Osmolarity effects on observed insect cell size after baculovirus infection are avoided using growth medium for sample dilution

Rates of cell size increase are an important measure of success during the baculovirus infection process. Batch and fed batch cultures sustain large fluctuations in osmolarity that can affect the measured cell volume if this parameter is not considered during the sizing protocol. Where osmolarity differences between the sizing diluent and the culture broth exist, biased measurements of size are obtained as a result of the cell osmometer response. Spodoptera frugiperda (Sf9) cells are highly sensitive to volume change when subjected to a change in osmolarity. Use of the modified protocol with culture supernatants for sample dilution prior to sizing removed the observed error during measurement.

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

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.

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.

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.

Manejo de lepidópteros-praga na cultura do milho com o evento Bt piramidado Cry1A.105 e Cry2Ab2

O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficácia do evento piramidado (MON 89034), que expressa as proteínas Cry1A.105 e Cry2Ab2, no controle dos principais lepidópteros-praga da cultura do milho no Brasil, Spodoptera frugiperda, Helicoverpa spp. e Diatraea saccharalis. Os ensaios foram conduzidos em quatro regiões do país, com o híbrido DKB 390, submetido a seis tratamentos: híbrido com o evento piramidado, híbrido com o evento que expressa apenas a proteína Cry1A(b) (MON 810) e híbrido convencional (não Bt), todos com e sem manejo integrado de S. frugiperda. Para o evento piramidado, não foi necessário o controle químico em nenhum dos locais avaliados. Diferenças significativas foram observadas entre os tratamentos quanto aos danos e à presença de lagartas. Em geral, essas variáveis foram mais baixas no híbrido com o evento piramidado e mais altas no híbrido convencional, sem controle químico. Sob alta infestação, o controle químico reduziu os danos causados por S. frugiperda e D. saccharalis, tanto no evento que expressa apenas uma proteína, como no híbrido convencional. Com base nos danos causados pelos insetos, o evento piramidado Cry1A.105 e Cry2Ab2 é eficiente no controle dos principais lepidópteros-pragas do milho no Brasil.

Identification of parasitoid species using PCR amplification and restriction enzyme digestion

Spodoptera frugiperda is a pest of great economic importance in the Americas. It is attacked by several species of parasitoids, which act as biological control agents. Parasitoids are morphologically identifiable as adults, but not as larvae. Laboratory rearing conditions are not always optimal to rear out parasitic wasps from S. frugiperda larvae collected from wild populations, and it frequently happens that parasitoids do not complete their life cycle and stop developing at the larval stage. Therefore, we explored ways to identify parasitoid larvae using molecular techniques. Sequencing is one possible technique, yet it is expensive. Here we present an alternate, cheaper way of identifying seven species of parasitoids (Cotesia marginiventris, Campoletis sonorensis, Pristomerus spinator, Chelonus insularis, Chelonus cautus, Eiphosoma vitticolle and Meteorus laphygmae) using PCR amplification of COI gene followed by a digestion with a combination of four restriction endonucleases. Each species was found to exhibit a specific pattern when the amplification product was run on an agarose gel. Identifying larvae revealed that conclusions on species composition of a population of parasitic wasps can be biased if only the emerging adults are taken into account.

Relação entre toxicidade de proteínas Vip3Aa e sua capacidade de ligação a receptores intestinais de lepidópteros-praga

Resumo:O objetivo deste trabalho foi avaliar a toxicidade de novas proteínas Vip3Aa e sua capacidade de ligação a vesículas de membrana da microvilosidade apical (VMMA) do intestino de lagartas neonatas de Spodoptera frugiperda, Anticarsia gemmatalise Heliothis virescens. Proteínas expressas pelos genes vip3Aa42 e vip3Aa43 mostraram-se tóxicas a S. frugiperda (CL50 de 78,2 e 113 ng cm-2, respectivamente) e A. gemmatalis(CL50 de 239,2 e 57,5 ng cm-2, respectivamente), e pouco tóxicas a H. virescens (CL50>5.000 ng cm-2). Os ensaios de ligação às VMMA mostraram que as proteínas unem-se de forma efetiva aos receptores nas vesículas das espécies avaliadas, mas essa capacidade de ligação somente é efetiva na ativação da toxicidade para as populações avaliadas de S. frugiperdae A. gemmatalis.