Produção da toxina Cry1Ac e preferência para alimentação e oviposição de Alabama argillacea em algodão Bt sob estresse hídrico

O objetivo deste trabalho foi avaliar a produção da toxina Cry1Ac de Bacillus thuringiensis (Bt) em plantas de algodão geneticamente modificado (algodão Bt), e a preferência para alimentação e oviposição de Alabama argillacea confinada em algodão Bt e não Bt sob estresse hídrico. As variedades de algodão Bt - Acala 90B e NuOpal - e não Bt - Acala 90 e DeltaOpal - foram cultivadas em microparcelas, com e sem estresse hídrico. A produção de toxina foi avaliada em folhas e partes reprodutivas das variedades de algodão Bt. Para o teste de escolha para oviposição, mariposas de A. argillacea foram liberadas em telado que continha as quatro variedades do algodão. Após 72 horas, o número de ovos foi quantificado. Para a preferência de alimentação, foram avaliadas lagartas com três e 10 dias de idade. A produção da toxina Cry1Ac foi superior nas folhas da parte apical das plantas, das duas variedades sob estresse hídrico, e similar nas brácteas e cascas de maçãs. Lagartas e mariposas de A. argillacea não diferenciam algodão Bt e não Bt na escolha quanto à alimentação e à oviposição, respectivamente. Entretanto, as mariposas preferem ovipositar em plantas sem estresse hídrico.

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.

Parâmetros biológicos da lagarta falsa-medideira em cultivares de algodoeiro com as proteínas Cry1Ac e Cry1F

O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos de cultivares transgênicas de algodoeiro que expressam as proteínas Cry1Ac e Cry1F, nos parâmetros biológicos da lagarta falsa-medideira (Chrysodeixis includens). Lagartas neonatas foram alimentadas durante toda a fase larval com folhas de cultivares transgênicas e de suas isolinhas convencionais. Na cultivar Nuopal (Bollgard I) (Cry1Ac), 62% das lagartas sobreviveram e se transformaram em pupas normais. A cultivar FM 975 (WideStrike) (Cry1Ac e Cry1F) é letal para lagartas de primeiro instar, com 100% de mortalidade.

Toxicidade e capacidade de ligação de proteínas Cry1 a receptores intestinais de Helicoverpa armigera (Lepidoptera: Noctuidae)

Resumo: O objetivo deste trabalho foi avaliar a toxicidade e a capacidade de ligação das proteínas Cry1Aa, Cry1Ab, Cry1Ac e Cry1Ca, de Bacillus thuringiensis, a receptores intestinais de Helicoverpa armigera. Realizou-se análise de ligação das proteínas ativadas às vesículas de membrana da microvilosidade apical (VMMA) do intestino médio deH. armigera, além de ensaios de competição heteróloga para avaliar sua capacidade de ligação. Cry1Ac destacou-se como a proteína mais tóxica, seguida por Cry1Ab e Cry1Aa. A proteína Cry1Ca não foi tóxica às lagartas e, portanto, não foi possível determinar os seus parâmetros de toxicidade CL50 e CL90. As proteínas Cry1Aa, Cry1Ab e Cry1Ac são capazes de se ligar a um mesmo receptor nas membranas intestinais, o que aumenta o risco do desenvolvimento de resistência cruzada. Portanto, a utilização conjunta dessas proteínas deve ser evitada.

Efecto del fotoperiodo en la terminación de la diapausa de larvas de los taladros del maíz, Sesamia nonagrioides y Ostrinia nubilalis, desarrolladas en distintas variedades de maíz transgénico y sus isogénicas correspondientes

La creciente implantación de maíz transgénico en España está ocasionando cambios importantes en las poblaciones de taladros de maíz y en su ecofisiología, cambios que están por estudiar. En el evento de maíz transgénico Bt 176, hoy en día no autorizado, la concentración de proteína de Bacillus thuringiensis decrecía en el maíz senescente de forma que en otoño se podían encontrar en campos con este evento alguna larva de taladros. La implantación de maíz con el evento MON 810 sugirió la posibilidad de estudiar la posible supervivencia de larvas en maíz senescente y algunos aspectos de la diapausa de estas larvas. Para ello se infestaron 6 variedades de maíz, una con el evento Bt 176, dos con el evento MON 810 y las tres isogénicas correspondientes, con larvas neonatas de Sesamia nonagrioides (Lefébvre), confiando en una infestación natural de Ostrinia nubilalis (Hübner). Las larvas de S. nonagrioides recogidas en el evento Bt176 suponían el 14% del total de larvas de esta especie muestreadas, mientras que las de O. nubilalis recogidas en el maíz Bt suponían un 25% del total de esta especie. Sin embargo en las variedades con el evento MON 810 apenas se recogieron un 0,25% y un 1,9% de larvas de S. nonagrioides y O. nubilalis respectivamente. Las larvas recogidas en el evento Bt 176 no mostraron diferencias en su intensidad de diapausa con las recogidas en las isogénicas correspondientes. El efecto del fotoperiodo en la terminación de la diapausa fue diferente en ambas especies: mientras que el fotoperiodo largo aceleraba la terminación de diapausa en S. nonagrioides pero no en O. nubilalis pareciendo tener un efecto más pronunciado la oscuridad completa. El parasitismo por parte de Lydella thompsoni (Herting) fue del 5% para el total de larvas de O. nubilalis mientras que para el total de larvas de S. nonagrioides fue del 0,4% lo que indica la preferencia de esta taquínido por el pirálido.

