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Título: Bioprospecção e caracterização molecular de cepas de Bacillus Thuringiensis para o controle de lepidópteros-praga
Título(s) alternativo(s): Selection and molecular characterization of Bacillus Thuringiensis strains por the control of lepidoptera pests
Autor : Agostini, Thiago Trevisoli
Lattes: http://lattes.cnpq.br/3059634341316918
Primeiro orientador: Valicente, Fernando Hercos
Primeiro membro da banca: Mendes, Frederick Aguiar
Segundo membro da banca: Lana, Ubiraci Gomes de Paula
Terceiro membro da banca: Barros, Beatriz de Almeida
Quarto membro da banca: Carvalho, Karine da Silva
Palavras-chave: Controle biológico
Controle microbiano de pragas
Microrganismo entomopatogênicos
Biological control
Microbial pest control
Entomopathogenic microorganisms
Data da publicação: 12-Nov-2024
Agência(s) de fomento: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
Referência: AGOSTINI, Thiago Trevisoli. Bioprospecção e caracterização molecular de cepas de Bacillus Thuringiensis para o controle de lepidópteros-praga. 2024. 79 p. Tese (Doutorado em Biotecnologia Vegetal) – Universidade Federal de Lavras, 2024.
Resumo: Com o crescimento exponencial da população mundial, a demanda por produtos agrícolas de qualidade, principalmente por fontes alimentares para os seres humanos, tem aumentado consideravelmente. Porém, o ataque de insetos-praga nas lavouras contribui para a diminuição da produtividade e da qualidade dos produtos. O controle destes insetos é realizado principalmente pela utilização de produtos químicos, no entanto, este tipo de controle, apesar de eficiente, pode resultar em efeitos colaterais indesejados como a seleção de populações de insetos resistentes, a contaminação de ambientes e a morte de organismos não-alvo. Uma alternativa consiste na utilização do Bacillus thuringiensis (Bt), uma bactéria Gram-positiva, com ocorrência em diferentes tipos de substratos capaz de produzir cristais protéicos compostos de toxinas Cry, Cyt ou toxinas secretadas como as toxinas Vip. Estas toxinas apresentam alta atividade inseticida a diferentes ordens de insetos, sendo seguras para o homem e para o meio ambiente. O objetivo do trabalho foi identificar cepas de B.thuringiensis provenientes do Banco de Microrganismos da Embrapa Milho e Sorgo que causem mortalidade superior a 90% para os lepidópteros-praga Chrysodeixis includens, Spodoptera frugiperda, S. cosmioides, S. eriadania, e Helicoverpa armigera. Para isso, nos bioensaios seletivos com lagartas neonatas das diferentes pragas, foram utilizadas 80 cepas deB. thuringiensis provenientes do Banco de Microrganismos da Embrapa Milho e Sorgo emSete Lagoas - MG. Os bioensaios foram realizados com a utilização de 150 μL da solução deesporos e cristais de cada cepa na concentração de 1 × 108 esporos/mL, sendo avaliada sua mortalidade por sete dias. O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado com grupos experimentais de quatro repetições com 16 insetos cada. Nove das oitenta cepas testadas apresentaram mortalidade acima de 90% para as espécies de C. includens, Spodoptera e H. armigera e nenhuma delas produziu β-exotoxina. As cepas de B.thuringiensis 1074F, 1090C, 1139E e 1166C apresentarem mortalidade acima de 90% simultaneamente para as cinco espécies de lepidópteros-praga testados e tiveram seu genoma sequenciado utilizando a plataforma NGS com tecnologia DNBSEQTM. Foram obtidos 135 scaffolds resultando num cromossomo de 5.812.623 pb (1074F), 125 scaffolds num cromossomo de 5.783.457 pb (1090G), 135 scaffolds num cromossomo 5.784297 pb (1139E) e 132 scaffolds num cromossomo de 5.820.845 pb (1166C), com conteúdo G+C ≥ a 34% e um total de cinco genes codificadores das proteínas inseticidas Cry1Ib, Cry1Da, Vip1Ca,Vip2Ac e Vip3Ag, para as cepas sequenciadas. Portanto, as cepas 1074F, 1090G, 1139E e 1166C demonstraram atividade contra as cinco espécies de C. includens, S. frugiperda, S. cosmioides, S. eridania e H. armigera e contém cinco genes inseticidas, demonstrando um potencial para serem utilizadas para a produção de novos bioinseticidas e/ou fonte de genes para o desenvolvimento de novos eventos de plantas transgênicas resistentes a insetos-praga.
Abstract: With the exponential growth of the world population, the demand for quality agricultural products, especially food sources for humans, has increased considerably. However, the attack of insect pests on crops contributes to a decrease in productivity and product quality. Control of these insects is carried out mainly through the use of chemical products, however, this type of control, despite being efficient, can result in unwanted side effects such as the selection of resistant insect populations, contamination of environments and the death of non-organic organisms. -target. An alternative consists of using Bacillus thuringiensis (Bt), a Gram-positive bacterium, occurring on different types of substrates, capable of producing protein crystals composed of Cry, Cyt toxins or secreted toxins such as VIP toxins. These toxins have high insecticidal activity against different orders of insects, being safe for humans and the environment. The objective of the work was to identify strains of B. thuringiensis from the Embrapa Maize and Sorghum Microorganism Bank that cause mortality greater than 90% for the lepidopteran pests Chrysodeixis includens, Spodoptera frugiperda, S. cosmioides, S. eriadania, and Helicoverpa armigera. For this, in selective bioassays with neonatal caterpillars of different pests, 80 strains of B. thuringiensis were used from the Embrapa Maize and Sorgo Microorganism Bank in Sete Lagoas - MG. The bioassays were carried out using 150 μL of the spore and crystal solution of each strain at a concentration of 1 × 108 spores/mL, and their mortality was evaluated for seven days. The experimental design used was completely randomized with experimental groups of four replications with 16 insects each. Nine of the eighty strains tested showed mortality above 90% for the species of C.includens, Spodoptera and H. armigera and none of them produced β-exotoxin. The strains of B. thuringiensis 1074F, 1090C, 1139E and 1166C showed mortality above 90% simultaneously for the five lepidopteran pest species tested and had their genome sequenced using the NGS platform with DNBSEQTM technology. We obtained 135 scaffolds resulting in a chromosome of 5,812,623 bp (1074F), 125 scaffolds in a chromosome of 5,783,457 bp (1090G), 135 scaffolds in a chromosome of 5,784297 bp (1139E) and 132 scaffolds in a chromosome of 5,820,845 bp (1166C), with G+C content ≥ 34% and a total of five genes coding for the insecticidal proteins Cry1Ib, Cry1Da, Vip1Ca, Vip2Ac and Vip3Ag, for the sequenced strains. Therefore, strains 1074F, 1090G, 1139E and 1166C demonstrated activity against the five species of C. includens, S. frugiperda, S. cosmioides, S. eridania and H. armigera and contain five insecticidal genes, demonstrating a potential to be used to produce new bioinsecticides and/or source of genes for the development of new events of transgenic plants resistant to insect pests.
URI: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/59683
Publicador: Universidade Federal de Lavras
Idioma: por
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