Biocontrol studies on fall webworm (Hyphantria cunea Drury) by using the spore-cry toxins of the Bacillus thuringiensis strains from Turkey

Abstract

Bu çalışma yerel Bacillus thuringiensis (Bt) suşlarının ve bunlardan elde edilen Cry proteinlerinin Amerikan beyaz kelebeği Hyphantria cunea üzerine toksik etkilerini belirlemek amacıyla gerçekleştirilmiştir.Bu çalışmada altı farklı bakteri suşu olan Bt SY49.1, Bt SY25.1, Bt SY33.3, Bt SY56.3, Bt SY27.1 ve Bacillus thuringiensis var kurstaki (Btk) standart suşu kullanılmıştır. Çalışma Türkiye'nin kuzey doğusunda bulunan Rize bölgesi'den elde edilen Hyphantria cunea larvaları üzerinde gerçekleştirilmiştir. Her bir suş için yedi doz olarak 10 μg/ml: 50 μg/ml: 100 μg/ml: 250 μg/ml: 500 μg / ml, 1000 μg/ml ve 2250 μg/ml belirlenmiş ve böcek besiyerine uygulanmıştır. On gün boyunca ölen larvalar izlenmiş ve ölü larva sayısı ve kalan canlı sayısı kaydedilmiştir. Kullanılan tüm Bt suşlarında Hyphantria cunea'nın ölüm oranının, kullanılan tüm dozlarda gün geçtikçe arttığı görülmüştür. Zaman ilerledikçe ölüm oranı artmış; ayrıca kullanılan doz artışına göre de ölüm oranı daha fazla gerçekleşmiştir. Elde edilen sonuçlara göre; Bt SY56.3 proteinlerinin daha yüksek bir LD50 değeri, Bt SY49.1 proteinleri için ise daha düşük bir değeri olduğunu göstermiştir. Ayrıca, en yüksek LD99 değeri Bt SY33.3 ürünlerinde elde edilirken, en düşük değer Bt SY49.1 ürünlerinde elde edilmiştir, gosterildigi gibi Bt SY56.3 diğer suşlara göre daha düşük ölüm oranları gösterirken, Bt SY27.1 ve Bt SY49.1 kullanılan suşlar arasında daha yüksek ölüm oranları gösterdi. Üç suş (Bt SY49.1, Bt SY27.1 ve Btk) için spor karışımının etkisi de en yüksek ölüm oranını Bt SY49.1 olarak gösterirken, Btk daha düşük ölüm oranı gösterdi. Üçüncü evre larvasında (L3) Bt SY27.1 kristali ve spor- kristal için daha yüksek bir ortalama ölüm oranı ve Bkt kristali için daha düşük bir ortalama ölüm oranı elde edilmiştir. Dördüncü evre larvasında (L4), kristal ve spor ile Bt SY49.1 için daha yüksek ortalama ölüm oranı, Btk spor- kristal için daha düşük bir ortalama ölüm oranı elde edilmiştir. Sonuç olarak Bt'nin Hyphantria cunea larvalarının tüm evreleri, erken ve ileri evreleri üzerinde potansiyel toksisite gösterdiği belirlenmiştir. Ayrıca ekstrakt edilen Bt spor-kristal ürünleri Hyphantria cunea'nın üçüncü (L3) ve dördüncü (L4) evre larvaları üzerinde anlamlı toksik etki göstermiştir. Çalışma sonuçları lokal Bt suşlarından elde edilen spor ve kristal proteinlerin Hyphantria cunea larvaları üzerine öldürücü etki gösterdiğini ortaya koymuştur. Anahtar Kelimeler: Biyokontrol, Hyphantria cunea, Bacillus thuringiensis, Btk, Cry proteinleri, Sürdürülebilir tarım

This study aimed to determine the effects of local Bacillus thuringiensis (Bt) strains and their Cry proteins on the larvae of the fall webworm insect, Hyphantria cunea. Six strains of Bt were used: Bt SY49.1, Bt SY25.1, Bt SY33.3, Bt SY56.3, Bt SY27.1 and standart strain Bacillus thuringiensis var kurstaki (Btk). The larvae of the insect Hyphantria cunea used in this study were collected from the Rize region of Northeastern Turkey. Seven doses were determined for each strains according to the concentrations added: 10 μg/ml, 50 μg/ml, 100 μg/ml, 250 μg/ml, 500 μg/ml, 1000 μg/ml, 2250 μg/ml. Larvae of different ages were exposed to Bt strains' products. Larval mortality was monitored for ten days, and the number of dead larvae and live larvae were recorded. The results showed that the mortality rate of Hyphantria cunea larvae increased with the progression of time and increment of doses in strains of Bt that were applied. The results showed that the highest LD50 value was obtained from the Bt SY56.3 strain, while the lowest value was obtained from Bt SY49.1 strain. Moreover, the highest value for LD99 was obtained after using Bt SY33.3 products, while the lowest value was achieved after Bt SY49.1 treatment. Also, Bt SY56.3 showed lower mortality rates compared to the other strains, while Bt SY27.1 and Bt SY49.1 showed higher mortality rates among the strains used. The effect of mixture of spores for the three strains ( Bt SY49.1, Bt SY27.1and Btk) also showed the highest mortality rate was Bt SY49.1, while Btk showed lower mortality rate. On the third stage of the larvae (L3), there was a higher average mortality rate for Bt SY27.1 with the crystal and spore-crystal, and a lower average mortality rate for Btk with the crystal. In the fourth stage of the larvae (L4), the mean mortality was higher for Bt SY49.1 with the spore-crystal mixture, while the mean mortality was lower than Btk with the spore-crystal, Cry proteins and spore-crystal mixtures, it can be concluded that it has potential effects on all larval stages, including early and advanced larval stages of Hyphantria cunea. Also, the extracted Cry proteins and spores of Bt strains have considerable lethal toxicity on the third (L3) and forth (L4) larvae of Hyphantria cunea. The result of this study indicated that spore and Cry proteins of the local Bt strains have lethal effects on Hyphantria cunea larvae.Keywords: Biocontrol, Hyphantria cunea, Bacillus thuringiensis, Btk, Cry protein, Sustainable agriculture