Nodulação e rendimento de soja co-infectada com Bacillus Subtilis e Bradyrhizobium Japonicum / Bradyrhizobium Elkanii

O Bacillus subtilis pode favorecer o desempenho simbiótico do rizóbio, pelos efeitos na inibição de fitopatógenos ou pela exsudação de fitormônios. Com o objetivo de verificar a viabilidade da co-infecção de sementes de soja com Bradyrhizobium e Bacillus foram conduzidos três experimentos, no Paraná, em solos com população estabelecida de Bradyrhizobium, em que as estirpes de Bradyrhizobium SEMIA 5019 e SEMIA 5080 e suas variantes tolerantes aos metabólitos de Bacillus foram co-infectadas com duas estirpes de Bacillus (AP-3 e PRBS-1), ou seus metabólitos. Na safra 1993/94, em Londrina, o tratamento de co-inoculação de Bradyrhizobium com os metabólitos formulados de Bacillus incrementou, significativamente, em relação ao não-inoculado, o número de nódulos (59%, estádio V3), a ocupação dos nódulos pelas estirpes de Bradyrhizobium (76%, R2) e o rendimento de grãos (24%); em Ponta Grossa, esses incrementos foram de 60%, 145% e 22%, respectivamente. Nessa safra, em Londrina, a co-inoculação das variantes tolerantes com os metabólitos de Bacillus também aumentou o rendimento (26%) e N total (17%) dos grãos de soja e incrementos significativos foram constatados, na ocupação dos nódulos, pela co-inoculação das variantes tolerantes com as células de Bacillus (78%). Os resultados obtidos indicam a viabilidade da co-inoculação, em sementes de soja, de metabólitos brutos ou formulados ou, ainda, de células de Bacillus subtilis, para incrementar a contribuição do processo de fixação biológica do nitrogênio.

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.

The Bacillus subtilis bacteriophage SPP1 G39P delivers and activates the G40P DNA helicase upon interacting with the G38P-bound replication origin.

Initiation of Bacillus subtilis bacteriophage SPP1 replication requires the phage-encoded genes 38, 39 and 40 products (G38P, G39P and G40P). G39P, which does not bind DNA, interacts with the replisome organiser, G38P, in the absence of ATP and with the ATP-activated hexameric replication fork helicase, G40P. G38P, which specifically interacts with the phage replication origin (oriL) DNA, does not seem to form a stable complex with G40P in solution. G39P when complexed with G40P-ATP inactivates the single-stranded DNA binding, ATPase and unwinding activities of G40P, and such effects are reversed by increasing amounts of G38P. Unwinding of a forked substrate by G40P-ATP is increased about tenfold by the addition of G38P and G39P to the reaction mixture. The specific protein-protein interactions between oriL-bound G38P and the G39P-G40P-ATPgammaS complex are necessary for helicase delivery to the SPP1 replication origin. Formation of G38P-G39P heterodimers releases G40P-ATPgammaS from the unstable oriL-G38P-G39P-G40P-ATPgammaS intermediate. G40P-ATPgammaS binds to the origin region, the uncomplexed G38P fraction remains bound to oriL, and the G38P-G39P heterodimer is lost from the complex. We demonstrate that G39P is a component of an oligomeric nucleoprotein complex which plays an important role in the initiation of SPP1 replication.

Efeito fungistático de Bacillus thuringiensis e de outras bactérias sobre alguns fungos fitopatogênicos

Quatro isolados bacterianos da rizosfera de Drosera villosa var. villosa (B1, B2, B3, B4) e dois isolados de Bacillus thuringiensis (B5 e B6), sendo B6 produtor da toxina bioinseticida Cry1Ab, foram avaliados quanto à capacidade de inibir os fungos fitopatogênicos Fusarium solani f. sp. phaseoli, Fusarium solani f. sp. glycines, Fusarium oxysporum e Colletotrichum sp. A cepa mais efetiva foi B1 que inibiu o crescimento dos quatro fungos até o 26º dia. B. thuringiensis inibiu o crescimento de três destes, o que indica que possui atividade antifúngica e abre um novo campo de estudo para a utilização do B. thuringiensis.

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.

Screening of Bacillus thuringiensis strains effective against mosquitoes

The objective of this work was to evaluate 210 Bacillus thuringiensis strains against Aedes aegypti and Culex quinquefasciatus larvae to select the most effective. These strains were isolated from different regions of Brazil and are stored in a Bacillus spp. collection at Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia, Brasília, Brazil. The selected strains were characterized by morphological (microscopy), biochemical (SDS-PAGE 10%) and molecular (PCR) methods. Six B. thuringiensis strains were identified as mosquito-toxic after the selective bioassays. None of the strains produced the expected PCR products for detection of cry4, cry11 and cyt1A genes. These results indicate that the activity of mosquitocidal Brazilian strains are not related with Cry4, Cry11 or Cyt proteins, so they could be used as an alternative bioinsecticide against mosquitoes.

