Novel Bacillus thuringiensis cry genes and their insecticidal potency against Coleoptera

• Autores: Mikel Domínguez Arrizabalaga
• Directores de la Tesis: Primitivo Caballero (dir. tes.), Maite Villanueva San Martín (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Pública de Navarra ( España ) en 2020
• Idioma: inglés
• Número de páginas: 76
• Tribunal Calificador de la Tesis: Juan Ferré (presid.), Carmen Ancín Azpilicueta (secret.), María del Pilar Medina Vélez (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biotecnología por la Universidad Pública de Navarra
• Materias:
  • Ciencias de la vida
    • Microbiología
    • Biología molecular
  • Ciencias agrarias
    • Agronomía
      • Técnicas de cultivo
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Academica-e
• Resumen
  • español

    Bacillus thuringiensis (Bt) se distingue de otras bacterias del género Bacillus por su capacidad de sintetizar d-endotoxinas (Cry y Cyt) que característicamente se agregan formando uno o más cristales paraesporales. Todas estas proteínas han sido clasificadas en distintas familias las cuales tienen actividad contra insectos de distintos órdenes, incluido el orden Coleoptera. En esta tesis doctoral se ha realizado una revisión actualizada de todas las proteínas insecticidas, que produce Bt, para las cuales se ha descrito actividad contra especies del orden Coleoptera. El objetivo de la tesis ha sido realizar una búsqueda de nuevos genes cry con la finalidad de aumentar la batería de toxinas Bt disponibles para el control de las plagas causadas por coleópteros. Dicha búsqueda se ha centrado en dos cepas Bt, seleccionadas en un screening previo, para lo cual se abordó la secuenciación masiva del DNA genómico de cada una de ellas. El contenido génico de la cepa BM311.1 reveló la presencia un gen nuevo cry7 que codificaba para una proteína que se denominó Cry7Aa2 por compartir una identidad del 98% con la proteína Cry7Aa1 previamente descrita. A pesar de esta elevada identidad, estas dos proteínas mostraron diferencias en su actividad contra larvas de Leptinotarsa decemlineata. Mientras que la proteína Cry7Aa1 solo es tóxica cuando el cristal ha sido previamente solubilizado in vitro, la proteína Cry7Aa2 es tóxica directamente tras ser ingerida en forma de cristal. Esto representa una clara ventaja práctica de Cry7Aa2, con vistas a su utilización como bioinsecticida, mientras que ambas son igualmente útiles para la obtención de plantas transgénicas resistentes frente a L. decemlineata. Los resultados de este trabajo son científicamente relevantes y pueden ser utilizados para el diseño de nuevas estrategias para el control de plagas de insectos, ya sea creando nuevos bioinsecticidas o construyendo nuevas plantas transgénicas

  • English

    Bacillus thuringiensis (Bt) is distinguished from other bacteria of the genus Bacillus for its ability to synthesize d-endotoxins (Cry and Cyt) that characteristically aggregate forming one or more parasporal crystals. All these proteins have been classified into different families which have activity against insects of different orders, including the order Coleoptera. In this doctoral thesis, an up-to-date review of all the insecticidal proteins produced by Bt has been carried out, for which their activity against coleopteran species has been described. The aim of the thesis was to initiate a search for new cry genes in order to increase the number of Bt toxins available for the control of pests caused by Coleoptera. This study has been focused on two Bt strains, selected in a previous screening, for which sequencing of their genomic DNA was performed. The gene content of strain BM311.1 revealed the presence of a new cry7 gene that was named cry7Aa2 since it shared a 98% identity at the amino acid level with the previously described Cry7Aa1 protein. Despite this high identity, these two proteins showed differences in their activity against Leptinotarsa decemlineata larvae. While the Cry7Aa1 protein was only toxic when the crystal had been previously solubilized in vitro, the Cry7Aa2 protein showed toxicity directly after being ingested as a crystal. This represents a clear practical advantage of Cry7Aa2 over Cry7Aa1 towards its use as a bioinsecticide, while both are equally useful for obtaining transgenic plants resistant to L. decemlineata. The results of this thesis are scientifically relevant and can be used to design new strategies for the control of insect pests, either by creating new bioinsecticides or by engineering new transgenic Bt-plants.