Xantenes and porphyrins, photoactivatable molecules used to control insect pests

Se analizaron dos sensibilizadores fotodinámicos, la Floxina B y la Hematoporfirina IX, como fotoinsecticidas de moscas plagas. Ambas sustancias adicionadas al alimento de las larvas presentaron alta toxicidad. La Hematoporfirina IX presentó una CL50 (0,086 mM) cinco veces menor que la obtenida para Floxina B (CL50: 0,46 mM). La Hematoporfirina IX presentó importante efecto tóxico durante la etapa de dispersión de la larva, no así la Floxina B, cuyo efecto recién se observó durante la metamorfosis. La etapa de dispersión de la larva es el único período del desarrollo postembrionario de las moscas en que los individuos están expuestos directamente a la luz solar. Como consecuencia de la fotoactivación, estas sustancias generan especies reactivas de oxígeno. Demostramos que estas sustancias producen un estado altamente oxidativo y verificamos un importante incremento en el contenido de lípidos peroxidados de larvas alimentadas con Hematoporfirina IX, aún en oscuridad.The photodynamic sensitizers Phloxine B and Hematoporphyrin IX were tested as photoinsecticides against pest flies. Both substances were found to be highly toxic when added to the food, and therefore they are good candidates for baits. Hematoporphyrin IX showed a LC50 (0.086 mM) five times lower than Phloxine B (0.46 mM). Hematoporphyrin IX, unlike Phloxine B, showed an important toxic effect during the larval dispersal period. In general, this is the only stage of postembryonic development of the flies in which the individuals are exposed to direct sunlight. Following photoactivation, these substances generate reactive oxygen species. We demonstrated that Phloxine B and Hematoporphyrin IX produce a highly oxidative state, and that, even in darkness, there is an increase of lipid peroxides in larvae fed with Hematoporphyrin IX.Fil: Pujol Lereis, Luciana Mercedes. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquimicas de Buenos Aires; Argentina. Fundación Instituto Leloir; ArgentinaFil: Bochicchio, Pablo Alejandro. Fundación Instituto Leloir; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquimicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Rabossi, Alejandro. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Fundación Instituto Leloir; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquimicas de Buenos Aires; Argentin

Post-ecdysis behavior of exarate adults in Drosophila melanogaster and Ceratitis capitata

The life cycle (LC) of cyclorrhaphans follows a well-conserved developmental program in which the different instars and stages within instars show a similar sequence of events (Denlinger and Žđárek, 1994). In spite of the evolutionary distance (around 120 MY), the duration of metamorphosis of Drosophila melanogaster and Ceratitis capitata seems to represent a similar proportion of time of the whole life cycle, i.e., 48.1 and 50.1%, respectively (Bainbridge and Bownes, 1981; Rabossi and QuesadaAllué, 1995). The duration of stages within the puparium expressed as percent of total metamorphosis time also seems to be highly conserved between these two cyclorrhaphans, in spite of the respective slow (600 hs) C. capitata and rapid (239 hs) D. melanogaster LCs. This might also be true for certain evolutionary and ecologically distant flies, like the blood-sucking fly Haematobia irritans (Basso et al., 2011) and other muscidae (Denlinger and Žđárek, 1994). In cyclorrhaphans, when the pharate adult inside the puparium opens the puparial operculum, a stage of extrication is initiated, ending when the legs support the body and the insect is able to walk (Žđárek and Denlinger, 1986, 1987). In D. melanogaster this stage has been described as Stage P15(i+ii) by Bainbridge and Bownes (1981). Then follows a phase in which the exarate imago acquires the final size, shape, and body coloration. This phase has been described in D. melanogaster by Bainbridge and Bownes (1981) as Stages A1 to A3. During these first hours as “unfinished” imago the exarate fly undergoes complex behavioral and molecular processes giving rise to final body maturation. In particular, the ptilinium cuticle region retracts and, after muscular pulsations and body expansion, the wings reach their definitive extension (Johnson and Milner, 1987). Then, the final steps of cuticle sclerotization and pigmentation occur, mediated by catecholamine derivatives (Perez et al., 2002; Hopkins and Kramer, 1992), thus attaining the final external phenotype of the imago. Studies on this phase were reported in muscoids like Sarcophaga crassipalpis (Žđárek and Denlinger, 1986, 1987) or Glossina-Tsetse (Žđárek and Denlinger, 1992). However, as far as we know, no detailed comparison between D. melanogaster and Tephritids post-ecdysis behavior has been published.Fil: Bochicchio, Pablo Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Bodin, Diego H.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Quesada Allue, Luis Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Rabossi, Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentin

