fin de predecir su actividad biológica y su posible uso en control biológico. Las cepas caracterizadas se aislaron previamente en los departamentos de Boyacá (4), Cundinamarca (2), Huila (1) y Santander (5) y del ecosistema de manglar de la Ciénaga Grande de Santa Marta (8). Por microscopía de contraste de fases se observaron cristales amorfos (81.8%), triangulares, cuadrados y bipiramidales (18.2%). Utilizando pcr se identificaron entre 2-5 genes cry1 en 11 cepas nativas. Ocho cepas contienen los genes cry1Aa, cry1Ba y cry1Ca, (72.7%), cinco el gen cry1Ab (45.4%), tres el gen cry1Ac (27,2%) y únicamente dos cepas presentaron el gen cry1Da (18.1%). Se obtuvo el perfil electroforético de proteínas totales para las 11 cepas, encontrando proteínas con pesos moleculares entre 25-140 kDa e identificando cepas con perfiles electroforéticos con dos bandas (45.4%), tres (27.2%), cuatro (18.1%) y seis bandas de proteínas (9.1%).  La secuenciación nucleotídica del gen arnr 16S arrojó que cinco cepas nativas seleccionadas al azar presentaron un porcentaje de similaridad por encima del 94% con relación a las secuencias depositadas en la base de datos del ncbi. De estas cuatro cepas, tres tuvieron un porcentaje de similaridad del 99%, 98% y del 97% con el género Bacillus sp (zsujtl67, zmujtl63 y zcujtl3, respectivamente) y las otras dos cepas mostraron porcentajes de similaridad del 96% y 94% con Bacillus thuringiensis (zmujtl94 y zmujtl96). De acuerdo con el análisis realizado, se relacionaron los espectros de susceptibilidad de 10 especies de insectos de importancia para la agricultura colombiana: cinco lepidópteros, tres dípteros y dos coleópteros frente a las 11 cepas nativas evaluadas, encontrándose que una de estas cepas presenta una posible actividad biológica sobre estas 10 especies de insectos (zmujtl94). La metodología utilizada permite predecir la actividad biológica de las cepas antes de la realización de ensayos biológicos en los que se emplean mucho tiempo y representan altos costos.

• English

  Bacillus thuringiensis (Bt) is an entomopathogenic bacterium used to control insect pest Lepidoptera, Coleóptera and Díptera. For its high genetic variability in the Cry proteins, characterization of Bt strains in worldwide represents a potential to discover new proteins and biological activities. In this study was performed the microscopic, biochemical and molecular characterization of 20 native strains of Bacillus thuringiensis that belong to the ujtl bank of strains, in order to predict the biological activity and possible uses in biological control. Native strains were isolated from the departments of Boyacá (4), Cundinamarca (2), Huila (1) and Santander (5) and the mangrove ecosystem of the Ciénaga Grande de Santa Marta (8). For microscopic characterization, amorphous, square, triangular and bipyramidal crystals were observed. Using PCR 11 strains amplified between 2-5 cry1 genes. Eight strains had the cry1Aa gene (72.7%), five contained the cry1Ab gene (45.4%) and three contained the cry1Ac (27.2%) gene  and two strains had the cry1Da gene only (18.1%).  Eight strains also amplified cry1Ba gene and cry1Ca (72.7% for each gene) and only two strains showed the cry1Da gene (18.1%). Electrophoresis on denaturant polyacrylamide gel (sds-page) was used, where the total of protein electrophoretic profile for the 11 strains was obtained. In this profile it was found that the molecular weights obtained from the total proteins visualized in the gels ranged from 25 to 140 kDa and strains revealed two bands (45.4%), three bands (27.2%), four bands (18.1 found %) and 6 bands (9.1%). Nucleotide sequencing of 16S rRNA gene showed that, five native strains randomly selected showed a similarity percentage above 94% compared with the sequences deposited in the NCBI database. Of these five strains, three had a similarity percentage of 99%, 98% and 97% with Bacillus sp. (zsujtl67, zmujtl63 and zcujtl3 respectively) and the other two strains showed similarity percentages of  96% and 94% with Bacillus thuringiensis (zmujtl94 and zmujtl96).

  According to analysis, we related the spectra of susceptibility of 10 species of insects of importance for Colombian agriculture: five Lepidoptera, three Diptera and two Coleoptera, compared to 11 native strains evaluated, finding that one of these strains presents a possible biological activity on these 10 species of insects (zmujtl94 strain). This method allows to predict the biological activity of the strains before to biological testing that it take time and high costs.