INSECT CHYMOTRYPSINS: CHLOROMETHYL KETONE INACTIVATION AND SUBSTRATE SPECIFICITY RELATIVE TO POSSIBLE COEVOLUTIONAL ADAPTATION OF INSECTS AND PLANTS

Insect digestive chymotrypsins are present in a large variety of insect orders but their substrate specificity still remains unclear. Ewer insect chymotrypsins from 3 different insect orders (Dictyoptera, Coleoptera and two Lepidoptera) were isolated using affinity chromatography. Enzymes presented molecular masses in the range of 20 to 31 kDa and pH optima in the range of 7.5 to 10.0. Kinetic characterization. using different, colorimetric and fluorescent substrates indicated that insect chymotrypsins differ from, bovine chymotrypsin in their primary specificity toward small substrates (like N-benzoyl-L-Tyr p-nitroanilide) rather than on their preference for large substrates (exemplified by Succynil-Ala-Ala-Pro-Phe P-nitroanilide). Chloromethyl ketones (TPCK, N-alpha-tosyl-L-Phe chloromethyl ketone and Z-GGF-CK, N-carbobenzoxy-Gly-Gly-phe-CK) inactivated all chymotrypsins legated. Inactivation rates follow apparent first-order kinetics with variable second order rates (TPCK, 42 to 130 M(-1)s(-1); Z-GGF-CK, 150 to 450 M(-1)s(-1) that may be remarkably low for S. frugiperda chymotrypsin (TPCK, 6 M(-1)s(-1); Z-GGF-CK, 6.1 M(-1) s(-1)). Homology modelling and sequence alignment showed that. in lepidopteran chymotrypsins, differences in the amino acid residues in the neighborhood of the catalytic His 57 may affect its pKa, value. This is Proposed as the cause of the decrease in His 57 reactivity toward chloromethyl ketones. Such amino acid replacement in the active site is proposed. to be an adaptation to the presence of dietary ketones. (C) 2009 Wiley Periodicals, Inc.

Subsite substrate specificity of midgut insect chymotrypsins

Insect chymotrypsins are distinctively sensitive to plant protein inhibitors, suggesting that they differ in subsite architecture and hence in substrate specificities. Purified digestive chymotrypsins from insects of three different orders were assayed with internally quenched fluorescent oligopeptides with three different amino acids at P1 (Tyr, Phe, and Leu) and 13 amino acid replacements in positions P1`, P2, and P3. The binding energy (Delta G(s), calculated from Km values) and the activation energy (Delta G(T)(double dagger), determined from k(cat)/K-m values) were calculated. The hydrophobicities of each subsite were calculated from the efficiency of hydrolysis of the different amino acid replacements at that subsite. The results showed that except for S1, the other subsites (S2, S3, and S1`) vary among chymotrypsins. This result contrasts with insect trypsin data that revealed a trend along evolution, putatively associated with resistance to plant inhibitors. In spite of those differences, the data suggested that in lepidopteran chymotrypsins S2 and S1` bind the substrate ground state, whereas only S1` binds the transition state, supporting aspects of the present accepted mechanism of catalysis. 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Vicilina de sementes da leguminosa selvagem Anadenanthera macrocarpa (AmV): purificação, caracterização, efeito deletério e mecanismo de ação para bruquídeo callosobruchus maculatus

Grains and legume seeds are foods that form the basis of the diets of many cultures around the world, winch contritbute to the daily nutrient requirements of humans. Vicilins (7S globulin) are storage proteins found in legume seeds, and may have an additional function constitutive defense of the embryo against pests and pathogens. In this work the vicilin from Anadenanthera macrocarpa - AmV (red-angico), was purified and partially characterized, its effect on development and larval survival and adult emergence of Callosobruchus maculatus was evaluated by determination of LD50, WD50 and ED50 in system bioassay. Purification of vicilin was initiated by the chitin affinity chromatography and then gel filtration (Superdex 75 Tricorn 10x300 mm) FPLC system followed by reverse phase chromatography (C8 phenomenex) on HPLC system. Bioassays WD50 and LD50 for larvae were 0.32% and 0.33% (w:w) respectively, since the ED50 for adults was 0.096%. The probable mechanism of action was evaluated by testing digestibility of AmV in vitro, and observed for the involvement of two fragments vicilins immunoreactive against polyclonal Anti-vicilin from Erythrina velutina (Anti-EvV) about of 22 and 13 kDa chitin binding. The AmV in its native form has been recognized by the anti-EvV, indicating that there is a conserved region in the vicilin and is probably corresponding to the chitin binding domains. These results point to a new vicilin chitin binding that can subsequently be used as a possible biopesticide protein source, in order to control insect pest C. maculatus and confirm literature findings that demonstrate vicilin in the presence of different kinds of ligands to conserved regions chitin not yet characterized

