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Control biolgico de artrpodos plagas:Bioinsecticidas
bacterianos
Ing. Agr. Graciela Beatriz BenintendeIng. Agr. Graciela Beatriz
Benintende
Grupo Insumos Bacterianos, Procesos y FormulacionesInstituto de
Microbiologa y Zoologa Agrcola CNIACastelar, Buenos Aires,
Argentina
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CONTROL DE INSECTOS
Bacterias
Virus
EJEMPLOS
Bacillus thuringiensis, B. sphaericus,
B. moritai, Paenibacillus popilliae, Serratiaspp
Baculovirus de poliedrosis nuclear, de granulosis,no incluso
BIOPLAGUICIDASBIOPLAGUICIDAS
Hongos
Protistas
Nemtodos
no incluso
Beauveria, Metarhizium, Entomophaga,Zoopthora, Paecilomyces,
Normuraea
Nosema, Thelohania, Vairimorpha,
Steinernema, Heterorhabditis, etc.
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Microbianos 3 %
INSECTICIDAS
Amrica Latina 8 10 %
Polanczyk et al. 2006
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Mercado Norteamericano de Bioplaguicidas *
Ventas (millones de u$s)
Canad Mxico EEUU Total Bioplaguicidas
microbianos 7,3 22,13 110,385 139,815
Agentes invertebrados
de biocontrol 17,5 20,0 68,0 105,500
Feromonas 8,0 3,0 67, 0 78,000 Bioqumicos (+PGPR) 35,0 12,0
127,0 174,0
TOTAL 67,8 57,13 372,385 497,315
* Ao 2010. Incremento de ca. 28% en dos aos
desarrollo de nuevos productos mayor credibilidad y confianza
creciente presin por promover mtodos agrcolas ms sustentables
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CaractersticasCaractersticas de de laslas
interaccionesinteracciones
insectosinsectos//bacteriasbacterias patgenaspatgenas
Principal va de infeccin: por ingestin
Invasor secundario a travs de lesiones
toxemia Pcc. toxinas Multiplicacin en intestino medio
P. popilliaeP. popilliae
septicemia Pcc. toxinas - Multiplicacin en hemocele
B. thuringiensis
bacteremia Multiplica en hemocele
Serratia spp
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SntomasSntomas
Prdida de apetito
Diarreas, regurgitaciones, vmitos
Degradacin de tejidos
Cambios de coloracin Cambios de coloracin
Proliferacin de bacterias saprfitas
Putrefaccin
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SerratiaSerratia entomophilaentomophila
Costelytra zealandica
(Coleoptera: Scarabaeidae)(Coleoptera: Scarabaeidae)
Liquid Biopolymer Solid Matrix
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PaenibacillusPaenibacillus popilliaepopilliae
(Coleoptera: Scarabaeidae)
Popillia japonica y otras spp
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Ventajas
Especificidad
Seguridad en vertebrados
Capacidad de multiplicacin en el hospedante
Persistencia (6-7aos) Control residual
Compatibilidad con otros insecticidas o agentes de control
PaenibacillusPaenibacillus popilliaepopilliaeVentajas y
DesventajasVentajas y Desventajas
Compatibilidad con otros insecticidas o agentes de control
Desventajas
Especificidad Costo y dosis (10 kg/ha) Ciclo de la
enfermedad
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Bacillus sphaericusBacillus sphaericus
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Ventajas
Muy eficaz en varias especies de mosquitos
Especfico
Ambientes acuticos contaminados (= Culex spp)
Actividad residual prolongada (persiste en el ambiente)
BacillusBacillus sphaericussphaericusVentajas y
DesventajasVentajas y Desventajas
Actividad residual prolongada (persiste en el ambiente)
Reciclado de esporas en el insecto
Desventajas
Resistencia en Culex sp (Brasil, China, India, etc)
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BacillusBacillus thuringiensisthuringiensisCaractersticas
generalesCaractersticas generales
Aislada Japn 1901 y Alemania 1915
Bacteria ubicuota
Bastn Gram +, aerbico, 2 a 5 x 1 a 2 m
Endospora T a ST no distiende el esporangio
B. cereus y B. anthracis
0,5m
B. cereus y B. anthracis
Cuerpo/s parasporal/es
20 al 30 % PS esporangio
Protenas insecticidas = -endotoxina
Degradados por luz UV, la actividad microbiana
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Bacillus thuringiensisBacillus thuringiensisEspectro de
hospedantesEspectro de hospedantes
InsectosInsectos
Lepidoptera
Diptera Diptera
(Culicidae, Simulidae)
Coleoptera
(Chrysomelidae,
Scarabeidae, Curculionidae)
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Otros Insectos(Hymenoptera,
Hemiptera y Neuroptera)
Bacillus thuringiensisBacillus thuringiensisEspectro de
hospedantesEspectro de hospedantes
Acaros
Nematodos
Protozoarios
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Bacillus thuringiensisBacillus thuringiensisMorfologa de
cristales parasporalesMorfologa de cristales parasporales
DpterosLepidpteros
y DpterosLepidpteros
Dpteros Colepteros
Cristales
?
