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Tese (livre-docencia) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia

Resumo: A patogenicidade de duas variedades de Bacillus tnuringiensis Berliner foi investigada em larvas de Lepi-doptera e Diptera. Através do enfoque patológico no estudo, tentou-se esclarecer alguns aspectos importantes nas áreas de pesquisa, industrialização de patógenos e aplicação de produtos à...

Resumo: A patogenicidade de duas variedades de Bacillus tnuringiensis Berliner foi investigada em larvas de Lepi-doptera e Diptera. Através do enfoque patológico no estudo, tentou-se esclarecer alguns aspectos importantes nas áreas de pesquisa, industrialização de patógenos e aplicação de produtos à base de B. thuringiensis no campo. Os sintomas externos pré-mortais foram descritos em larvas de Lepidoptera infectadas por B. thuringiensis var. kurstaki e em larvas de Diptera infectadas por B. thuringien-sis var. israelensis. Algumas alterações histológicas foram detectadas em alguns tecidos de tais larvas, principalmente , no intestino médio, sistema nervoso e musculatura. As alterações observadas nesses tecidos foram relacionadas com o desencadeamento dos sintomas externos da bacteriose. A variedade kurstaki teve ação fatal lenta (2 a 3 dias) nas larvas de Lepidoptera, quando comparada com a ação da variedade israelensis nas larvas aquáticas de Diptera,onde a morte ocorre em poucas horas após a infecção. Nenhum dos lepidópteros estudados pertence o tipo I da classicificação de Heimpel & Angus (1959); pois não ocorreu paralisia geral ou aumento no pH da hemolinfa nas larvas doentes. Entre as larvas dessas espécies, as de Brasso-lis sophorae revelaram-se mais susceptiveis em relação às
demais. Por outro lado, as larvas de Spodoptera latifascia e-ram as mais resistentes à mesma variedade kurstaki ( sorotipo H-3a:3b). A origem do patógeno, o hospedeiro do qual este foi isolado e o processamento da produção comercial, além da variedade do bacilo e da espécie do inseto infectado, eram fatores responsáveis pela variação nas respostas das larvas infectadas. A expressão da quantidade do patógeno em termos de Unidades Internacionais de virulência / unidade de peso do inseto tratado revelou-se altamente precisa para comparações de susceptibilidade de insetos e virulência de produtos. 0 uso de critérios de DL50 e CL50 _ mostrou-se muito adequado, e até pode ser recomendado, para estudos com populações de insetos geneticamente menos variáveis. A resposta dos indivíduos, no caso, seria diretamente relacionada com e em função da dose ou a concentração aplicada. 0 uso de TL50 , por outro lado, revelou-se mais funcional e, também, pode ser recomendado para investigações com populações de maior variabilidade genética. Os níveis de susceptibilidade revelados para cada uma das espécies estudadas, indicaram a alta possibilidade de obter resultados satisfatórios no campo, quando produtos comerciais à base da variedade kurstaki forem aplicados contra larvas de B. sophorae , Alabama argillacea e Plodia inter-punctella em jardins e áreas urbanas, lavoura e armazéns respectivamente. A morte iniciou-se, nas larvas aquáticas dos dípteros estudados, apenas poucas horas após a infecção pela variedade israelensis. As larvas de Culex declarator (Culicidae) mostraram-se mais susceptíveis a essa variedade do que as lar vas de simulídeos, quando infectadas com este patógeno. Entre as duas espécies de simulídeos, as larvas de Simulium goeldii eram 4 vezes mais susceptíveis do que as de S. rorotaense. As larvas do último estádio de C. declarator revelaram-se mais susceptíveis ao patógeno do que as dos estádios iniciais. No mesmo tempo, as larvas no início do último estádio (42) eram mais susceptíveis do que no final do mesmo estádio. Este último aspecto, juntamente com a morte rápida causada pelo patógeno ( 2 a 3 horas), devem ser considerados nas recomendações de alguns órgãos oficiais no exterior. Tais órgãos, exigem que o 42 estádio larval de Aedes aegypti seja usado nos bioensaios de padronização de produtos à base da variedade israelensis ; porém, sem estabelecer uma fase desse estádio. A especificidade e a alta virulência da variedade israelensis para larvas aquáticas de Diptera, revelam o seu grande valor como agente promissor no controle microbiano de larvas de Culicidae e Simuliidae. Os sintomas externos observados nas larvas de. C. declarator, as alterações nistológicas e a morte rápida foram suficientemente convenientes para mostrar a ação da S-endo toxina produzida pelo patógeno. Tal toxina deve ter afetado drasticamente o sistema nervoso e a musculatura da larva, dificultando assim a manutenção desta na superfície da água e conseqüentemente a sua respiração do ar atmosférico. Assim , a larva afundada morreu por asfixia. Esses estudos revelaram a presença de um novo campo para investigações de patologia de insetos e controle microbiano para os dípteros aquáticos neotropicais e subtropicais . Tais investigações terão o seu alto valor do ponto de vista humano, desde que várias dessas espécies tem a sua importância como insetos vetores de doenças humanas

