Evaluación de la bacteria transformada Paenibacillus polymixa, que expresa la toxina Cry1C de Bacillus thuringiensis, como insecticida y biofertilizante en algodón

• Autores: Amal Ibrahim Hussien
• Directores de la Tesis: Enrique Vargas Osuna (dir. tes.), Nahed Abdel Ghaffar Abdel Aziz Ibrahim (codir. tes.), Hani Kasim Aldebis Albunnai (codir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Córdoba (ESP) ( España ) en 2012
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Juan Ferré (presid.), Carlos Avilla Hernández (secret.), Antonio Trapero Casas (voc.)
• Materias:
  • Ciencias de la vida
    • Microbiología
      • Bacteriología
  • Ciencias agrarias
    • Agronomía
      • Protección de cultivos
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Helvia
• Resumen

  • Spodoptera littoralis (Boisudval) es un lepidóptero de la familia Noctuidae cuyas larvas se desarrollan a expensas de numerosas plantas, causando daños importantes en cultivos del área mediterránea como algodón, alfalfa y hortícolas, entre otros. Con objeto de desarrollar nuevas materias activas que puedan sustituir a los actuales insecticidas químicos de síntesis, la bacteria esporígena Bacillus thuringiensis constituye un recurso natural que se comercializa como insecticida biológico, utilizando como ingrediente activo la toxicidad selectiva por ingestión de δ-endotoxinas constituyentes del cristal parasporal, conocidas como proteínas Cry. Para mejorar la limitada persistencia y estabilidad en campo de los preparados comerciales de B. thuringiensis se han desarrollado técnicas que permiten la inserción de los genes cry (que expresan proteínas Cry específicas) en organismos con capacidad de colonizar la planta huésped del fitófago. En este estudio se ha evaluado el potencial insecticida de una bacteria fijadora de Nitrógeno, Paenibacillus polymyxa, que incorpora el gen de cry1C (que expresa Cry1C, una de las proteínas de B. thuringiensis más tóxicas para S. littoralis). En primer lugar, mediante bioensayos de actividad biológica en laboratorio, se ha determinado la toxicidad de la bacteria P. polymyxa transformada y se ha visto que es comparable a la de B. thuringiensis var. aizawai, que contiene de forma natural el gen cry1C. Se han estudiado los posibles efectos en el desarrollo y reproducción de S. litttoralis en los supervivientes a la ingestión de dosis subletales. Las larvas tratadas con P. polymyxa transformada y con B. thuringiensis var. aizawai muestran un notable incremento en el tiempo de desarrollo larvario, disminución del peso de las pupas y reducción del porcentaje de viabilidad de huevos. También se ha evaluado otras propiedades que repercuten en la eficacia insecticida, como el tiempo de persistencia en la planta después de su aplicación y la supervivencia de la bacteria en el tejido vegetal. Ensayos con plantas de algodón bajo condiciones de campo, se ha comprobado que la bacteria transformada P. polymyxa mantiene la actividad insecticida al menos durante 30 días después de la pulverización foliar de suspensiones de cristales y esporas. Esta alta persistencia de toxicidad se confirma también en condiciones de umbráculo y de invernadero, en donde no difiere dela persistencia de B. thuringiensis var. aizawai. La presencia de la toxina Cry1C en el interior de los tejidos se ha confirmado por SDS-PAGE y la presencia de la bacteria mediante la detección del gen cry1C por PCR. Se ha evaluado también la capacidad de desarrollo de resistencia de las poblaciones de S. littoralis, durante 12 generaciones de selección para resistencia a P. polymyxa transformada, en comparación con una población seleccionada para resistencia a B. thuringiensis var. aizawai y una tercera no seleccionada. La población seleccionada para resistencia a B. thuringiensis var. aizawai no mostró cambios en susceptibilidad a la acción letal de la bacteria, aunque ensayos de desarrollo y reproducción detectaron reducción del periodo de desarrollo y disminución en la viabilidad de huevos. Por otro lado, durante 12 generaciones de selección para resistencia a P. polymyxa transformada se observó una progresiva reducción de la susceptibilidad larvaria hasta alcanzar en un factor de resistencia de 5,47 respecto de la población no seleccionada. La población tolerante se caracterizó biológicamente por un mayor peso de las pupas, aumento de la fecundidad de hembras y menor porcentaje de viabilidad de huevos. Por último, se han realizado ensayos con plantas de algodón para conocer si la transformación de la bacteria mediante la incorporación del gen cry1C no afecta a las características de esta bacteria como fijadora de Nitrógeno y biofertilizante. La aplicación en suelo de P. polymyxa transformada produjo un aumento de la actividad nitrogenasa así como un mayor contenido de Nitrógeno en las plantas inoculadas, incluso en mayor medida que P. polymyxa no transformada. Los niveles de clorofila y carotenoides aumentaron progresivamente durante cuatro semanas después de la inoculación con P. polymyxa transformada, de forma similar al efecto de P. polymyxa no transformada.