Bacillus Thurigiensis

Bioinsecticidas a base de Bacillus thuringiensis

Los bioinsecticidas son compuestos utilizados para atacar poblaciones de plagas (Sánchez Gándara, 2011) que han desarrollado resistencia a los insecticidas, debido a la contaminación que han generado se estima una gran cantidad de muertes provocado por la intoxicación que estos producen ( Soberón & Bravo, 2011). El Bacillus thuringiensis es una bacteria Gram positiva que se encuentra en forma esporas de forma natural en el suelo y plantas, suele utilizarse como una alternativa biológica a los insecticidas, para ello se utilizan diferentes tipos de Bacillus thuringiensis (Tabla 1) de acuerdo a la plaga a eliminar (Cabrera Hernández, Eduvigis , & Rodríguez García, 2011).

Tabla 1. Tipos de Bacillus thuringiensis

Tipos de Bacillus thuringiensis

Agente de biocontrol Tipo Sugerido para el control de:

Bacillus thuringiensis aizawai Bacteria • Palomilla dorsa de diamante

• Gusano falso medidor

• Gusanos soldados

• Gusanos defoliadores.

Bacillus thuringiensis israelensis Bacteria • Dípteros

Bacillus thuringiensis kurstaki Bacteria • Palomilla dorsa de diamante

• Gusano falso medidor

• Mariposilla balnaca

• Gusano de la yema del tabaco

• Gusanos soldados

• Gusanos defoliadores

• lepidopteros

Bacillus thuringiensis tenebrionis Bacteria • coleopteros

B.t. thuringiensis Bacteria • Dípteros

(Centros Regionales de Reproducción de Organismos Benéficos)

1.1. Características generales del Bacillus thuringiensis

Bacillus thuringiensis es un bacilo gram positivo, de flagelación perítrica, que mide de 3 a 5 µm de largo por 1 a 1,2 µm de ancho y que posee la característica de desarrollar esporas de resistencia elipsoidales que no provocan el hinchamiento del perfil bacilar (Figura 1) (Goldman & Lorrence , 2008). Es un microorganismo anaerobio facultativo, quimioorganótrofo y con actividad de catalasa. Los distintos aislamientos de Bacillus thuringiensis presentan en general características bioquímicas comunes. Poseen la capacidad de fermentar glucosa, fructosa, trealosa, maltosa y ribosa, y de hidrolizar gelatina, almidón, glucógeno, esculina y N-acetil-glucosamina. Sin embargo, la característica principal de Bacillus thuringiensis es que durante el proceso de esporulación produce una inclusión parasporal formada por uno o más cuerpos cristalinos de naturaleza proteica que son tóxicos para distintos invertebrados, especialmente larvas de insectos ( Soberón & Bravo, 2011). Estas proteínas se llaman Cry (del inglés, Crystal) y constituyen la base del insecticida biológico más difundido a nivel mundial.

Figura 1. Imagen de microscopía electrónica de transmisión de una cepa de Bacillus thuringiensis en estado de esporangio. C: cristal parasporal; E: espora. Barra, 0,5 mm.

1.2. Taxonomía y clasíficación de Bacillus thuringiensis

Bacillus thuringiensis pertenece a la familia Bacillaceae y se ubica dentro del grupo 1 del género Bacillus; forma parte del grupo de Bacillus cereus, el que incluye a Bacillus anthracis, Bacillus cereus, Bacillus mycoides, así como también a los más recientemente descritos Bacillus pseudomycoides y Bacillus weihenstephanensis (Predari , 2008). Se encuentra estrechamente relacionado con los dos primeros, de los que no logra distinguirse por completo debido a que no existen suficientes diferencias en sus características morfológicas y bioquímicas. A pesar de esto, el Bergey´s Manual of Determinative Bacteriology reconoce la individualidad de estas especies basándose sobre todo en dos características diferenciales: la presencia de la inclusión o cristal parasporal y sus propiedades insecticidas ( B. Whitman, Parte , Goodfellow, & Kämpfer, 2012).

El Bacillus thuringiensis se clasífica en 84 serovares mediante serología del antígeno flagelar H (Tabla 2) (Predari , 2008).

Tabla 2. Clasificación de Bacillus thuringiensis de acuerdo con el antígeno H.

2. Cristales parasporales de Bacillus thuringiensis

Desde el instante en el que ocurre el englobamiento de la pre-espora hasta su maduración, en simultaneidad con la formación de la espora, tiene lugar en Bacillus thuringiensis la síntesis de uno o varios cristales parasporales (Bautista, Amorado, S. Orbita, & G. Teves, 2012). Estos cristales pueden presentar distintas morfologías y pueden clasificarse en bipiramidales, cúbicos, cuadrados aplanados, esféricos y otras formas atípicas menos frecuentes (Khetan S., 2001).

En muchos casos se establecen asociaciones entre la morfología del cristal, sus proteínas Cry constituyentes, el peso molecular de éstas y su espectro de actividad insecticida (Tabla 3).

Tabla 3. Asociaciones entre los principales tipos de cristales de Bacillus thuringiensis, proteínas Cry y su espectro de actividad insecticida.

Los cristales de Bacillus thuringiensis pueden ser degradados por la acción de los microorganismos del suelo y, al igual que sus esporas, también pueden ser inactivados por la acción de la luz ultravioleta (Sanchez, 2012).

El cristal parasporal se ubica en el interior del esporangio y, por lo general, fuera del exosporio de la espora, y ambos son finalmente liberados tras la lisis celular. Cada cuerpo de inclusión cristalino puede estar constituido por proteínas Cry de una o varias clases que se agrupan entre sí mediante puentes disulfuro (M. Flores, Osorio, & Alzate, 2010).

3. Proteninas Cry y Vip del Bacillus thuringiensis

3.1. Proteínas Cry y Vip tóxicas para insectos lepidópteros

La clasíficación de las proteínas Cry (que son activas preferentemente hacia lepidópteros) se encuentra basado a la similitud

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