The kinetics of baculovirus adsorption to insect cells in suspension culture

The influence of various culture parameters on the attachment of a recombinant baculovirus to suspended insect cells was examined under normal culture conditions. These parameters included cell density, multiplicity of infection, and composition of the cell growth medium. It was found that the fractional rate of virus attachment was independent of the multiplicity of infection but dependent on the cell density. A first order mathematical model was used to simulate the adsorption kinetics and predict the efficiency of virus attachment under the various culture conditions. This calculated efficiency of virus attachment was observed to decrease at high cell densities, which was attributed to cell clumping. It was also observed that virus attachment was more efficient in Sf900II serum free medium than it was in IPL-41 serum-supplemented medium. This effect was attributed to the protein in serum which may coat the cells and so inhibit adsorption. A general discussion relating the observations made in-these experiments to the kinetics of recombinant baculovirus adsorption to suspended insect cells is presented.

Kinetics of baculovirus replication and release using real-time quantitative polymerase chain reaction

The study of viral-based processes is hampered by (a) their complex, transient nature, (b) the instability of products, and (c) the lack of accurate diagnostic assays. Here, we describe the use of real-time quantitative polymerase chain reaction to characterize baculoviral infection. Baculovirus DNA content doubles every 1.7 h from 6 h post-infection until replication is halted at the onset of budding. No dynamic equilibrium exists between replication and release, and the kinetics are independent of the cell density at the time of infection. No more than 16% of the intracellular virus copies bud from the cell. (C) 2002 John Wiley & Sons, Inc. Biotechnol Bioeng 77: 476-480, 2002; DOI 10.1002/bit.10126.

Indirect effect of neem oil on Podisus nigrispinus (Hemiptera, Pentatomidae): biology and predatory capacity

This study evaluated the effects on the development and predatory capacity of Podisus nigrispinus fed on Spodoptera frugiperda that have ingested different concentrations of neem oil. The predatory capacity of Podisus nigrispinus was assessed, separating nymphs (fourth instar) and adults (males and females). The treatments consisted of S. frugiperda larvae reared in neem oil aqueous solutions (0.077, 0.359 and 0.599%), deltamethrin EC 25 (0.100%) and control arranged in a completely randomized design, with ten replicates. Insects were offered three larval densities (one, three and six), in the third or fourth instars. The predated larvae were examined at 24 and 48 hours after the beginning of the experiment. Biological parameters of Podisus nigrispinus were evaluated in groups of ten second-instar nymphs transferred to pots, in five replicates. Insects were offered 2-6 third and/or fourth-instar larvae reared in the same neem oil concentrations in a completely randomized design. The following parameters were evaluated: duration of each nymph stage (days), nymph mortality (%), weight of fifth-instar nymphs (mg), sex ratio, weight of males and females (mg) and longevity of unfed adults (days). The predatory capacity of nymphs and adults of Podisus nigrispinus was influenced by the neem oil at the concentrations of 0.359% and 0.599% in the highest density. The concentration of 0.359% lengthened the nymphal stage and the concentration of 0.599% reduced the weight of males.

Production optimization of rotavirus-like particles: a system biology approach

Dissertation presented to obtain a Ph.D. degree in Engineering and Technology Sciences, Systems Biology at the Instituto de Tecnologia Química e Biológica, Universidade Nova de Lisboa

Exigências térmicas para o desenvolvimento de Palmistichus elaeisis (Hymenoptera, Eulophidae) em pupas de cinco espécies de lepidópteros

The thermal requirements of Palmistichus elaeisis Delvare & LaSalle, 1993 were determined by rearing this pupal parasitoid in the following lepidopteran hosts: Diatraea saccharalis (Fabricius, 1794) (Crambidae), Anticarsia gemmatalis (Hübner, 1818), Heliothis virescens (Fabricius, 1777), Spodoptera frugiperda (J.E. Smith, 1797) (Noctuidae) and Thyrinteina arnobia (Stoll, 1782) (Geometridae). The experiment was set in laboratory conditions (temperatures between 18ºC and 30ºC, RH=70 ± 10% and 14-hour photoperiod). The life cycle (egg-adult) ranged from 40.4 ± 0.63 days (18ºC, H. virescens) to 18.1 ± 0.13 days (28ºC, D. saccharalis). The thermal constant of the egg-adult period ranged from 353.1 (D. saccharalis) to 407.7 degree-days (S. frugiperda). The lowest thermal threshold ranged from 5.0ºC (A. gemmatalis) to 7.5ºC (D. saccharalis). At 30ºC, all prepupae died. These results suggest that P. elaeisis can be reared in laboratory on all the hosts tested.