Abstract: The pathogenicity of two varieties of Bacillus thuringiensis Berliner was investigated using some lepi-dopterous and dipterous larvae. The aim of the present study was to clarify certain aspects related to the application of insect pathology, such as susceptibility and virulence évalua...

Abstract: The pathogenicity of two varieties of Bacillus thuringiensis Berliner was investigated using some lepi-dopterous and dipterous larvae. The aim of the present study was to clarify certain aspects related to the application of insect pathology, such as susceptibility and virulence évalua tions, standardisation criteria, and field applications of microbial products to the control of some harmful insects. The sequence of external symptoms was described in lepidopterous larvae infected with the B. thuringiensis var. kurstaki (syrotype K-3a:3b) and in dipterous larvae infected with the variety israelensis (syrotype H-14)-The histological alterations, in these infected larvae, were described, principally those in the mid-gut, nervous system, and musculature These alterations were found to be directly associated with the different external symptoms of the disease. The progress of the disease up to the death in the lepidopterous larvae lasted longer time (2-3 days) than in dipterous ones (2-3 hours). Type I of Heimpel & Angus (1959) classification did not occur among the lepidopterous species studied, since nei_ ther general paralysis nor pH alterations in the hemolymph were detected. Brassolis sophorae larvae were found to "be the most susceptible to syrotype H-3a:3b, when compared with the other lepidopterous species. On the other hand, Spodoptera lati-fascia larvae were the most resistant. Origin, natural host, and mass production criteria of the pathogen, in addition to its variety and the tested insect species, were the most important factors responsible for the variation in responses of the infected larvae. Therefore, these aspects should be considered to choice the more adequate product for each insect species to be combatted. The quantity of the pathogen expressed in International Units of toxicity per unit of body weight, showed to be highly precise for the comparison of insect susceptibility and pathogen virulence. The LD^Q and LC^0 criteria were found to be suitable and, therefore, can be recommended for investigations where the populations of insects are of low genetic variability. On the other hand, for genetically variable populations, the LT^q was found to be more adequate. B. sophorae, Alabama argillacea and Flodia inter-punctella were found to be highly susceptible to the syrotype H-3a:3b. Therefore, this pathogen can be recommended for their control. The aquatic dipteran larvae, studied in the present work, died some hours after infection with syrotype H-14.Culex declarator (Culicidae) larvae were more susceptible than those .132 . of the simulid species. Within Simuliidae, Simulium goeldii larvae were 4 times more susceptible than the S_. rorotaense ones. The last instar (4th.) larvae of C. declarator were more susceptible than those of the first instars. Moreover, within the same instar, these larvae showed different levels of susceptibility. In the initial phase of the last instar they were more susceptible than in the final phase. These informations, in addition to the rapid fatal action of the toxin in dipteran aquatic larvae, should be considered by the governamental agencies, in establishing standardization criteria for future commercial products based on this variety.At the present, these agencies establish the 4th instar larvae of Aedes aegypti as a test insect for stadardization bio-assays, ignoring the difference in susceptibility within the same instar. Because of the high specificity and virulence of B. thuringiensis var. israelensis for dipteran aquatic larvae, it can be considered as a promissing agent for microbial control of mosquitos and black flies larvae. Considering the mode of action of syrotype H-14 in mosquito larvae, the results led us to beleive that the £-endotoxin liberated in the high alkaline mid-gut affected the ventral nervous system and consequently the musculature , provoking disfunction of the latter.The effect on the muscles made the larva lose its capacity to maintain itself at the water surface. Consequently, the larva submerged and died by asphixiation. The observed sequence of the external symptoms, as well as the histological alterations sustained this hypothesis. The results obtained in the present study reveal the possibility to utilize the syrotype H-14 in the control of vectors of some human diseases, such as malaria and filaria This application, however, requires additional extensive research work to complete urgently needed informations