A total of 268 Bacillus thuringiensis strains obtained from different sources of Argentina were analyzed to determine the diversity and distribution of the cryl, cry2, cry8, cry9 and vip3A genes encoding for lepidopteran-specific insecticidal proteins. Twin strains were excluded. Ten different profiles were detected among the 80 selected B. thuringiensis strains. Two of these profiles (cry1Aa, cry1Ac, cry1Ia, cry2Aa, cry2Ab and vip3Aa (35/80), and cry1Aa, cry1Ab, cry1Ac, cry1Ia, cry2Aa, cry2Ab and vip3Aa (25/80)) pooled 75% of the strains. The existence of this low diversity is rare, since in most of the studied collections a great diversity of insecticidal toxin gene profiles has been described. In addition, the most frequently detected profile was also most frequently derived from soil (70%), stored product dust (59%) and spider webs (50%). In contrast, the cry1Aa, cry1Ab, cry1Ac, cry1Ia, cry2Aa, cry2Ab and vip3Aa profiles were mainly detected in strains isolated from leaves (40%) and dead insect larvae (50%). Six of the identified insecticidal toxin gene profiles were discovered in strains isolated from stored product dust and leaves indicating higher diversity of profiles in these kinds of sources than in others. Some strains with high insecticidal activity against Epinotia aporema (Lepidoptera) larvae were identified, which is important to explore future microbial strategies for the control of this crop pest in the region.

Se analizaron 268 cepas de Bacillus thuringiensis obtenidas de diferentes fuentes de Argentina con el objeto de determinar la diversidad y distribución de genes cryl, cry2, cry8, cry9 y vip3A, que codifican proteínas insecticidas lepidóptero-específicas. Se excluyeron las cepas gemelas. Se detectaron solo diez perfiles diferentes entre los 80 B. thuringiensis seleccionados. Dos de estos perfiles, el cry1Aa, cry1Ac, crylIa, cry2Aa, cry2Ab y vip3Aa (35/80) y el cry1Aa, cry1Ab, cry1Ac, crylIa, cry2Aa, cry2Ab y vip3Aa (25/80), comprendieron el 75% de las cepas seleccionadas. La existencia de esta baja diversidad es una rareza, ya que en la mayor parte de las colecciones estudiadas se ha descrito una gran diversidad de perfiles de genes de toxinas insecticidas. El perfil detectado con mayor frecuencia se obtuvo principalmente de cepas procedentes de suelo (el 70% de los de esa fuente lo tenían), también fue mayoritario entre los procedentes de polvo de producto almacenado (59%) y en los que procedían de telas de arana (50%). En cambio, el perfil cry1Aa, cry1Ab, cry1Ac, crylIa, cry2Aa, cry2Ab y vip3Aa se detectó principalmente en las cepas aisladas de hojas (40%) y de larvas de insectos muertos (50%). Seis de los perfiles identificados fueron encontrados en cepas aisladas de polvo de producto almacenado y de hojas, lo que indica una mayor diversidad de perfiles en estas fuentes que en otras. Se identificaron algunas cepas con alta actividad insecticida contra larvas de Epinotia aporema (Lepidoptera), hallazgo importante para explorar en el futuro estrategias microbianas para el control de esta plaga en la región.

Preliminary bioassays with whole cultures (WC) of 124 Bacillus thuringiensis strains were performed with neonate larvae of Anthonomus grandis, a major cotton pest in Argentina and other regions of the Americas. Three exotic and four native strains were selected for causing more than 50% mortality. All of them were β-exotoxin producers. The native strains shared similar morphology of parasporal crystals, similar protein pattern and identical insecticidal gene profiles. These features resembled Lepidoptera-toxic strains. Furthermore, these strains showed a Rep-PCR pattern identical to lepidoptericidal strain HD-1, suggesting that these strains may belong to serovar kurstaki. However, some differences were observed in the plasmid profiles and in the production of β-exotoxin. To determine the culture fractions where the insecticidal metabolites were present, bioassays including resuspended spore-crystal pellets, filtered supernatants (FS) were compared with those of WC. Both fractions tested showed some level of insecticidal activity. The results may suggest that the main toxic factors can be found in FS and could be directly correlated with the presence of β-exotoxin. Based on the bioassays with FS and autoclaved FS, the participation of thermolabile virulence factors such as Cry1I in toxicity is neither discarded. In the selected strainsβ-exotoxin would be the major associated virulence factor; therefore, their use in biological control of A. grandis should be restricted. Nevertheless, these strains could be the source of genes (e.g., crylla) to produce transgenic cotton plants resistant to this pest.

