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Tema
El control microbial de
artrópodos y el control biológico
de patógenos vegetales
Control microbial de
artrópodos:
Bacterias entomopatógenos
Sumario
• Bacterias
entomopatógenas.
Características
generales.
Clasificación. Mecanismos de
infección.
• Principales Familias, géneros y
especies con potencialidad en
el control microbial.
Objetivos
• Caracterizar
las
bacterias
entomopatógenas.
• Precisar las principales etapas de
su mecanismo de infección.
• Destacar las principales Familias,
géneros
y
especies
con
potencialidad
en
el
control
microbial.
Bacterias
entomopatógenas
• Desempeñan un papel protagónico en el
control
microbial,
específicamente
Bacillus thuringiensis Berliner.
• Aproximadamente 90 % de las ventas
de agentes de control microbiano
corresponde a productos que tienen
como base esta bacteria.
• En comparación con otros grupos de
entomopatógenos, son pocas las
bacterias que provocan algún daño a los
insectos.
Bacterias Entomopatógenas
Daños que
provocan
a insectos
Bacteremia
Septicemia
Toxemia
Bacteria se multiplica
en hemolinfa del insecto
sin producir toxinas.
Existen bacteremias
no patogénicas
Bacteria invade
hemocele, se multiplica,
produce toxinas
y el insecto muere.
Sucede con bacterias
patógenas
Bacteria confinada
al lumen estomacal
donde produce toxinas
(Tanada y Kaya, 1993).
:
:
:
Familia Bacillaceae
• Bacterias con células vegetativas alargadas en forma de
bastón, Gram positivas y formadoras de endosporas.
• Existen dos géneros con especies entomopatógenas:
Bacillus y Clostridium.
• Clostridium es anaeróbico obligado y Bacillus es aeróbico.
• A la célula donde se forma la espora se le denomina
«esporangio».
• Para algunas especies la formación de la espora va
acompañada de la formación de un cristal proteico
denominado cuerpo parasporal, que es el responsable de
la acción insecticida.
• El género Bacillus es el que mayor potencial presenta en el
control microbiano de insectos.
• Sus principales especies son: B. thuringiensis, B.
sphaericus y B. popillae (Thiery y Frachon, 1997).
BACTERIAS
ENTOMOPATOGENAS
División
Familia
Género
Especie
Gracilicutes
(Gram -)
Pseudomonaceae
Pseudomonas
P. aeruginosa
P. fluorescens
Bacillaceae
Bacillus
B. alvei
B. larvae
B. Iaterosporus
B. lentimorbus
B. popilliae
B. sphaericus
B. thuringiensis
Bacillus thuringiensis
• Las diferentes subespecies de B. thuringiensis
difieren en su espectro de acción tóxica, por lo que se
propuso separarlas en patotipos.
• El patotipo A incluye las razas O CEPAS que son
patógenas para insectos del orden Lepidoptera.
• El patotipo B incluye a las que resultan patógenas
para insectos del orden Diptera.
• El patotipo C incluye las razas que infectan insectos
del orden Coleoptera.
• El cuerpo parasporal varía en su forma al variar el
patotipo de la bacteria.
• Hasta 1997 se habían identificado 63 razas de B.
thuringiensis de acuerdo al serotipo H (Thiery y
Frachon, 1997).
Esporangios, esporas y cristales de Bacillus thuringiensis
ENDOSPORA
CRISTAL PROTEICO
Esporangio de Bacillus thuringiensis mostrando la
endospora y el cristal proteico
Cristales proteicos purificados de
Bacillus thuringiensis
Nomenclatura del gen para el cristal proteico de
Bacillus thuringiensis (Bt) y espectro de acción
contra insectos
Gen
Proteína
Subespecie (cepa)
Espectro de acción
Cry I
Cry I
Cry I kurstaki (HD-1),
Aizawai, Sotto
Lepidoptera
Cry II
Cry II
Cry II kurstaki (HD1), kurstaki (HD-263)
Cry IIIA
Cry IIIA
tenebrionis
Lepidoptera y
Diptera
(mosquitos)
Coleoptera
(crisomélidos)
Cry IIIB
Cry IIIB
japonensis
Coleoptera
(escarabajos)
Cry IV
Cry IV
israeliensis
Diptera
(mosquitos y
moscas negras)
Larvas del bórer europeo del maíz
infectadas con Bacillus thuringiensis
Mecanismos de
infección
Producción de toxinas
Una de las características más
notables de B. thuringiensis
β-exotoxina
α-exotoxina
1eras. TOXINAS
identificadas de B.
thuringiensis
δ-endotoxina
γ-exotoxina
β-exotoxina
• Toxina termoestable, secretada por algunas
variedades durante la fase de crecimiento vegetativo.
• Conocida como: «factor mosca», «toxina mosca»,
«toxina termoestable», “toxina estable al calor» y
«thuringiensin».
• La capacidad de B. thuringiensis para producirla
hace que su radio de acción sea más amplio.
• Se reportan especies susceptibles a β-exotoxina en
los órdenes Diptera, Lepidoptera, Hymenoptera,
Coleoptera, Isoptera y Orthoptera.
• El estado larval de los insectos es siempre más
susceptible que el estado adulto (Habib y Andrade,
1998).
• β-exotoxina también resulta letal para insectos
pertenecientes a los órdenes Hemiptera y
Neuroptera, donde se ubican enemigos naturales
que pueden afectarse, razón por la cual el radio
de acción tan amplio es un elemento importante
a tener en cuenta en el manejo de plagas.
