Um inibidor de tripsina da soja reduz a resistência ao milho transgênico em uma população de Spodoptera frugiperda (Lepidoptera:Noctuidae)

Abstract

Em determinadas culturas de importância econômica, lepidópteros pragas têm sido controlados com sucesso pela adoção de plantas transgênicas resistentes a insetos que expressam proteínas inseticidas Cry e/ou Vip derivadas do microrganismo Bacillus thuringiensis Berliner (plantas Bt). Dentre as pragas alvos das plantas Bt, Spodoptera frugiperda (Smith, 1797) (Lepidoptera: Noctuidae) destaca-se pelo seu potencial destrutivo na cultura do milho e pelos casos de resistência em campo às plantas Bt. Após serem ingeridas, as proteínas inseticidas expressas em plantas Bt interagem com receptores no intestino médio com consequente ruptura das células do intestino médio e morte da praga alvo. No intestino médio de imaturos de lepidópteros como S. frugiperda, as serino proteases são importantes na digestão de proteínas e na ativação ou degradação de proteínas inseticidas. O presente trabalho foi conduzido para avaliar se a ingestão de um inibidor de tripsina de soja (SBTI) poderia implicar em alterações no desenvolvimento de duas populações de S. frugiperda, sendo uma população resistente e a outra suscetível ao milho Bt que expressa as proteínas Cry1F, Cry1A.105 e Cry2Ab2. O SBTI foi produzido e purificado utilizando expressão heteróloga em E. coli seguida de purificação em Ni-Sepharose. Bioensaios utilizando folhas de milho não Bt indicaram que o desenvolvimento de lagartas de S. frugiperda suscetíveis e resistentes não foi influenciado pela ingestão de SBTI. No entanto, quando a população resistente consumiu plantas de milho Bt contendo SBTI, foi observada alta mortalidade juntamente com uma redução no peso larval e redução da atividade das tripsinas digestivas. Embora o modo de ação não tenha sido elucidado, foi possível observar que o consumo de SBTI aumentou a suscetibilidade da população resistente de S. frugiperda ao milho Bt.

Lepidopteran pests have been successfully managed by the adoption of insect resistant transgenic plants expressing Cry and/or Vip insecticidal proteins derived from Bacillus thuringiensis Berliner (Bt plants). Among such pests, Spodoptera frugiperda (Smith, 1797) (Lepidoptera: Noctuidae) is highlighted for its destructive potential in maize crops and for cases of field-evolved resistance to Bt plants. Cry insecticidal proteins expressed in Bt plants are known for their interaction with insect midgut receptors and subsequent midgut cell disruption that leads to target pest death. In the midgut of lepidopteran larval pests such as S. frugiperda, serine proteases are important in dietary protein digestion and activation or degradation of insecticidal proteins. This work was conducted to evaluate whether the use of a soybean trypsin inhibitor (SBTI) could disrupt the development of a Bt susceptible and a Bt resistant population of S. frugiperda ingesting Bt (expressing Cry1F, Cry1A.105, and Cry2Ab2 Cry proteins) and non-Bt maize plants. The SBTI was produced and purified using recombinant expression in E. coli followed by purification in Ni-Sepharose. Bioassays using non-Bt maize leaves indicated that the development of susceptible and resistant populations of S. frugiperda was not influenced by the ingestion of SBTI. However, when the resistant population consumed Bt maize plants amended with SBTI, high mortality along with a reduction in larval weight and reduced activity of digestive trypsins were observed. Although the mode of action was not elucidated, it is possible that the consumption of SBTI increased susceptibility to Bt maize in the resistant population of S. frugiperda.