Pressurização da calda de pulverização na viabilidade de microrganismos entomopatogênicos

Avaliou-se a influência da pressurização da calda de pulverização na viabilidade dos seguintes microrganismos entomopatogênicos: o fungo Metarhizium anisopliae, a bactéria Bacillus thuringiensis var. kurstaki, o nucleopoliedrovirus de Anticarsia gemmatalis (AgMNPV) e o nematóide Steinernema glaseri. Utilizou-se do sistema hidráulico de um pulverizador, sem filtros, equipado com ponta de pulverização de jato cônico JA-2. O delineamento experimental adotado foi o inteiramente casualizado, com sete tratamentos: pressurização da calda em 172; 345; 517; 689; 1.034 e 1.379 MPa, e a testemunha (calda não submetida à pressurização). A avaliação da viabilidade de M. anisopliae foi realizada por meio da porcentagem de germinação dos conídios. Para B. thuringiensis, foi considerado o número de colônias. A eficácia do AgMNPV foi estimada indiretamente, pela mortalidade causada às lagartas de A. gemmatalis no início do terceiro instar, alimentadas com dieta artificial impregnada com suspensão viral. No caso do S. glaseri, foi calculada a porcentagem de indivíduos vivos em lâmina de Peters. Conclui-se que se podem pulverizar os entomopatógenos M. anisopliae, B. thuringiensis, AgMNPV e S. glaseri, até a pressão de 1.379 MPa, sem que haja perda na viabilidade desses organismos utilizados como agentes de controle biológico.

Utilización de medios de cultivos líquidos para la obtención de blastoesporas y conidias de Beauveria bassiana (BALS.) Vuillemin ( Deuteromycotina: Hyphomecetes) resistentes a condiciones ambientales

Tesis (Maestría en Ciencias con Especialidad en Microbiología) UANL

Rôle des facteurs physico-chimiques du micro-environnement intestinal et des boucles inter-hélicales du Domaine I dans l’activité de la toxine insecticide Cry9Ca du bacille de Thuringe

Une fois ingérées par un insecte sensible, les toxines insecticides du bacille de Thuringe doivent être activées par les protéases intestinales de cet insecte. Leur premier domaine, un ensemble de sept hélices-α amphipathiques, est responsable de leur insertion dans la membrane luminale de certaines cellules de l’intestin médian, ce qui crée des pores peu sélectifs. La toxicité et la capacité à former des pores d’une telle toxine, la Cry9Ca, de ses mutants simples R164A et R164K et d’un fragment de 55 kDa résultant d’un clivage protéolytique au niveau de son résidu 164 ont été étudiées à l’aide d’une combinaison de modélisation par homologie, de bioessais, d’expériences de gonflement osmotique avec des vésicules de membrane en bordure en brosse de larves de sphinx du tabac et de mesures électrophysiologiques sur des intestins isolés. Ni les mutations simples ni le clivage protéolytique n’ont altéré la toxicité de la Cry9Ca. Dans une solution à faible force ionique, toutefois, la formation des pores dépend fortement du pH : une augmentation de celui-ci de 6,5 à 10,5 a entraîné une baisse irrégulière et par étapes successives de la perméabilité membranaire. Les quatre préparations de toxine ont néanmoins dépolarisé la membrane apicale d’intestins médians fraîchement isolés baignant dans une solution contenant 122 mM de KCl à pH 10,5. L’activité de la Cry9Ca, et des mutants R164A et R164K, a été grandement stimulée lorsque les expériences ont été effectuées en présence de suc intestinal, de lipides extraits d’un volume équivalent de suc intestinal ou d’un cocktail d’inhibiteurs de protéases solubles dans l’eau. De plus, le rôle des boucles inter-hélicales du Domaine I lors de l’insertion dans la membrane a été étudié avec des mutants doubles de la Cry9Ca dont les mutations introduisaient, neutralisaient ou renversaient une charge électrique. À l’exception de trois d’entres eux, tous ces mutants ont conservé une toxicité et une capacité à former des pores comparables à celles de la toxine parentale. L’ensemble de ces résultats suggère que le micro-environnement de l’intestin médian contribue à minimiser l’influence des charges de surface portées par les résidus des boucles inter-hélicales du Domaine I sur la capacité des toxines du bacille de Thuringe à former des pores. Il indique aussi que, d’une part, selon le site de clivage et les conditions expérimentales utilisées, des protéolyses supplémentaires de la toxine Cry9Ca activée peuvent soit stimuler, soit nuire à son activité et que, d’autre part, le suc intestinal du sphinx du tabac contient probablement un inhibiteur de protéases qui pourrait jouer un rôle important dans l’activité des toxines du bacille de Thuringe.