• Por ejemplo:
 Se ha verificado que las larvas de Chrysoperla
carnea Stephens (=Chrysopa) mueren después
de ingerir huevos de Sitotroga cerealella tratados
con la β-exotoxina.
 Lo mismo ocurre a chinches que se alimentaron
con larvas de Helicoverpa zea (=Heliothis)
(Kiselev, 1975 citado por Tanada y Kaya, 1993).
• La
β-exotoxina
posee
propiedades
mutagénicas y teratogénicas y es tóxica a los
vertebrados  las subespecies que la
producen no se tienen en cuenta en la mayoría
de las formulaciones comerciales de B.
thuringiensis (Tanada y Kaya, 1993; Habib y
Andrade, 1998).
• Existe heterogeneidad entre las β-exotoxinas
 diferencias de toxicidad hacia diferentes
organismos plaga y los mamíferos  sea tan
importante su identificación (Carreras et al.,
1997).
δ-endotoxina
• La más importante.
• Sintetizada en forma de protoxina
durante el proceso de esporulación
dentro de la célula vegetativa.
• La protoxina aparece como una
inclusión cristalina y se considera
una característica constante para las
diferentes
variedades
de
B.
thuringiensis.
Modo de acción de la
δ-endotoxina
Aunque se puede explicar mediante varias
hipótesis, a continuación se describe el proceso
de forma general y simplificada:
La larva ingiere la protoxina
La protoxina se solubiliza en el
ambiente alcalino del intestino
La protoxina es procesada a la forma
tóxica por la acción de las proteasas
digestivas del insecto
Posteriormente, ocurre la unión de las toxinas
a receptores que se encuentran en la
membrana intestinal del insecto susceptible
En ensayos realizados se ha
demostrado que:
Existe una correlación estricta entre
la unión de las toxinas al receptor del
insecto blanco y la toxicidad
No es suficiente que la toxina se una
al receptor para que mate al insecto,
lo cual quiere decir que existen otros
factores
involucrados
en
el
mecanismo de acción de la toxina.
Unión entre toxina y receptor desequilibra la estructura de la
membrana y «abre» un poro por el que penetran cationes,
seguidos de agua
Exceso de agua en el citoplasma de las células epiteliales
provoca distensión hasta que la célula se rompe
.
Contenido del mesenteron (altamente alcalino) pasa a la
hemolinfa (con pH casi neutro) a la vez que la hemolinfa va
hacia el lumen del mesenteron
Aumento de pH de la hemolinfa  paralización de la larva,
al cesar la conducción nerviosa
Al disminuir pH del contenido estomacal 
ocurre germinación de las esporas y se produce una septicemia
Sintomatología
• B. thuringiensis necesita ser ingerido
para que lleve a cabo su efecto tóxico.
• Primeros síntomas externos:
Pérdida del apetito
Regurgitación y diarreas
Pérdida del brillo del tegumento
Disfunción intestinal
Parálisis del tracto digestivo
Posteriormente:
• Las larvas pierden agilidad y el
tegumento se torna de color marrón
oscuro.
• Al final, algunas larvas sufren parálisis
total antes de morir.
• Después de la muerte -entre 18 y 72
horas- el cadáver adquiere coloración
oscura y los tejidos se descomponen
rápidamente (Habib y Andrade, 1984).
Síntomas Internos :
• Estudios histopatológicos de
células del epitelio intestinal
permitieron conocer que:
• Ocurre degradación de las
microvellosidades apicales
• Vacuolización del citoplasma
• Lisis celular.
Otras especies
Bacillus sphaericus Neide
• Con potencial en el control de plagas de interés en
Salud Pública.
• Muy específico: limitado a larvas de mosquitos,
especialmente del género Culex.
• Produce una protoxina de naturaleza proteica que
debe ser ingerida por las larvas en su medio
acuático.
• Su mecanismo de acción es muy similar al de B.
thuringiensis.
• Crece fácilmente en medios artificiales y por su
capacidad saprofítica se mantiene más tiempo en el
hábitat acuático que las cepas de B. thuringiensis
var. israelensis.
Bacillus popilliae Dutky
• Patógeno obligado, además específico.
• Causa la «enfermedad lechosa» en escarábidos, pues su
característica más notable es el aspecto lechoso de la
hemolinfa de las larvas infectadas, por la gran cantidad de
esporas de la bacteria que circulan por ésta.
• Con importancia histórica: fue el primer organismo
entomopatógeno registrado como bioinsecticida en 1948.
• La infección de las larvas se produce por ingestión.
• Aunque, al igual que B. thuringiensis, produce un cuerpo
parasporal bipiramidal, no está claro cuál es su papel en el
desarrollo de la enfermedad.
• Una vez ingerida la bacteria, cuando llega al intestino medio,
las esporas germinan y se reproducen, iniciándose la
infección en el epitelio intestinal que rápidamente pasa a la
hemolinfa.
Bibliografía Básica
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Manejo Ecológico de Plagas.
CEDAR. Centro de Estudios de
Desarrollo Agrario y Rural.
UNAH. La Habana. Cuba.
Capítulo VI. Páginas: 199-204.
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Disponible
en:
http://www.aguascalientes.com.mx/co
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Consulta: 22/10/08. Contiene los
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http://ippc.orst.edu/dir/microbial/Bt/. Consulta: 22/10/08.
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http://epunix.biols.susx.ac.uk/Home/Neil_Crickmore/Bt/.Consulta:
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