in vivo and in vitro studies of proteinase inhibitor action on the development and midgut proteinase activities of the sugarcane borer (Diatraea saccharalis) (Fabr., 1794)

O objetivo deste trabalho foi estudar in vivo e in vitro a ação de inibidores de proteinase (IPs) de soja sobre o desenvolvimento e atividade das proteinases intestinais de lagartas da broca-da-cana (Diatraea saccharalis) (Fabr., 1794). Foram identificadas e caracterizadas as principais enzimas digestivas de (Diatraea saccharalis). As propriedades antimetabólicas dos IPs de soja, do tipo Kunitz e Bowman-Birk, foram determinadas in vivo e in vitro, antes e após a incorporação em dieta artificial, com avaliação do potencial de crescimento de populações da broca da cana. Baseando-se na hidrólise de substratos sintéticos específicos, dois picos de atividade tríptica (pH 8,0 e 9,0) e a presença de um pico de atividade quimotríptica (pH 9,0) foram observados em lagartas de último ínstar. Conforme observado em outros lepidópteros, D. saccharalis apresentou pH ótimo alcalino para estas proteinases. A inibição da atividade da tripsina e da quimotripsina in vitro pelos IPs de soja sugeriu que ambos, Kunitz e Bowman-Birk, poderiam ter um efeito antimetabólico quando ingeridos pela lagarta. A incorporação dos IPs de soja, parcialmente purificados em dieta artificial de lagartas recém-eclodidas na concentração de 0,5% (p/p), reduziu significativamente o crescimento e desenvolvimento da broca refletindo no aumento do número e duração dos ínstares, além da redução do peso larval e do alongamento das fases larval e pupal. No entanto, a ingestão dos IPs não influenciou a sobrevivência nem a segunda geração das lagartas mantidas em dieta artificial contendo estes inibidores. Além disso, houve um aumento na atividade tríptica e redução da porcentagem de inibição das mesmas pelos IPs, in vitro. Foi observado também que o valor nutricional da dieta afeta a resposta do inseto ao inibidor. Por meio de estudos de tabela de vida de fertilidade, menores valores da taxa líquida de reprodução (Ro), capacidade inata de aumentarem número (Rm), ) razão finita de aumento (λ), maiores durações de média de uma geração (T) e tempo para a população duplicar (Dt) foram obtidas para adultos provenientes de dieta contendo os IPs. As diferenças observadas refletem na redução do crescimento da população, indicando um alto potencial dos IPs na proteção de plantas de cana-de-açúcar contra os danos provocados pela broca da canaThe objective of the present study was to evaluated, in vivo and in vitro, the action of soybean proteinase inhibitor (SPI) on the development and midgut proteinase activities of the sugarcane borer (Diatraea saccharalis) (Fabr., 1794). The major proteinase activities of D. saccharalis were characterized. The antímetabolic properties of the SPI, Kunitz and Bowman-Birk in vitro, before and after incorporation into artificial diet, in vivo, and its interference on population increase potential of the pest have been evaluated. Based on hydrolysis of the synthetic substrates, two major trypsin activities were identified (pH 8.0 and 9.0) and also a chymotrypsin activity with an optimum pH at 9.0. D. saccharalis trypsin and chymotrypsin display aIkaline pH optima, as observed to most Lepidoptera insects. The inhibition of trypsin and chymotrypsin activities in vitro,by SPI suggested that either, Kunitz and Bowman-Birk, could have a potential antimetabolic effect when ingested by these insect larvae. The incorporation of semi-purified extract SPI into an artificial diet of neonate larvae at 0.5% (w/w), significantly reduced the growth and development of the insect, reflecting an increase of the instar number and duration, and a significantly lower average weight. However, ingestion of SPI did not influence larval survival and the second generation of larvae fed SPI diet. In addition, there was an increase of the leveI of tryptic activity and a decrease of inhibition by the SPI in vitro. It was also observed that the diet nutrition value affect the insect susceptibility to the inhibitor. Studies on the fertility life table showed that lower net reproduction rates ((Ro), instantaneous rate of increase (Rm), and finite ratio of increase (λ), and the higher mean generation time (T) and the doubling time (Dt) were obtained from adults reared on diet supplemented with SPI. The observed differences potentially translate into large differences in population growth, indicating a potential value of SPI for protecting sugarcane plants against damage by D. saccharali