Bioinsecticidas

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Laboratorio de Bioinsecticidas

El trabajo de nuestro grupo de investigación se ha centrado fundamentalmente en la caracterización molecular de entomopatógenos, así como la selección y desarrollo de cepas altamente patógenas, naturales o recombinantes, a plagas de importancia agrícola y médica. Si bien los grupos de entomopatógenos más estudiados en nuestro laboratorio son las bacterias (Bacillus thuringiensis, B. sphaericus y Paenibacillus popilliae) y los virus (baculovirus), continuamos con estudios aplicados al desarrollo de bioinsecticidas basados también en cepas de hongos y nemátodos. Adicionalmente, hemos incluido el tema del desarrollo de técnicas de transformación genética de insectos, plantas y bacterias por medio de micropartículas.

Mantenimiento del cepario de entomopató-genos.

El cepario del Laboratorio de Bioinsecticidas continúa siendo el más diverso del país, en cuanto al número de entomopatógenos que contiene. Hasta la fecha se contabiliza un total de 1,128 cepas de B. thuringiensis, 238 de B. sphaericus, 35 de hongos y 16 de virus. La colección ha sido registrada ante RedBio y el número de cepas aumenta constantemente.

Selección de cepas de Bacillus thuringiensis.

Desde los inicios del Laboratorio de Bioinsecti-cidas en diciembre 1988, la colecta y preser-vación de cepas nativas de B. thuringiensis ha constituido una de sus funciones prioritarias. Esto ha permitido no sólo el crecimiento constante del cepario, sino seleccionar aque-llas cepas con mayor capacidad insecticida. Desde hace varios años terminamos con la selección de cepas activas contra lepidópte-ros, dípteros y coleópteros, por lo que en la actualidad nos enfocamos a seleccionar cepas con actividad novedosa. Este fue el objetivo que permitió obtener cepas activas contra una plaga de gran importancia en la agricultura nacional, como es el caso de la broca del cafeto, Hypothenemus hampei. Después de más de cuatro años de búsqueda, logramos detectar que una de las cepas más conocidas, pero de espectro totalmente diferente (mosquitocida), Bacillus thuringiensis serovar israelensis, presentaba alta toxicidad contra esta plaga (Fig. 1). Este hallazgo no sólo permitió obtener una cepa con potencialidad para el control de la plaga, sino que constituyó el primer reporte de la expansión del rango de hospederos de esta cepa considerada anteriormente como exclusivamente mosquitocida. Este descubrimiento también echó abajo la clasificación de las cepas de B. thuringiensis en patotipos. Como continuación a la búsqueda de nuevos rangos de actividad, se están probando las cepas con insectos chupadores, con la colaboración de la Universidad de Costa Rica.

Caracterización molecular de cepas de Bacillus thuringiensis.

Desde 1999 se inició en el Laboratorio de Bioinsecticidas la búsqueda de nuevas técni-cas moleculares para la clasificación subespe-cífica de cepas de B. thuringiensis. Actual-mente nos concentramos en los análisis de las secuencias del gen de la flagelina, para detectar posibles agrupamientos filogenéticos entre las cepas. Para esto contamos con la colección tipo completa de las serovariedades conocidas, provenientes de la colección tipo del Instituto Pasteur (París). La secuenciación de los genes de las 83 serovariedades, además de otras cepas de especies relaciona-das ha sido terminada y se encuentran en proceso de análisis. Asimismo, se inició la caracterización por medio de REP-PCR, utilizando iniciadores específicos para el grupo cereus. Hasta la fecha ya se terminaron los análisis de bandeo de lo geles y se ha obtenido un dendrograma parcial de las diferentes serovariedades, y de las especies relacionadas. Por el momento, se continuará con el desarrollo de nuevas técnicas, hasta acumlar suficiente evidencia para proponer algún nuevo sistema de clasificación subespecífica.

Desarrollo de baculovirus recombinantes.

En este rubro se continúa con el desarrollo de clones recombinantes de baculovirus, que expresen proteínas heterólogas que les confieran virulencias mayores a las normales. De ahí que ya se hayan obtenido dos nuevos clones que contienen al gen de la toxina del alacrán mexicano Centruroides noxius. Uno se ocluye en poliedros mientras que el segundo está libre. En ambos casos los recombinantes se han amplificado in vitro en líneas celulares de Trichoplusia ni, y se encuentran en proceso de bioensayo.