Importance de l'hélice a[alpha]4 et des boucles inter-hélicales du domaine I dans le mécanisme de formation de pores par la toxine Cry1Aa du bacille de Thuringe

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Propriétés électrophysiologiques des canaux ioniques formés par la toxine nématicide Cry5Ba du bacille de Thuringe dans les bicouches lipidiques planes

Les toxines Cry sont des protéines synthétisées sous forme de cristaux par la bactérie bacille de Thuringe pendant la sporulation. Elles sont largement utilisées comme agents de lutte biologique, car elles sont toxiques envers plusieurs espèces d’invertébrées, y compris les nématodes. Les toxines Cry5B sont actives contre certaines espèces de nématodes parasites, y compris Ankylostoma ceylanicum un parasite qui infeste le système gastro-intestinal des humains. Jusqu’au présent, le mode d’action des toxines Cry nématicides reste grandement inconnu, sauf que leurs récepteurs spécifiques sont des glycolipides et qu’elles causent des dommages importants aux cellules intestinales. Dans cette étude, on démontre pour la première fois que la toxine nématicide Cry5Ba, membre de la famille des toxines à trois domaines et produite par la bactérie bacille de Thuringe, forme des pores dans les bicouches lipidiques planes en absence de récepteurs. Les pores formés par cette toxine sont de sélectivité cationique, à pH acide ou alcalin. Les conductances des pores formés sous conditions symétriques de 150 mM de KCl varient entre 17 et 330 pS, à pH 6.0 et 9.0. Les niveaux des conductances les plus fréquemment observés diffèrent les uns des autres par environ 17 à 18 pS, ce qui est compatible avec l’existence d’arrangement d’un nombre différent de pores élémentaires similaires, activés de façon synchronisée, ou avec la présence d’oligomères de tailles variables et de différents diamètres de pores.

Mode d’action moléculaire de la toxine anti-tumorale : PS1Aa2 du bacille de Thuringe

Les parasporines sont des toxines Cry du bacille de Thuringe actives contre des cellules tumorales. Ce travail montre que la parasporine PS1Aa2 (Cry31Aa2) forme des pores dans des membranes artificielles, comme de nombreuses toxines Cry. Ceux-ci ont plusieurs niveaux de conductance dont les plus fréquents étaient de 11, 16 et 21 pS dans une solution de 150 mM KCl. Nos résultats de microspectrofluorométrie avec la sonde Fura-2 montrent que la présence de la PS1Aa2 peut produire des augmentations du calcium intracellulaire, la plupart du temps sous la forme d’oscillations calciques et parfois des augmentations soutenues. Ces réponses ont été observées en présence et en absence de calcium extracellulaire, dans les lignées tumorales HeLa et HepG2 et dans la lignée non tumorale HEK 293. Bien que quelques études aient montré que le calcium semble intervenir dans leur mode d’action, de telles oscillations calciques n’ont jamais été décrites auparavant pour des toxines Cry. Les expériences ont dû être faites à des concentrations beaucoup plus élevées de toxine que prévues sur la base des résultats publiés de cytotoxicité. Malgré la présence des fragments identifiés auparavant comme actifs, sa faible efficacité semble liée à la présence d’ADN dans les préparations qui entraîne la précipitation de la protéine. Les travaux futurs sur cette toxine seraient donc grandement facilités par une amélioration de sa méthode de préparation.

