Aspectos básicos y aplicados de la genética molecular de Bacillus thuringiensis

Los inoculantes basados en Rhizobium son ampliamente usados en plantas luguminosas. Actualmente cepas bacterianas con funciones duales (por ejemplo: fijación de nitrógeno y actividad insecticida) pueden ser una alternativa para el manejo orgánico de pestes de insectos (Madhavi et al., 1993 and 1994). También pueden ser usadas para proteger semillas, reduciendo el uso de insecticidas químicos. El gen cry 4B de B. thuringiensis israelensis que codifica para una proteína tóxica para díptero fue usado como modelo. Para introducir dicho gen se usó el plásmido pTR101, un vector altamente estable, en Rhizobium en ausencia de presión de selección. Las construcciones fueron introducidas en Rhizobium fredii 191 y Rhizobium meliloti 1021, mediante conjugación tripartita con un plásmido ayudante. La expresión fue estudiada mediante Western blot de extractos crudos utilizando un anticuerpo específico contra la proteína Cry4B recombinante. Se observaron reareglos que dieron lugar a deleciones, pero a pesar de esto un polipéptido reactivo se detectó en ambos Rhizobios. Dado que en Argentina muchas pestes de coleópteros y nematodos constituyen un serio problema para cultivos de alfalfa y soja, entre otros, el gen cry3A de B.thuringiensis tenebrionis (Krieg et al., 1983) fue introducido en Rhizobium meliloti 1021. Se eligió al vector de amplio rango pRK404, para evitar que se produzcan reareglos. Este plásmido posee un origen de replicación derivado del RK2, lleva resistencia a kanamicina, puede ser movilizado con una alta frecuencia usando un plásmido ayudante. Los análisis por PCR confirmaron la presencia de este gen en Rhizobium meliloti 1021 pero se observó un bajo nivel de expresión. La presencia del plásmido recombinante no afectó la capacidad nodulativa ni de crecimiento de las plantas inoculadas. La presencia de proteíans tóxicas con actividad citolítica y hemolítica es una característica de Bacillus thuringiensis entre este grupo la primera descubierta fue Cyt1 la citolisina de Bacillus thuringienisis israelensis (Bti) (Earp, D. J., et al. 1987, Ward, E. S., et al. 1984). En esta subespecie hemos detectado la presencia de otro gen cyt, altamente homólogo a la citolisina de 29 KDa, Cyt2 de la subespecie kyushuensis (Drobniewski, F, A., et al. 1989. Knowles, B, H. et al. 1992). Este gen mapea “río arriba “ del gen cry4B en el megaplásmido de 72 Md de la cepa 4Q2-72. El análisis de la secuencia reveló una región 5' estabilizadora del mARN similar a las descriptas para otros genes cry. Los análisis de Western blot revelaron la presencia de un polipéptido inmunoreactivo en Bacillus thuringiensis subespecie 1884 y 4Q2-72. Mediante experimentos de PCR y de Southern blot se confirmó la presencia de este gen en otras subespecies mosquitocidas de Bacillus thuringiensis. Notablemente la subespecie tenebrionis que clasifica dentro del serotipo morrisoni, con actividad tóxica para coleóptero, también lleva este gen. Por otro lado, se obtuvieron resultados negativos con las cepas tóxicas para lepidóptero kurstaki HD-l y aizawai HD-137. Así como los genes cry, que codifican toxinas larvicidas en Bacillus thuringiensis, los genes cyt también parecen constituir una amplia y diversa familia de genes altamente relacionados.La presencia de hemolisinas Cyt ha sido asociada típicamente con cepas de Bacillus thuringiensis con diferente patotipo(Chang, C., et al. 1993; Crickmore, N., et al. 1995). Este es el caso del serotipo morrisoni el cual incluye cepas bilógicamente activas contra larvas de lepidóptero y coleóptero. Mientras que las proteínas Cyt fueron encontradas en la mayoría de las cepas mosquitocidas estudiadas, es probable que más de una citolisina coexista en las cepas más tóxicas para dípteros, como las subespecies israelensis y morrisoni PG14, sugiriendo esto una correlación entre la potencia mosquitocida y la actividad hemolítica. La secuencia parcial de diferentes genes cyt de cepas mosquitocidas y no mosquitocidas fue determinada y en base a estos datos se construyó un árbol filigenético. , Nuestros encuentros sugieren que las proteínas Cyt tienen un espectro de distribución más amplio que el que hasta ahora se conocía y probablemente también de actividad contra insectos. Teniendo en cuenta las diferencias en el mecanismo de acción entre las proteínas Cry y Cyt se sugiere que éstas últimas pueden ser un factor importante en el manejo de la resistencia desarrollado por los insectos a toxinas Cry . Finalmente se sugiere que la actividad biológica de los cristales intactos de muchas subespecies de Bacillus thuringiensis puede ser considerada como la resultante de una compleja interacción entre las toxinas Cry y Cyt