Thiamethoxam on the histological characteristics of sugarcane young roots

Thiamethoxam is a systemic insecticide from the neonicotinoid group, nitroguanidin family which affects the nicotinic receptor acetyl choline in the insect membrane, wounding the nervous system and causing the death of the insect. It was used with success in the control of initial pests of several crops. It was considered that thiamethoxam has a bioactivator effect, because in the absence of insects promoted increase in vigor, development and productivity of crops. This work was carried out to verify if thiamethoxam causes histological changes in sugarcane roots. In this work, it was used optical microscopy, images arrest, tissue biometrics and statistical analysis, in young roots of sugarcane RB 83 5486 after the treatments with different thiamethoxam concentrations. It was determined changes in histological structure of tissues 7, 14, 21 and 28 days after the treatments, establishing its effects on root plant anatomy. It was verified that thiamethoxam increased root cortex width, increasing the vascular cylinder and the metaxylem vessel elements number in the vascular tissue until 21 days after application.

Isolation of Bacillus thuringiensis strains that contain Dipteran-specific cry genes from Ilha Bela (São Paulo, Brazil) soil samples

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Amostragem seqüencial com base na lei de Taylor para levantamento de Spodoptera frugiperda na cultura do milho

A lagarta do cartucho do milho é uma das principais pragas do milho nas Américas, podendo ocorrer durante todos os estágios de crescimento da cultura, causando perdas de 15 a 37% na produção. Neste trabalho estudou-se a distribuição espacial dessa praga no campo, com a finalidade de desenvolver um sistema de amostragem para estimar sua densidade populacional. Na área cultivada com milho foram selecionados 3 campos experimentais de 40 m x 250 m cada, divididos em 100 parcelas cada. Foram contados o número de lagartas pequenas e grandes de S. frugiperda nas folhas e no cartucho das plantas, em 10 plantas ao acaso por parcela, num total de 1000 plantas por campo, em 5, 5 e 4 datas de amostragem, respectivamente. Lagartas menores que 1 cm eram consideradas pequenas e lagartas maiores que 1 cm, grandes. Foram estimados os parâmetros da lei de Taylor, sendo as estimativas dos parâmetros das regressões altamente significativas para todas as categorias larvais. O parâmetro b da lei de Taylor para lagarta pequena foi igual a 1,57, indicando que a forma de distribuição dessa categoria larval é agregada. Para lagartas grandes o parâmetro b foi igual a 0,79, o que conduz a um tipo de distribuição tendendo para aleatoriedade. Para o número total de lagartas os resultados são equivalentes aos obtidos para lagartas pequenas. Foi desenvolvido um plano de amostragem seqüencial com base nos parâmetros da lei de Taylor.

Distribuição espacial de Dilobopterus costalimai young (Hemiptera: Cicadellidae) em citros na região de Taquaritinga, SP

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Identificação de genes cry de Bacillus thuringiensis no controle de Sphenophorus levis, o bicudo da cana-de-açúcar

A bactéria B. thuringiensis caracteriza-se pela produção de proteínas tóxicas a representantes de diversas ordens de insetos, as quais são codificadas por genes cry. Este trabalho foi realizado com objetivo de selecionar isolados de B. thuringiensis, por meio da caracterização morfológica e molecular, identificando as diferentes subclasses dos genes cry3 e cry35 e determinar a patogenicidade contra Sphenophorus levis, uma das mais importantes pragas da cultura da cana-de-açúcar. Foram utilizados 1163 isolados de B. thuringiensis e com a observação em microscópio com contraste de fases foram confirmadas como pertencentes à espécie de B. thuringiensis. O material genético foi purificado pela matriz de troca iônica Instagene Matrix e submetido a PCR com iniciadores gerais cry3 e cry35 identificando-se 30 isolados contendo genes com potencial para o controle de coleópteros, os quais juntamente com as linhagens-padrão de B. thuringiensis var. tenebrionis, B. thuringiensis var. morrissone e B. thuringiensis var. tolworthi foram utilizados para a realização do bioensaio. Através de análise discriminante alocaram-se os isolados em quatro grupos quanto à toxicidade de B. thuringiensis. Os grupos ficaram assim definidos: um grupo que promovem até 10% de mortalidade contendo as testemunhas e duas linhagens;um grupo que causou 39% de mortalidade contendo três linhagens padrão e dez isolados; um grupo com 52% de mortalidade contendo treze isolados e um grupo com 70% de mortalidade contendo cinco isolados, os quais devem ser considerados promissores no controle biológico de S. levis.

