Caracterización de bacterias con potencial de uso en el control biológico de la broca del café, Hypothenemus hampei Ferrari (Coleóptera: Curculionidae: Scolytinae)

Abstract

The coffee berry borer (CBB), Hypothenemus hampei Ferrari, is one of the most important pests of the coffee crop because it feeds and reproduces inside the coffee fruit. Bacteria within the Bacillus group are an alternative of biological control to this insect because they have insecticide properties. This research consist of five studies: (I) Effect of Bacillus group bacteria with biological control potential to the CBB under in vitro conditions, (II) Determination of the virulence in vitro of B. thuringiensis and B. pumilus bacteria selected for the biological control of the coffee borer, (III) Survival of bacterial cultures of the Bacillus type applied in coffee trees under field conditions, (IV) Presence of plasmids in Bacillus type bacteria antagonistic to the coffee borer , (V) Proteins in Bacillus type bacteria. The bacteria Bt3971, Bt4155, Bp3461 and Bp4176 induced the highest mortality at 72h after inoculation with 80%, 40%, 50% and 40% respectively (p=0.05). At 96h all bacteria strains showed significant mortality of 80% versus the positive control with 50% over the CBB. The strains Bp4096 and Bp4185 reduced the insect movement significantly. The virulence of Bt 3971 was greater at 0.6A and 0.8A and for Bp 4185 were at 0.6A and 1.0A (p=0.05). The shorter time to cause 50% mortality in a population of insects treated with Bt was at 48h (55%) and 72h (82%) with 0.8A; and for Bp was at 72h (55%) with 1.0A and at 96h (46%) with 0.8A. The concentrations of Bt and Bp necessary to obtain a significant effect on the insect mortality and confirmation of their potential for biological control of CBB were established. During the years 2010 and 2011 it was confirmed that B. thuringiensis and B. pumilus are able to survive at least for six months after inoculation. The plasmid detected from the Bacillus type bacteria resulted with DNA bands of ≥12,000pb in all the strains. Proteins showed bands between the molecular weight of 116Kda, 97Kda and 45Kda, which can be related with the cry proteins toxic to coleopteran.

La broca del café (CBB), Hypothenemus hampei Ferrari, es una de las plagas más importantes del cultivo de café debido a que este insecto se alimenta y reproduce dentro del fruto de café. Las bacterias del grupo Bacillus son alternativas de control biológico para éste insecto debido a las propiedades insecticidas que poseen. Esta investigación consistió de cinco estudios: (I) Efecto de bacterias del grupo Bacillus spp. con potencial de control biológico bajo condiciones in vitro, (II) Determinación in vitro de la virulencia de las bacterias B. thuringiensis (Bt) y B. pumilus (Bp) seleccionadas para el control biológico de la broca, (III) Sobrevivencia de los cultivos bacterianos del tipo Bacillus aplicados en árboles de cafeto bajo condiciones de campo, (IV) Presencia de plásmidos en bacterias tipo Bacillus antagónica a la broca, y (V) Proteínas presentes en bacterias tipo Bacillus. Las bacterias Bt3971, Bt4155, Bp3461 y Bp 4176 indujeron el mayor índice de mortandad a las 72h después de la inoculación con 80%, 40%, 50% y 40% respectivamente (p=0.05). A las 96h todas las cepas bacterianas mostraron diferencias significativas con una mortandad de 80% versus el control positivo con 50%. Las cepas de Bp4096 y Bp4185 fueron significativas en la reducción del movimiento del CBB. La virulencia de Bt 3971 fue mayor (p=0.05) en las suspensiones de 0.6A y 0.8A, y con Bp 4185 en 0.6A y 1.0A. El periodo de tiempo más corto para causar el 50% de mortandad de la broca tratados con Btfuealas48h(55%)yalas72h(82%)a0.8A;yparaBpfuealas72h(55%)a1.0A yalas 96h (46%) a 0.8A. Se pudo establecer las concentraciones necesarias de Bt y Bp para obtener un efecto significativo en la mortandad y confirmar el potencial de control biológico para la broca del café in vitro. Durante los años 2010 y 2011 se determinó la sobrevivencia de B. thuringiensis y B. pumilus hasta seis meses después de la inoculación. Los plásmidos detectados en bacterias tipo Bacillus resultaron con bandas de ADN ≥12,000pb en todas las cepas. Las proteínas resultaron con bandas de 116Kda, 97Kda y 45Kda; de acuerdo al peso molecular estas podrían estar relacionadas a las proteínas cry informadas como tóxicas a coleópteros.