Genetic and insecticidal characterization of "Bacillus thuringiensis" strains

Abstract

En los últimos años, ha habido un creciente interés por la búsqueda de agentes de control de plagas alternativos a los que tradicionalmente se han venido utilizando. Una buena parte de este interés se ha centrado en la bacteria entomopatógena "Bacillus thuringiensis" lo que ha conducido al establecimiento de numerosas colecciones que están siendo evaluadas y caracterizadas para determinar su utilidad en protección de cultivos. Dentro de esta tendencia, en el Laboratorio de Entomología Agrícola y Patología de Insectos (LEAPI) de la Universidad Pública de Navarra, se ha establecido una colección de más de 1400 aislados de "B. thuringiensis", que representan una enorme variedad de perfiles proteicos distintos. El objetivo de esta tesis doctoral ha sido la caracterización genética e insecticida de una buena parte de las cepas de esta colección, para determinar su potencial como bioinsecticidas o como fuentes de genes de interés en la construcción de organismos transgénicos. La identificación serológica del antígeno flagelar (antígeno H) reveló la presencia de cuatro serovares nuevos que no habían sido descritos previamente. Dos de ellos, "B. thuringiensis", serovar ibérica (serotipo H59) han sido completamente caracterizados y constituyen el contenido del segundo capítulo de esta tesis. También se han caracterizado desde un punto de vista genético e insecticida otras cepas, que en bioensayos preliminares, mostraron una buena actividad tóxica para una o más de las especies fitófagas que originan plagas importantes en España. La cepa LEAPI01, fue aislada de una larva muerta del lepidóptero "Mythimna loreyi", y resultó ser muy tóxica contra varios "lepidópteros (Spodoptera exigua, S. littoralis, S. frugiperda y Helicoverpa armigera)". Esta cepa presentaba grandes cristales bipiramidales y un contenido génico consistente, según la identificación realizada por PCR, en seis genes "cry" que codifican para proteínas tóxicas contra lepidópteros: cry1Aa, cry1Ab, cry 1Ca, cry1Da, cry2Ab y cry1Ia. Las proteínas Cry2 y Cry1I no se detectaron mediante SDS-PAGE, lo que sugiere una falta de expresión o una baja expresión de los respectivos genes. En una selección de cepas con actividad insecticida contra "S. exigua", se ha demostrado que existe una correlación entre el contenido génico y la actividad insecticida para varias especies del género "Spodoptera". Sin embargo, algunas de estas cepas resultaron ser no tóxicas contra "S. littoralis", S. frugiperda", o ambas especies, a pesar de que contienen genes que codifican para proteínas para las que se conoce su actividad tóxica contra estas especies. La presencia de genes "cry" que codifican para proteínas activas contra especies del género "Spodoptera" es más frecuente en cepas del serovar aizawai que en cepas de otros serovares. El análisis plasmídico de varias cepas que contienen un gen cry1A (cry1Aa, cry1Ab o cray1Ac) mostró que los perfiles plasmídicos son más similares en cepas de un mismo serovar que entre cepas de distintos serovares. Dado que la mayoría de los genes "cry" se localiza en plásmidos, este resultado sugiere un intercambio plasmídico más fluido entre cepas de un mismo serovar.