In vivo binding of the Cry11Bb toxin of Bacillus thuringiensis subsp. medellin to the midgut of mosquito larvae (Diptera: Culicidae)

Bacillus thuringiensis subsp. medellin produces numerous proteins among which 94 kDa known as Cry11Bb, has mosquitocidal activity. The mode of action of the Cry11 proteins has been described as similar to those of the Cry1 toxins, nevertheless, the mechanism of action is still not clear. In this study we investigated the in vivo binding of the Cry11Bb toxin to the midgut of the insect species Anopheles albimanus, Aedes aegypti, and Culex quinquefasciatus by immunohistochemical analysis. Spodoptera frugiperda was included as negative control. The Cry11Bb protein was detected on the apical microvilli of the midgut epithelial cells, mostly on the posterior midgut and gastric caeca of the three mosquito species. Additionally, the toxin was detected in the Malpighian tubules of An. albimanus, Ae. aegypti, Cx. quinquefasciatus, and in the basal membrane of the epithelial cells of Ae. aegypti midgut. No toxin accumulation was observed in the peritrophic membrane of any of the mosquito species studied. These results confirm that the primary site of action of the Cry11 toxins is the apical membrane of the midgut epithelial cells of mosquito larvae.

Desenvolvimento dos estágios imaturos de Palmistichus elaeisis Delvare & LaSalle (Hymenoptera, Eulophidae) em pupas de Lepidoptera

Palmistichus elaeisis Delvare & LaSalle, 1993 é um endoparasitóide coletado de pupas de Sabulodes sp. (Lepidoptera, Geometridae). Os estágios imaturos deste parasitóide foram estudados em laboratório (25 ± 1ºC; 70 ± 10% UR; fotofase 14 h) em pupas dos seguintes lepidópteros: Diatraea saccharalis (Fabricius, 1794) (Crambidae), Anticarsia gemmatalis Hübner, 1818, Heliothis virescens (Fabricius, 1781), Spodoptera frugiperda (J. E. Smith, 1797) (Noctuidae) e Thyrinteina arnobia (Stoll, 1782) (Geometridae). Observou-se que os ovos e as larvas de 1º ínstar são hialinas e himenopteriformes; as larvas dos 2º, 3º e 4º ínstares são esbranquiçadas e 12 segmentadas. A espécie de hospedeiro não influenciou o número de ínstares.

Does the aggressiveness of the prey modify the attack behavior of the predator Supputius cincticeps (Stål) (Hemiptera, Pentatomidae)?

Does the aggressiveness of the prey modify the attack behavior of the predator Supputius cincticeps (Stål) (Hemiptera, Pentatomidae)? The stink bug Supputius cincticeps (Stål) (Hemiptera, Pentatomidae) is a predator found in several Brazilian regions, which possesses desirable attributes as a natural control agent and in biological control programs. The aim of this study was to test if the attack behavior and predation success of S. cincticeps were affected by prey species. Larvae of Tenebrio molitor (L.) (Coleoptera, Tenebrionidae), Spodoptera frugiperda (J. E. Smith) (Lepidoptera, Noctuidae), and Thyrinteina arnobia (Stoll) (Lepidoptera, Geometridae) were offered to S. cincticeps in laboratory bioassays where predatory attack and prey defensive behaviors were observed for 2-hour periods. The attack behavior of S. cincticeps changed with the prey species offered. More than 25% of T. molitor and S. frugiperda larvae were immediately attacked, but T. arnobia was not immediately attacked by S. cincticeps. Successful attack (i.e., successful insertion of the predator stylets into the prey) depends on the region of the body attacked, with a greater proportion of successful attacks in the anterior than in the median or posterior regions. Larvae of T. arnobia and S. frugiperda displayed a sequence of abrupt head and body movements in response to S. cincticeps attack. Attempts of predation were more successful on T. molitor and S. frugiperda than on T. arnobia. Information about the differential attack behavior of S. cincticeps on different prey species is important for designing successful biological control programs using this hemipteran predator.