Se realizaron ensayos preliminares con cultivos completos de 124 cepas de Bacillus thuringiensis utilizando larvas neonatas de Anthonomus grandis, una plaga principal del algodón en Argentina y otras regiones de América. Se seleccionaron 3 cepas exóticas y 4 nativas por producir mortalidad superior al 50%, todas ellas productoras de β-exotoxina. Las cepas nativas presentan la misma morfología de cristales, un perfil de proteínas similar y los mismos genes insecticidas. Estas características hacen que se parezcan a cepas tóxicas para lepidópteros. Además, mostraron un perfil de Rep-PCR idéntico al de la cepa lepidoptericida HD-1, lo que indica que podrían pertenecer al serovar kurstaki. Sin embargo, se observaron diferencias en el perfil plasmídico y en la producción de β-exotoxina. Para determinar en qué fracción del cultivo se encontraban los metabolitos responsables de la toxicidad, se compararon los resultados de bioensayos en los que se utilizó biomasa, sobrenadante filtrado (SF) o cultivos completos. Ambas fracciones mostraron cierto grado de toxicidad. Los resultados indican que los principales factores tóxicos se encuentran en el sobrenadante y estarían directamente relacionados con la presencia de β-exotoxina. De acuerdo con los bioensayos de SF y SF autoclavado, no se descarta también la participación en la toxicidad de factores de virulencia termolábiles, como CrylIa. En las cepas seleccionadas, el principal factor de virulencia es la β-exotoxina, por lo que su uso debería restringirse para el control biológico de A. grandis. No obstante, estas podrían ser fuente de genes (p. ej., crylIa) para la producción de plantas de algodón transgénicas resistentes a dicha plaga.

We report the characterization of an Argentine isolate of Bacillus thuringiensis (INTA TA24-6) similar to the HD-1 strain, which harbors a cryptic cry2Ab gene that apparently is transcribed but not translated into a protein. INTA TA24-6 showed a Rep-PCR pattern identical to the HD-1 strain, a plasmid pattern that resembled that of this strain and cry1 and cry2 genes as HD-1. Screening of cry1 and cry2 genes showed that INTA TA24-6 harbors only cry1Ac and cry2Ab genes. Furthermore, crystalline inclusions of INTA TA24-6 exhibit a bipyramidal shape, typical of Lepidoptera-active B. thuringiensis strains, containing a major protein of ca. 130 kDa toxic to Epinotia aporema Wals. (Lepidoptera: Tortricidae) larvae. Neither the flat-square to cuboidal crystal nor a ca. 65 kDa protein typical of strains expressing Cry2 proteins were detected in INTA TA24-6. In agreement with this information, parasporal crystals of INTA TA24-6 did not show toxicity to Aedes aegypti L. (Diptera:Culicidae) larvae. Gene transcription analyses suggested that the cry2A gene might be cryptic in INTA TA24-6 despite its transcription at different sporulation stages.

Bacillus thuringiensis is the most widely applied biological pesticide used to control insects that affect agriculture and forestry and which transmit human and animal pathogens. During the past decades B. thuringiensis has been the subject of intensive research. These efforts have yielded considerable data about the relationships between the structure, mechanism of action, and genetics of their pesticidal crystal proteins. As a result, a coherent picture of these relationships has emerged. Other studies have focused on the ecological role of the B. thuringiensis crystal proteins and their performance in agricultural and other natural settings. With this knowledge as background and the help of biotechnological tools, researchers are now reporting promising results in the development of more useful toxins, recombinant bacteria, new formulations and transgenic plants that express pesticidal activity, in order to assure that these products are utilized with the best efficiency and benefit. This article is an attempt to integrate all these recent developments in the study of B. thuringiensis into a context of biological control of lepidopteran insect pest of agricultural importance.

Bacillus thuringiensis es el insecticida biológico más aplicado en el mundo y se utiliza para controlar diversos insectos que afectan la agricultura, la actividad forestal y que transmiten patógenos humanos y animales. B. thuringiensis constituyó durante las últimas décadas un tema de investigación intensiva. Estos esfuerzos brindaron datos importantes sobre las relaciones entre la estructura, el mecanismo de acción y la genética de sus proteínas cristalinas pesticidas, y una visión más clara y coherente sobre estas relaciones ha emergido gracias a ellos. Otros estudios se centraron en el rol ecológico de las proteínas cristalinas de B. thuringiensis, su funcionamiento en sistemas agrícolas y en otros sistemas naturales. Teniendo como base todo el conocimiento generado y las herramientas de la biotecnología, los investigadores están ahora divulgando resultados prometedores sobre el desarrollo de toxinas más útiles, bacterias recombinantes, formulaciones nuevas y plantas transgénicas que expresan actividad pesticida, con el objetivo de asegurar que estos productos sean utilizados con un mayor beneficio y eficacia. Este artículo constituye una tentativa de integrar todos estos progresos recientes sobre el estudio de B. thuringiensis en un contexto de control biológico de plagas de insectos lepidópteros de importancia agrícola.