Bacterias marinas como fuente de compuestos con actividad insecticida contra Collaria scenica

La presencia de Collaria scenica en praderas forrajeras empleadas como alimento para el ganado lechero del Valle de Ubaté y Chiquinquirá, provoca pérdidas económicas que llegan a ser en algunos casos del 25% de la producción. En un intento por controlar el avance de esta plaga, los productores recurren a técnicas de control químico que conllevan un detrimento en la salud del ganado y en la calidad de la leche. Se han explorado alternativas con el objetivo de reducir el riesgo asociado a los plaguicidas empleando controladores biológicos como hongos y nemátodos entomopatógenos; sin embargo, el problema persiste hoy en día entre los productores. La exploración de ambientes marinos como fuente de diversidad biológica y química es una opción que hoy está encaminada hacia el estudio de los microorganismos con miras al desarrollo, entre otras posibilidades, de agroinsumos para el control de plagas. Colombia, en su calidad de país megadiverso y con acceso a dos océanos, presenta una oportunidad magnífica para la exploración de los potenciales usos de su microbiota. De esta manera, en este trabajo de investigación se contribuyó al aprovechamiento de microorganismos como una alternativa para el control de C. scenica mediante la evaluación de una colección de bacterias obtenidas de ambientes marinos del Caribe colombiano. Para esto se tomó como punto de partida la colección de bacterias marinas del grupo “Estudio y Aprovechamiento de Productos Naturales Marinos y Frutas de Colombia” y se implementó un bioensayo que permitió evaluar la mortalidad sobre C. scenica a partir de 53 aislamientos bacterianos. Así, se determinó que los aislamientos identificados como Paenibacillus sp. PNM-201, Paenibacillus sp. PNM-210 y Streptomyces sp. PNM-208 presentan actividad insecticida con valores de mortalidad entre el 23-53%. En este trabajo se diseñó una estrategia de fraccionamiento del extracto que permitía discriminar si los compuestos activos eran de baja o alta polaridad, o si se trataba de macromoléculas o metabolitos pequeños (PM 3000 Da). Esta estrategia permitió establecer que los compuestos activos de Streptomyces sp. PNM-208 correspondían a compuestos de baja polaridad como las antimicinas previamente caracterizadas en este extracto, mientras que los compuestos activos para Paenibacillus sp. PNM-201, Paenibacillus sp. PNM-210 eran compuestos no iónicos de alta polaridad y con pesos moleculares menores a 3000 Da. Del extracto de Paenibacillus sp. PNM-201, obtenido a partir de su cultivo en 30 L de medio LB líquido, se aislaron por técnicas cromatográficas a partir de fracciones activas cuatro compuestos: un nonapeptido denominado paenibacillamida (C1), cuya secuencia se propone como [2,7-DASDA - Phe - Leu - hLeu - Val - Ile - Leu - Thr - HVA], el cual contiene residuos poco comunes como la -hidroxivaleramida (HVA), una homoleucina (hLeu) y, de manera particular, la presencia de la 2,7-diaminosubaradiamida, descrito aquí por primera vez en la naturaleza, adicionalmente, se aisló e identificó el aminoácido triptófano (C2) y las bases nitrogenadas adenina (C3) y uracilo (C4). El estudio de la actividad insecticida de los compuestos aislados mostró que el nonapeptido paenibacillamida presenta actividad insecticida contra Collaria scenica cuando se ensayó a una concentración de 0.5 mg•mL-1 con una mortalidad de 27% sobre los insectos.Abstract: Collaria scenica in fodder grasslands used as food for the dairy cattle of the Valley of Ubaté and Chiquinquirá causes economic losses, in some cases equivalent to 25% of the production. In an attempt to control the progress of this pest, producers resort to chemical control techniques that entail a detriment in health of the cattle and the quality of milk. Alternatives have been explored in order to reduce the risk associated with pesticides using biological controllers such as fungi and entomopathogenic nematodes; however, the problem persists among producers nowadays. The exploration of marine environments as a source of biological and chemical diversity is an option that nowadays is directed towards the study of microorganisms aimed to the development, among other possibilities, of agro-inputs for the control of pests. Colombia, as a mega-diverse country with access to two oceans, presents a magnificent opportunity to explore the potential uses of its microbiota. In this way, this research work contributed to the use of microorganisms as an alternative for the control of C. scenica by evaluating a collection of bacteria obtained from marine environments of the Colombian Caribbean. From this, the collection of marine bacteria from the group “Estudio y Aprovechamiento de Productos Naturales Marinos y Frutas de Colombia” was taken as a starting point and a bioassay that allowed evaluating the mortality on C. scenica from 53 bacterial isolations was implemented. As a result, it was determined that the isolates identified as Streptomyces sp. PNM-208, Paenibacillus sp. PNM-210 and Paenibacillus sp. PNM-201 present insecticidal activity with mortality values between 23-53%. In this work, an extract fractionation strategy that allowed to discriminate if the active compounds were of low or high polarity, or if they were macromolecules or small metabolites (MW 3000 Da) was designed. This strategy allowed to establish that the active compounds of Streptomyces sp. PNM-208 corresponded to low polarity the antimycines, previously characterized in its extract, while the active compounds for Paenibacillus sp. PNM-201, Paenibacillus sp. PNM-210 were non-ionic compounds of high polarity and with molecular weights less than 3000 Da. From the Paenibacillus sp. PNM-201 extract, obtained from its culture in 30 L of liquid LB medium, four compounds were isolated by cromatographic techniques from the active fractions: a nonapeptide named paenibacillamide (C1), whose sequence is proposed as [2,7-DASDA - Phe - Leu - hLeu - Val - Ile - Leu - Thr - HVA], which contains rare residues such as - hydroxyvaleramide (HVA), a homoleucine (hLeu) and, particularly, the presence of the 2,7-diaminosubaradiamide, described here for the first time in nature, additionally, the amino acid tryptophan (C2) and the nitrogenous bases adenine (C3) and uracil (C4) were isolated and identified. The study of the insecticidal activity of the isolated compounds showed that the nonapeptide paenibacillamide has insecticidal activity against Collaria scenica when tested at a concentration of 0.5 mg•mL-1 with a mortality of 26% on insects.Maestrí