Novo isolado de Bacillus thuringiensis efetivo contra a lagarta-do-cartucho

Com o objetivo de encontrar princípios ativos que possam ser usados no controle da lagarta-do-cartucho, Spodoptera frugiperda (Smith, 1797), foram testados 205 isolados de Bacillus, provenientes de diferentes regiões brasileiras, contra larvas deste inseto. Apenas um isolado de B. thuringiensis subsp. kurstaki, denominado S93, causou 100% de mortalidade. A CL50 da mistura esporos-cristais do isolado S93 para larvas de 3º estádio de S. frugiperda foi de 37,0 ng/mL, enquanto a da estirpe HD-1 de B. thuringiensis subsp. kurstaki isolada do produto Dipel foi de 177,73 mg/mL, demonstrando ser o novo isolado muito mais tóxico contra a lagarta-do-cartucho do que HD-1-Dipel.

Estirpes de Bacillus thuringiensis efetivas contra insetos das ordens Lepidoptera, Coleoptera e Diptera

O objetivo deste trabalho foi selecionar entre 300 estirpes de Bacillus thuringiensis as efetivas simultaneamente contra larvas de Spodoptera frugiperda J.E. Smith e Anticarsia gemmatalis Hübner (Lepidoptera: Noctuidae), Anthonomus grandis Boheman (Coleoptera: Curculionidae), Aedes aegypti Linnaeus e Culex quinquefasciatus Say (Diptera: Culicidae). Foram selecionadas duas estirpes de B. thuringiensis, denominadas S234 e S997, que apresentaram atividade contra as três ordens de insetos. As estirpes foram caracterizadas por métodos morfológicos, bioquímicos e moleculares. As mesmas apresentaram duas proteínas principais de 130 e 65 kDa, produtos de reação em cadeia da polimerase de tamanho esperado para a detecção dos genes cry1Aa, cry1Ab, cry1Ac, cry1B e cry2 e cristais bipiramidais, cubóides e esféricos.

Relação entre a lagarta-do-cartucho e seus agentes de controle biológico natural na produção de milho

Este trabalho teve como objetivo quantificar as perdas na cultura do milho BRS 3123 decorrentes do ataque da lagarta-do-cartucho (Spodoptera frugiperda), na ausência e presença de seus inimigos naturais. Aos 15 dias depois da emergência da planta, foi realizada uma infestação artificial da praga (uma postura por metro quadrado). As lagartas alimentaram-se da planta, sem a interferência de seus inimigos naturais, pela utilização de uma gaiola de proteção (inicial, de dois dias depois da infestação, até uma proteção máxima de 16 dias). O dano da praga, determinado por uma escala de notas de 0 (plantas sem dano) a 5 (plantas mortas), foi em média de 4,01, 1,39, 1,09 e 0,93 para o período de proteção da praga de 16, 6, 4 e 2 dias, respectivamente. Na ausência de agentes de controle biológico, o ataque da praga ocasionou perdas na produção de matéria seca de 47,27% e perdas no rendimento de grãos de 54,49%. Os resultados evidenciaram a importância dos inimigos naturais na supressão de lagartas de S. frugiperda na cultura de milho.

Molecular characterization and pathogenicity of isolates of Beauveria spp. to fall armyworm

The objective of this work was to evaluate the pathogenicity of 24 Beauveria isolates to Spodoptera frugiperda larvae, and characterize them molecularly through rDNA-ITS sequencing and RAPD markers. Sequencing of rDNA-ITS fragments of 570 bp allowed the identification of isolates as B. bassiana or B. brongniarti by sequence comparison to GenBank. Sixty seven polymorphic RAPD fragments were capable to differentiate 20 among 24 Beauveria isolates, grouping them according to the derived host insect and to pathogenicity against maize fall armyworm larvae. Three RAPD markers were highly associated to the pathogenicity against S. frugiperda, explaining up to 67% of the phenotypic variation. Besides identification and molecular characterization of Beauveria isolates, ITS sequence and RAPD markers proved to be very useful in selecting the isolates potentially effective against S. frugiperda larvae and in monitoring field release of these microorganisms in biocontrol programs.