Desarrollo de bioinsecticidas fúngicos.

Desde 1996 se inició, en colaboración con el CESAVEG estatal, un programa de aislamien-to de cepas fúngicas entomopatógenas con actividad contra la gallina ciega, con el objeto de desarrollarlas como bioinsecticidas. A la fecha ya han sido desarrollados varios bioinsecticidas con estas cepas, que se han extendido a otras con actividad contra la chinche café del sorgo, la mosquita blanca y los chapulines. Todas ellas producidas comer-cialmente por el CESAVEG y el Instituto de Ciencias Agrícolas de la UGto. Nuestra cola-boración continúa con la preparación de los inóculos primarios de cada lote de producción.

Desarrollo de algas recombinantes con toxinas mosquitocidas de Bacillus thuringiensis

El desarrollo de cianobacterias recombinantes con características mosquitocidas ha constituido un proyecto desafiante en nuestro laboratorio. Esto se debe a que se ha tratado de desarrollar una alga silvestre con los genes mosquitocidas de Bacillus thuringiensis israelensis, lo cual es un gran reto, dada la dificultad, primero para obtener cultivos axénicos, segundo para transformar una cianobacteria de origen natural, y tercero, clonar y expresar las toxinas en suficiente cantidad para aniquilar las larvas de mosquitos que las devoren. Hasta el momento, se ha logrado obtener cultivos axénicos de Phormidium animalis, se ha podido transformar por medio de biobalística y ya se tienen clones transgénicas con dos toxinas de Bacillus thuringiensis israelensis. Estas últimas se encuentran en proceso de bioensayo en el laboratorio (Fig. 2).

JorgeIbarra

Dr. Jorge Eugenio Ibarra Rendón
Investigador Principal

93

Leandro Gabriel Ordoñez Acevedo
Auxiliar de Investigación

99

Victor Emmanuel Baltazar Rodriguez
Estudiante de Maestría

96

Areli Cando Narváez
Estudiante de Maestría

98

Adrián Castellanos García
Estudiante de Maestría

95

Salma Sarai Melendez González
Estudiante de Maestría

97

Lucia Rodriguez Maldonado
Estudiante de Maestría

PersonaGris

Luis Fernando Chiquito Ponce
Estudiante de Maestría

  • Eliana Valencia Lozano, Jorge Eugenio Ibarra Rendon, Humberto Herrera Ubaldo, Stefan de Folter and José Luis Cabrera Ponce. Osmotic stress-induced somatic embryo maturation of coffee Coffea arabica L., shoot and root apical meristems development and robustness. Scientific Reports 11(1): 1-13: 2021. ISSN 2045-2322. https://doi.org/10.1038/s41598-021-88834-z.
  • Eliana Valencia Lozano, José Luis Cabrera Ponce, Juan C. Noa Carrazana and Jorge Eugenio Ibarra Rendon. Coffea arabica L. Resistant to Coffee Berry Borer (Hypothenemus hampei) Mediated by Expression of the Bacillus thuringiensis Cry10Aa Protein. Frontiers in Plant Science 12: 1-13: 2021. ISSN 1664-462. doi: 10.3389/fpls.2021.765292 Special edition: Research Topic – Plant Transformation.
  • A. N. Lule-Chávez , R. Carballar-Lejarazu , J. L. Cabrera-Ponce , H. Lanz-Mendoza and J. E. Ibarra. Genetic transformation of mosquitoes by microparticle bombardment. Insect Molecular Biology : 3041: 2021.
  • J. Francisco Castillo-Esparza, Javier Luevano-Borroel and Jorge E. Ibarra. Identification and characterization of a new cry-like gene found in a Bacillus cereus strain. Antonie van Leeuwenhoek : 17591770: 2021.
  • Luis A. Verduzco Rosas, Rosalina García-Suárez, José J. López-Tlacomulco and Jorge E. Ibarra. Selection and characterization of two Bacillus thuringiensis strains showing nematicidal activity against Caenorhabditis elegans and Meloidogyne incognita. FEMS Microbiology Letters : 1-9: 2021.

Buscamos estudiantes entusiastas que quieran unirse al grupo de investigación.