Nonpreference of whitefly for oviposition in tomato genotypes

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Movement of Spodoptera frugiperda Adults (Lepidoptera: Noctuidae) in Maize in Brazil

The fall armyworm, Spodoptera frugiperda (J. E. Smith), is one of the most important maize pests in the Americas and particularly in South America. With the adoption of genetically modified plants expressing Bacillus thuringiensis toxins for lepidopterous pest control, there is a need for establishing strategies to delay the development of insect resistance (e.g. refuge areas). Thus, information on target insects' dispersal is essential to improve pest management techniques. The objective of this work was to evaluate the dispersal capacity of S. frugiperda adults using mark-release-recapture techniques. Insects were marked using red oil-soluble dye in the larval artificial diet. Marked adults were released twice in each growing season (dry and wet) in southeastern Brazil in 2006 and 2007. Recapture of marked insects was performed using light and pheromone traps. Males are more attracted to light traps than females and the recapture rate was higher in the dry season than in the rainy season. The most adequate model to explain the relationship between flight distance and number of recaptured insects is y = a(2)/ (1+ (2a(1.8)+ bx))((2.6)), where y is the distance and x is the number captured. The maximum recapture distances were 806 m for males and 608 m for females. Therefore, strategies for establishment of refuges should take such distances into consideration.

Dispersão de Orthezia praelonga Douglas, 1891 (Hemiptera: Ortheziidae) causada por equipamentos de pulverização em pomar de citros

A cochonilha O. praelonga é considerada uma importante praga dos citros no Brasil, e informações sobre a sua dispersão estão baseadas apenas em observações empíricas. Objetivou-se avaliar o efeito de equipamentos de pulverização comumente utilizados pelos citricultores na dispersão da praga. Armadilhas adesivas foram instaladas no solo e em vergalhões dispostos verticalmente às plantas de três linhas adjacentes em um talhão de citros contendo plantas infestadas pela praga. Foram adotados equipamentos utilizados para controle de pragas dos citros. A avaliação da dispersão foi realizada por meio da contagem de fêmeas, ninfas ou partes dos insetos aderidas às armadilhas adesivas. Os equipamentos Martignani e Bié foram capazes de lançar a praga a até 15 m, enquanto, para o equipamento Turbo Valência, detectaram-se fragmentos cerosos a até 22 m da máquina. Os equipamentos dotados de pistola não causaram qualquer dispersão da praga. Portanto, evidenciou-se que mesmo a utilização de equipamentos para controle de outras pragas pode favorecer a dispersão da cochonilha O. praelonga em pomares de citros, e isso deve ser considerado no aprimoramento do programa de manejo integrado de pragas dos citros.

Avaliação de espécies silvestres e cultivares de amendoim para resistência a Enneothrips flavens Moulton

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Morphological, behavioral and biological aspects of Azya luteipes Mulsant fed on Coccus viridis (Green)

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Repelência e deterrência na oviposição de Bemisia tabaci biótipo B pelo uso de extratos vegetais em Cucurbita pepo L

Bemisia tabaci biótipo B é um dos principais insetos-praga na cultura da abobrinha (Cucurbita pepo L.). O manejo dessa mosca-branca tornou-se grande desafio aos agricultores, uma vez que esta apresenta rápida capacidade de desenvolver resistência a diferentes classes de inseticidas. Como alternativa vem sendo investigado o uso de extratos vegetais com atividades inseticida e/ou insetistática, os quais têm revelado resultados promissores no combate a inseto. O presente trabalho teve por objetivo avaliar os possíveis efeitos de sete extratos provenientes de cinco espécies vegetais, Ruta graveolens L. (folhas), Azadirachta indica A. Juss. (folhas + ramos), Trichilia pallida Swartz (ramos), T. pallida (folhas), A. indica (amêndoas), Chenopodium ambrosioides L. (inflorescências + ramos+ folhas) e Mentha pulegium L. (folhas), sobre Bemisia tabaci biótipo B em abobrinha, por meio de testes de repelência e deterrência para oviposição. em teste com chance de escolha, avaliou-se a atratividade e determinou-se o índice de repelência após 6, 24 e 48 horas da aplicação dos extratos. A oviposição foi verificada após a terceira contagem do número de adultos. O extrato à base de folhas de M. pulegium mostrou repelência e deterrência à oviposição de B. tabaci biótipo B, podendo ser recomendado como alternativa para o manejo do inseto.