?
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Disolucin Disolucin
(pH elevado)(pH elevado)
Digestin Digestin
(enzimas del (enzimas del
intestino medio intestino medio
larval) larval)
Bacillus thuringiensisBacillus thuringiensis
Activacin de la Activacin de la --endotoxinaendotoxina
Cristal
proteicoProtoxina
-endotoxinaactivada
(toxina Cry)
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Caracterizacin morfolgica
Caracterizacin
Caracterizacin gentica
genes cry, vip, cyt..perfiles plsmidosFingerprinting
(Rep-PCR)
Coleccin de bacilos500 aislamientos nativos (> B.
thuringiensis)
y 100 cepas exticas de Bacillus spp.
Caracterizacin bioqumica
Fingerprinting (Rep-PCR)Secuenciacin genoma
Caracterizacin toxicolgicaBioensayos
Desarrollo de cepas seleccionadas
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MuestrasMuestrasMuestrasMuestras
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Aislamiento, seleccin y caracterizacin de cepas bacterianas
entomopatgenas
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Caracterizacin morfolgica
0,5m
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Caracterizacin bioqumica
Perfil de protenas de cristales Produccin de enzimas
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1 2 3 4 5 6
6
kb
1 2 3 4 5 6 7 8
47
30
9.6
4.9
MDa
Caracterizacin gentica
3
21.6
1
0.5
4.9
1.3
Deteccin e Identificacin de genes Perfil de plsmidos
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Caracterizacin toxicolgica
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Seleccin de cepas ms efectivas
oruga de las leguminosas
polilla del tomate picudo del algodonero
gusano cogollero
vaquita de las cucurbitceas
mosquito del dengue
picudo del algodonerocucurbitceas
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Desarrollo de bioproductos
Escala de Laboratorio
Optimizacin de medios nutritivos
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Desarrollo de bioproductos
Escala experimental2 Fermentadores 7,5 L
Optimizacin de parmetrosdel proceso fermentativo
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Desarrollo de bioproductos
Recuperacin - Purificacin
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Desarrollo de bioproductos
Formulacin
Estabilidad
Facilidad de uso
Efectividad Efectividad
Persistencia
Econmico
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Factores a considerar en la formulacin de un Factores a
considerar en la formulacin de un bioinsecticidabioinsecticida
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ActivosActivos
Partculas insolubles Partculas insolubles
Alta sensibilidad Alta sensibilidad
Biomasa/Ingrediente Activo + AditivosBiomasa/Ingrediente Activo
+ Aditivos
Formulacin
AditivosAditivos
Regulador pH, antimicrobianoRegulador pH, antimicrobiano
Protector UVProtector UV
Alta sensibilidad Alta sensibilidad
Propensos a contaminacionesPropensos a contaminaciones
Txicos por ingestin Txicos por ingestin
Mtodo anlisis (bioensayo)Mtodo anlisis (bioensayo)
FagoFago--estimulanteestimulante
Adhesivo / Controlador derivaAdhesivo / Controlador deriva
Diluyente Diluyente
AntiespumanteAntiespumante
AglutinanteAglutinante
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Bioinsecticidas Bioinsecticidas BtBt formulados formulados
slidas (polvos humect., grnulos, briquetas)
Ventajas: estabilidad, manipulacin
Desventajas: dificultades aplicacin, costo secado
lquidas (suspensiones acuosas/oleosas)
Ventajas: formulacin, aplicacin
Desventajas: estabilidad, costo conservantes
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Bioinsecticidas comerciales a base de Bioinsecticidas
comerciales a base de Bacillus thuringiensisBacillus
thuringiensis
PPrroodduuccttoo CCoommeerrcciiaall
SSvvaarr PPeerrffiill ddee ggeenneess ccrryy
TTooxxiicciiddaadd
CEPAS NATIVAS
Dipel, Thuricide, Biobit, Bacthur, Bactospeine, etc. Xentari,
Selectgyn, Florbac, etc. Trident, M-One, Novodor, etc. Vectobac,
Bactimos, Teknar, etc.