Seleção e caracterização de estirpes de Bacillus thuringiensis efetivas no controle da traça-das-crucíferas Plutella xylostella

O objetivo deste trabalho foi selecionar e caracterizar, no Banco de Germoplasma de Bacillus spp., da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária, as estirpes de Bacillus thuringiensis mais tóxicas à Plutella xylostella, por métodos morfológicos, bioquímicos e moleculares. Das 203 estirpes testadas, sete causaram 100% de mortalidade e foram semelhantes à estirpe padrão utilizada, B. thuringiensis subsp. kurstaki. Elas apresentaram proteínas de 130 kDa e 65 kDa, presença de genes cry1 e cry2 e cristais bipiramidais, cubóides e redondos. As estirpes selecionadas oferecem novas perspectivas de controle de P. xylostella.

Effect of Bacillus thuringiensis on microbial functional groups in sorghum rhizosphere

The objective of this work was to assess the effect of two strains of Bacillus thuringiensis var. kurstaki on sorghum rhizosphere microorganisms. The strains were HD1, that produces the bioinsecticidal protein, and 407, that is a mutant non-producer. The strains do not influence microbial population, but reduce plant growth and improve mycorrhizal colonization and free living fixing N2 community.

Induction of systemic resistance in tomato by the autochthonous phylloplane resident Bacillus cereus

The objective of this work was to verify if the induced resistance mechanism is responsible for the capacity of a phylloplane resident bacteria (Bacillus cereus), isolated from healthy tomato plants, to control several diseases of this crop. A strain of Pseudomonas syringae pv. tomato was used as the challenging pathogen. The absence of direct antibiosis of the antagonist against the pathogen, the significant increase in peroxidases activity in tomato plants exposed to the antagonist and then inoculated with the challenging pathogen, as well as the character of the protection, are evidences wich suggest that biocontrol efficiency presented by the antagonist in previous works might be due to induced systemic resistance (ISR).

Study of chromosome rearrangements associated with the trpE26 mutation of Bacillus subtilis.

Chromosome rearrangements involved in the formation of merodiploid strains in the Bacillus subtilis 168-166 system were explained by postulating the existence of intrachromosomal homology regions. This working hypothesis was tested by analysing sequences and restriction patterns of the, as yet uncharacterized, junctions between chromosome segments undergoing rearrangements in parent, 168 trpC2 and 166 trpE26, as well as in derived merodiploid strains. Identification, at the Ia/Ib chromosome junction of both parent strains, of a 1.3 kb segment nearly identical to a segment of prophage SPbeta established the existence of one of the postulated homology sequences. Inspection of relevant junctions revealed that a set of different homology regions, derived from prophage SPbeta, plays a key role in the formation of so-called trpE30, trpE30+, as well as of new class I merodiploids. Analysis of junctions involved in the transfer of the trpE26 mutation, i.e. simultaneous translocation of chromosome segment C and rotation of the terminal relative to the origin moiety of the chromosome, did not confirm the presence of any sequence suitable for homologous recombination. We propose a model involving simultaneous introduction of four donor DNA molecules, each comprising a different relevant junction, and their pairing with the junction regions of the recipient chromosome. The resolution of this structure, resting on homologous recombination, would confer the donor chromosome structure to the recipient, achieving some kind of 'transstamping'. In addition, a rather regular pattern of inverse and direct short sequence repeats in regions flanking the breaking points could be correlated with the initial, X-ray-induced, rearrangement.

Induced-feeding bioassays for detection of Bacillus thuringiensis insecticidal activity against Epilachna paenulata (Coleoptera)

The objective of this work was to establish and test the induced-feeding bioassay in order to detect Bacillus thuringiensis insecticidal activity against Epilachna paenulata (Coleoptera: Coccinellidae). Larvae were induced to swallow high concentrations of spore-crystal suspensions of seven exotic and 30 Argentine B. thuringiensis strains. The great majority of strains showed no toxicity to E. paenulata larvae, and observed mortality was lower than 30%. Induced-feeding bioassay is feasible, and should be used for prospecting strains that produce right combinations of Cry proteins needed to an efficient pest control.

