Insecticidal action of Labramin, a protein from Labramia bojeri seeds, on the development of the Anagasta kuehniella (Lepidoptera: Pyralidae)

Abstract

O objetivo deste trabalho foi estudar ação inseticida de Labramin, uma proteína que apresenta propriedades lectínicas, purificada de sementes de Labramia bojeri (Sapotaceae) sobre o inseto Anagasta kuehniella (Lepidoptera: Pyralidae). Este lepidóptero é um dos principais predadores de produtos armazenados como milho, trigo, arroz e farinhas. Foi avaliado o efeito de Labramin sobre os diferentes estágios do desenvolvimento, parâmetros nutricionais, e o efeito sobre as duas principais enzimas envolvidas na digestão de proteínas (tripsina e quimiotripsina) desse inseto. Dietas artificiais foram preparadas misturando trigo integral, germe de trigo, farelo de trigo e levedura com 0,25, 0,5 e 1,0% (p/p) da proteína. Dietas livres de Labramin foram utilizadas como controle. Os seguintes índices nutricionais foram mensurados: eficiência de conversão do alimento ingerido (ECI), eficiência de conversão do alimento digerido (ECD), digestibilidade aproximada (AD) e custo metabólico (CM). Os intestinos médios e fezes das larvas de 4° ínstar foram centrifugados e o sobrenadante utilizado nos ensaios enzimáticos. A atividade tríptica e quimiotríptica foi determinada usando como substratos BAPNA e SAAPPNA, respectivamente. Labramin 0,25% (p/p) afetou negativamente o crescimento e desenvolvimento de A. kuehniella, reduzindo o peso médio das larvas de 4° ínstar em 53% e prolongando a fase larval (14 dias) e pupal (2 dias). Apenas 43% das larvas neonatas alimentadas com Labramin 0,25% atingiram a fase adulta, enquanto o grupo controle aproximadamente 86% atingiu esse estágio. Labramin incorporada em dieta a 1% (p/p) provocou uma mortalidade de aproximadamente 90% das larvas. Larvas alimentadas com Labramin 0,25% mostraram baixos níveis de ECI e ECD e elevados níveis de AD e CM, demonstrando o potencial desta proteína inibir o consumo e a utilização do alimento. A atividade da enzima tripsina do fluido intestinal apresentou um aumento de 19%, bem como um aumento de 23 % na atividade dessa enzima nas fezes das larvas de 4° ínstar alimentadas com Labramin 0,25%. Estes resultados sugerem que Labramin afetou o mecanismo de reciclagem desta enzima. Em relação à atividade quimiotríptica, diferenças não significativa foram verificadas entre os tratamentos, tanto no intestino médio como nas fezes. Verificou-se através de ensaio de digestibilidade in vitro que Labramin é resistente à proteólise pelas enzimas digestivas deste inseto. Assim, Labramin é uma proteína que potencialmente poderá ser utilizada no combate de A. kuehniella e de outras pragas.The objective of this work was to study insecticidal action of Labramin, a protein that showing lectin properties obtained from Labramia bojeri (Sapotaceae) seeds, on the development of Anagasta kuehniella (Lepidoptera: Pyralidae). This Lepidoptera is one of the main predators of stored products such as corn, wheat, rice and flours. The effect of Labramin was evaluated for different stages of development, nutritional parameters, and its effect on the two main enzymes involved in the digestion of proteins (trypsin and chymotrypsin) by this insect. Artificial diets were prepared mixing whole wheat flour, wheat husks, wheat and yeast with 0.25, 0.5 and 1.0% (w/w) of the protein. Diets free of Labramin were prepared as control. The following nutritional indexes were measured: efficiency of conversion of ingested food (ECI), efficiency of conversion of digested food (ECD), approximate digestibility (AD) and metabolic cost (MC). Midguts and feces of the larvae (4° ínstar) were centrifuged and the supernatants utilized in the enzymatic assays. Trypsin and chymotrypsin activity were determined using BAPNA and SAAPPNA, respectively, as substrate. Labramin 0.25% affected the growth and development of A. kuehniella negatively, reducing the mean weight of the larvae of 4° ínstar by 53% and prolonging the larval (14 days) and pupal phase (2 days). Only 43% of the neonatal larvae fed with Labramin 0.25% reached the adult phase, while for the group controls approximately 86% reached this stage. Labramin-fed 0.25% larvae showed a decrease in levels of ECI and ECD, and increase in levels of AD and MC, demonstrating the potential of this protein to inhibit consumption and utilization as food. The activity of the enzyme trypsin of the intestinal fluid presented an increase of 19%, as well as an increase of 23% in the activity of this enzyme in the feces of the larvae of 4° ínstar fed with Labramin 0.25%. These results indicate that Labramin affected the mechanism of recycling of this enzyme. In relation to the chymotryptic activity, not significant differences were verified among the treatments, both for the medium intestine and the feces. It was verified through an in vitro digestibility assay that Labramin is resistant to proteolysis by the digestive enzymes of this insect. Therefore, Labramin is a protein that can potentially be used in the combat of A. kuehniella