Respostas da lagarta‑do‑cartucho a milho geneticamente modificado expressando a toxina Cry 1A(b)

O objetivo deste trabalho foi avaliar parâmetros biológicos da lagarta-do-cartucho do milho (Spodoptera frugiperda), alimentada com híbridos de milho Bt, que expressam a toxina Cry 1A(b), e com seus respectivos isogênicos não Bt. Os experimentos foram realizados no laboratório da Embrapa Milho e Sorgo, em Sete Lagoas, MG. Os parâmetros avaliados foram: sobrevivência de larvas após 48 horas, sobrevivência da fase larval e pré-imaginal, biomassa de larvas aos 14 dias de idade, biomassa de pupas, período de desenvolvimento larval, e não preferência alimentar de larvas do primeiro ínstar. Larvas de S. frugiperda apresentam menor sobrevivência nas primeiras 48 horas de alimentação e durante toda a fase larval, na maioria dos híbridos de milho Bt, em comparação ao milho não Bt. A biomassa de larvas e pupas foi sempre menor no milho Bt, e o período larval e o pré-imaginal, maior. Houve interação entre a toxina Cry 1A(b) e a base genética dos híbridos transgênicos, quanto à sobrevivência e à biomassa larval. Larvas recém-eclodidas de S. frugiperda apresentam preferência pela alimentação em milho não Bt.

Avaliação de tecnologias de refúgio no cultivo de milho transgênico

O objetivo deste trabalho foi comparar o uso de refúgio tradicional em áreas separadas com a tecnologia alternativa de refúgio pela mistura de sementes não transgênicas no saco ("refuge in the bag" - RIB) em diferentes proporções. Foram utilizados os híbridos comerciais transgênicos AG 7000YG e DKB 390YG com refúgios plantados com as respectivas cultivares convencionais. Avaliaram-se sete tratamentos: RIB com quatro proporções de mistura de sementes não transgênicas (2,5, 5,0, 7,5 e 10%) no saco; refúgio tradicional, com 10% da área plantada exclusivamente com cultivar não transgênica; e área totalmente cultivada com plantas transgênicas ou totalmente com plantas não transgênicas. O híbrido DKB 390YG foi o mais produtivo. Para este híbrido, não foram observadas diferenças de produtividade entre os tratamentos, com exceção do controle inteiramente convencional, que produziu menos. Com o híbrido AG 7000YG, a tecnologia RIB com proporções de 5,0 e 7,5% de sementes não transgênicas apresentou as maiores produtividades, significativamente superiores às do refúgio tradicional, que não diferiu do controle convencional. Nos tratamentos RIB, as diferenças nas intensidades de dano por Spodoptera frugiperda não se refletiram em diferenças na produtividade. O refúgio no saco é alternativa viável para substituir o método de refúgio utilizado atualmente.

Caracterização do gene vip3A e toxicidade da proteína Vip3Aa50 à lagarta-do-cartucho e à lagarta-da-soja

O objetivo deste trabalho foi caracterizar o gene vip3A de Bacillus thuringiensis e verificar a toxicidade da proteína Vip3Aa50 a larvas da lagarta-do-cartucho (Spodoptera frugiperda) e da lagarta-da-soja (Anticarsia gemmatalis). O gene vip3A foi amplificado por PCR, com iniciadores específicos, e gerou um fragmento de 2.370 pb. Esse fragmento foi clonado em vetor pGEM-T Easy e, em seguida, sequenciado, subclonado em vetor de expressão pET-28a (+) e inserido em células de Escherichia coli BL21 (DE3). A expressão da proteína Vip3Aa50 foi induzida por isopropil-β-D-1-tiogalactopiranosídeo (IPTG), visualizada em SDS-PAGE e detectada por "Western blot". Os ensaios de toxicidade revelaram alta atividade da proteína Vip3Aa50 contra as larvas neonatas da lagarta-da-soja e da lagarta-do-cartucho, com CL50 de 20,3 e 79,6 ng cm-2, respectivamente. O gene vip3Aa50 é um novo gene da classe vip3A.