Identificação e caracterização de genes vip e cry coleóptero‑específicos em isolados de Bacillus thuringiensis

O objetivo deste trabalho foi identificar e caracterizar os genes cry3, vip1, vip2 e vip1/vip2 em uma coleção de 1.078 isolados de Bacillus thuringiensis potencialmente tóxicos para larvas de coleópteros. Foram utilizados pares de oligonucleotídeos iniciadores gerais obtidos a partir de regiões conservadas dos genes e do alinhamento de sequências consenso. Posteriormente, os isolados positivos foram caracterizados por meio da técnica de PCR‑RFLP, tendo-se utilizado enzimas de restrição específicas, para identificar novas subclasses de genes nos isolados. Cento e cinquenta e um isolados foram positivos para os genes avaliados, com maior frequência para o gene vip1/vip2 (139 isolados). Pela técnica de PCR‑RFLP, foram observados 14 perfis polimórficos, o que indica a presença de diferentes alelos e, consequentemente, de distintas subclasses desses genes.

Seleção e caracterização de estirpes de Bacillus thuringiensis eficientes contra a Diatraea saccharalis (Lepidoptera: Crambidae)

O objetivo deste trabalho foi selecionar e caracterizar estirpes nativas de Bacillus thuringiensis tóxicas a Diatraea saccharalis (Lepidoptera: Crambidae). Cento e seis estirpes pertencentes ao Banco de Bactérias de Invertebrados, da Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia, foram testadas quanto à toxicidade a D. saccharalis, e, as mais tóxicas, caracterizadas por métodos bioquímicos e moleculares. Das 106 estirpes testadas, 16 causaram 100% de mortalidade em 24 horas. As três estirpes mais tóxicas apresentaram concentração letal média entre 8 e 43 ng cm-2. O perfil proteico das 16 estirpes mostrou a presença de proteínas de 130 e 65 kDa, e a caracterização molecular mostrou a presença dos genes tipo cry1 e cry2: cry1Aa, cry1Ab, cry1Ac e cry2Aa. A concentração letal média de esporos e cristais obtidos a partir de estirpes recombinantes, que expressavam individualmente os genes cry1Aa, cry1Ab, cry1Ac e cry2Aa, variou entre 222 e 610 ng cm-2, valores muito superiores aos das estirpes nativas mais tóxicas, que apresentavam possibilidade de expressão simultânea desses genes. Este resultado é indicativo de que há sinergia entre as toxinas. Há interação entre as toxinas de B. thuringiensis e seus receptores na broca-do-colmo da cana-de-açúcar.

The complete genome sequence of the gram-positive bacterium Bacillus subtilis.

Bacillus subtilis is the best-characterized member of the Gram-positive bacteria. Its genome of 4,214,810 base pairs comprises 4,100 protein-coding genes. Of these protein-coding genes, 53% are represented once, while a quarter of the genome corresponds to several gene families that have been greatly expanded by gene duplication, the largest family containing 77 putative ATP-binding transport proteins. In addition, a large proportion of the genetic capacity is devoted to the utilization of a variety of carbon sources, including many plant-derived molecules. The identification of five signal peptidase genes, as well as several genes for components of the secretion apparatus, is important given the capacity of Bacillus strains to secrete large amounts of industrially important enzymes. Many of the genes are involved in the synthesis of secondary metabolites, including antibiotics, that are more typically associated with Streptomyces species. The genome contains at least ten prophages or remnants of prophages, indicating that bacteriophage infection has played an important evolutionary role in horizontal gene transfer, in particular in the propagation of bacterial pathogenesis.

Interação de proteínas Cry1 e Vip3A de Bacillus thuringiensis para controle de lepidópteros-praga

O objetivo deste trabalho foi avaliar a suscetibilidade das lagartas Anticarsia gemmatalis (Lepidoptera: Erebidae) e Chrysodeixis includens (Lepidoptera: Noctuidae) às proteínas Cry1 e Vip3A, bem como determinar se há a interação entre essas proteínas no controle das duas espécies. Bioensaios com as proteínas isoladas e em combinações foram realizados, e as concentrações letais CL50 e CL90 foram estimadas para cada condição. As proteínas Cry1Aa, Cry1Ac e Vip3Af foram as mais efetivas no controle de A. gemmatalis, enquanto Cry1Ac, Vip3Aa e Vip3Af foram mais efetivas no de C. includens. As proteínas Cry1Ac e Cry1Ca causaram maior inibição do desenvolvimento das larvas sobreviventes à CL50, em ambas as espécies. Combinações entre Vip3A e Cry1 apresentam efeito sinérgico no controle das espécies e a combinação Vip3Aa+Cry1Ea destaca-se no controle de A. gemmatalis e C. includens. Essas proteínas combinadas são promissoras na construção de plantas piramidadas, para o controle simultâneo das pragas.