Wirkung von Ernterückständen transgener Pflanzen auf die mikrobielle C- und N-Transformation in landwirtschaftlich genutzten Böden am Beispiel von Bt-Mais

In der vorliegenden Arbeit ging es um die Erarbeitung, Anwendung und Beurteilung von quantitativen Analysenverfahren / Methoden für ein Monitoring von durch Bt-Mais verursachbaren Umwelteffekten im Boden. Die Ausgangsthese besagte, dass sich transgene Maisstreu beim mikrobiellen Abbau anders verhält als konventionelle. Bezugnehmend auf die These wurden zwei Freilandversuche (Freilandmikrokosmenmethode nach Raubuch 1997 über 2 Jahre, Quantifizierung des Maisstreuabbaus mit Hilfe kleiner Bodensäulen über 1 Jahr) und zwei Inkubationsversuche im Labor (INK bei drei verschiedenen Temperaturen über 49 Tage und INK mit verschiedenen landwirtschaftlich genutzten Böden über 49 Tage mit jeweils kontinuierlicher Respirationsratenermittlung nach Isermeyer 1952) sowie Inhaltsstoffbestimmungen der Maisstreu durchgeführt. Für alle Untersuchungen wurde Streu der vier Maissorten Novelis (transgen, Monsanto 810), Nobilis (Isolinie von Novelis), Valmont (transgen, Bt 176, Fa. Syngenta) und Prelude (Isolinie von Valmont) eingesetzt. Nach Beendigung der Laborversuche sowie des Freilandversuches nach der Freilandmikrokosmenmethode wurden mikrobielle Messgrößen wie Adenylategehalt, Ergosterolgehalt, Cmik- und Nmik-Gehalt am Boden-Streu-Gemisch bestimmt. Der Einsatz der Isotopentechnik (Bestimmung von 13C/12C an gemahlenem Boden-Streu-Gemisch bzw. gefriergetrocknetem K2SO4 als Extrakt aus dem Boden-Streu-Gemisch) ermöglichte eine genaue Quantifizierung der abgebauten Maisstreu und brachte dadurch Aufschluss über das Abbauverhalten verschiedener Maissorten. Bezüglich der Ermittlung der mikrobiellen Messgrößen ergab sich für die transgene Sorte Novelis* stets eine durchschnittlich geringere pilzliche Biomasse. Langfristig ergaben sich bei der Kohlenstoff- und Stickstoffdynamik keine Trends hinsichtlich transgener bzw. konventioneller Maisstreu. Sowohl im Freilandversuch nach der Mikrokosmenmethode als auch in den Inkubationsversuchen trat das Phänomen der kurzzeitigen Respirationsratenerhöhung der Mikroorganismen nach Zugabe der transgenen Maissorten auf, welches nicht bei Zugabe der konventionellen Maisstreu auszumachen war. ______________________________

Explaining contradictory evidence regarding impacts of genetically modified crops in developing countries. Varietal performance of transgenic cotton in India

A study of the commercial growing of different varieties of Bacillus thuringiensis (Bt) cotton compares the performance of growing official and unofficial hybrid varieties of Bt cotton and conventional (non-Bt) hybrids in Gujarat by 622 farmers. Results suggest that the official Bt varieties (MECH 12 and MECH 162) significantly outperform the unofficial varieties. However, unofficial, locally produced Bt hybrids can also perform significantly better than non-Bt hybrids, although second generation (F-2) Bt seed appears to have no yield advantage compared to non-Bt hybrids but can save on insecticide use. Although hybrid vigour is reduced, or even lost, with F-2 seed the Bt gene still confers some advantage. The F-2 seed is regarded as 'GM' by the farmers (and is sold as such), even though its yield performance is little better than the non-GM hybrids. The results help to explain why there is so much confusion arising from GM cotton release in India.

Bias from farmer self-selection in genetically modified crop productivity estimates: Evidence from Indian data

In the continuing debate over the impact of genetically modified (GM) crops on farmers of developing countries, it is important to accurately measure magnitudes such as farm-level yield gains from GM crop adoption. Yet most farm-level studies in the literature do not control for farmer self-selection, a potentially important source of bias in such estimates. We use farm-level panel data from Indian cotton farmers to investigate the yield effect of GM insect-resistant cotton. We explicitly take into account the fact that the choice of crop variety is an endogenous variable which might lead to bias from self-selection. A production function is estimated using a fixed-effects model to control for selection bias. Our results show that efficient farmers adopt Bacillus thuringiensis (Bt) cotton at a higher rate than their less efficient peers. This suggests that cross-sectional estimates of the yield effect of Bt cotton, which do not control for self-selection effects, are likely to be biased upwards. However, after controlling for selection bias, we still find that there is a significant positive yield effect from adoption of Bt cotton that more than offsets the additional cost of Bt seed.