kurstaki aizawai
tenebrionis israelensis
1Aa, 1Ab, 1Ac, 2Aa, 2Ab 1Aa, 1Ab, 1Ba, 1Ca, 1Da
3Aa 4Aa, 4Ba, 10Aa, 11Aa, cytAa
Lepidpteros Lepidpteros (Spo,Gall)
Colepteros Dipteros
CEPAS MODIFICADAS GENETICAMENTE
CEPAS MODIFICADAS GENETICAMENTE
Cndor
Cutlass
Agree
Foil OF
XXX
Cellcap MVP
Mattch
MTrak
kurstaki (+)
aizawai (+)
aizawai GC91
kurstaki EG2424 kurstaki (+)
(Pseudomonas sp. recomb. muertas)
+ cry1A aizawai
+ cry1A kurstaki
ND
1Ac , 3Aa tenebrionis
1Ac , 1C aizawai
Lepidpteros (toxicidad aditiva
o sinrgica)
Lepidpteros y Colepteros
Lepidpteros (Spo)
Lepidpteros
Lepidpteros
Colepteros
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Plagas foliares: Cobertura (alta presin y altos volmenes)
Momento (1os estados larvales)
Desactivacin en perodos cortos Aplicaciones regulares
Persistencia Bt variable ambiente
Factores: luz solar, temp., pH, actividad microbiana
BacillusBacillus thuringiensisthuringiensisAplicacin Agricultura
Aplicacin Agricultura -- ForestacinForestacin
Factores: luz solar, temp., pH, actividad microbiana
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BacillusBacillus thuringiensisthuringiensisAplicaciones
acuticasAplicaciones acuticas
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Bacillus thuringiensisBacillus thuringiensis: :
VentajasVentajas
NO txico para plantas y animales, incluyendo humanos. Alto grado
de seguridad para aplicacin en cultivos y hogares.
No existe un perodo de espera entre aplicacin y cosecha.
La alta especificidad lo hace adecuado para ser utilizado con
otras tcnicas biolgicas de control (parsitos y predadores).
Larvas muertas no representan riesgo para aves y peces que las
ingieran.
Pocos casos de resistencia. El abuso de aplicaciones debe
evitarse.
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BacillusBacillus thuringiensisthuringiensis:: Desventajas
Desventajas
Por su modo de accin es necesario lograr una excelente
cobertura.
Alta especificidad que limita la utilidad para plagas no
susceptibles.
Debe ser aplicado con cierta frecuencia. No se transmite, ni se
propaga, tampoco produce epizootias (solo en caso de insectos
confinados: almacenamiento de granos, cra de insectos,
colmenas).
Baja residualidad.
Corta vida til.
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1965: Conteo de esporas (cepas mayor actividad o grupos
diferentes)
Bioensayos de estandarizacinComparar patogenicidad de una
muestra/estndar de referencia
Bioinsecticidas Bioinsecticidas BacillusBacillus
thuringiensisthuringiensisControl de calidadControl de calidad
CL50 estndarPotencia muestra (UI) = x Potencia estndar
CL50 muestra
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Por su amable atencin
Muchas gracias !!!
[email protected]