Completion of metamorphosis after adult emergence in Ceratitis capitata (Diptera: Tephritidae)

The ecdysis of the imago is a crucial step in the development of holometabolous insects. However, no information on several aspects of Ceratitis capitata imago emergence and subsequent body maturation is available. We analysed behavioural events and evaluated the oxygen consumption and the dynamics of carbohydrate and lipid reserves during puparium extrication and in newly emerged imago until full wing expansion. A system for recording images with the corresponding software for image analysis was built for this purpose. After extrication, C. capitata showed two early postemergence phases: walking (6.56 ± 4.01 min, 6.2% of the wing spreading period, WSP) and the phase without locomotor motion (98.75 ± 26.04 min; 93.8% WSP). Three main events were recognized during the last phase. The first involved an initial expansion of the wings (11.12 ± 4.32 min). The second event was the progressive tanning of the body cuticle in general and the wing veins in particular, and the last entailed the definitive expansion of the wings to attain the characteristic arrow-shaped wing aspect. Our studies here complement previous descriptions of the tanning process of newly emerged medfly adults (Pérez et al., 2018). As a consequence of the results presented here, we consider that the initial events of the newly emerged adult could be interpreted as the last steps of metamorphosis.Fil: Bochicchio, Pablo Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Pérez, Martín Mariano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Quesada Allue, Luis Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Rabossi, Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentin

Extracellular activity of NBAD-synthase is responsible for colouration of brown spots in Ceratitis capitata wings

After the emergence of the Ceratitis capitata imago, the pale and folded wings are expanded and sclerotized to acquire the definitive form and to stabilize the cuticle. The wings of this fly show a specific pattern of brownish and black spots. Black spots are pigmented by melanin, whereas there was scarce information about the development of the brownish spots. N-beta-alanydopamine (NBAD) is the main tanning precursor in C. capitata body cuticle, and we hypothesized that it may be responsible for the colouration of the brownish spots. We determined the topology and timing of NBAD synthesis and deposition to attain the species-specific colouration pattern. We demonstrated that during the first hours the colour of the brownish spots was principally determined by the tanning of the hairs. Haemolymph circulation through the veins is required to tan the wings. We confirmed that soon after wing spreading, most of the wing epidermal cells disappeared. Thus, the tanning of the brown spots was accomplished when the wing lamina was devoid of cells. NBAD synthase (NBAD-S; Ebony protein in D. melanogaster) activity in wings was detected in pharate adults and lasted several days after the emergence, even after the end of the tanning process. This observation is in contrast to epidermal NBAD-S activity in the body, where it was nearly undetectable 48 h post emergence. Our results indicate that NBAD-S was exported and deposited into the extracellular matrix of the brown spot areas before cell death and that tanning occurs through gradual export of NBAD precursors (dopamine and b-alanine) from veins.Fil: Pérez, Martín Mariano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Bochicchio, Pablo Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Rabossi, Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Quesada Allue, Luis Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentin

Biodegradable Films Containing Clove or Citronella Essential Oils against the Mediterranean Fruit Fly Ceratitis capitata (Diptera: Tephritidae)

A concentration-response bioassay against the Mediterranean fruit fly, Ceratitits capitata, was performed to evaluate the insecticidal activity of biodegradable films containing clove (Eugenia caryophyllata, Myrtaceae) or citronella (Cymbopogon nardus, Poaceae) oils. We recorded the time of knock down flies after the exposure to soy protein-lignin films incorporated with 3% food grade clove or citronella essential oils, or control films without bioactive. The vapors of clove released from the film containing 3% essential oil were efficient to trigger the tumbling of the flies (40% after 4 h exposition) and after 20 h 90% of the flies died. However, films containing citronella essential oil had poor insecticidal activity. Citronella oil have a much higher insecticidal activity in a pure form, but probably one or both of their main bioactive compounds (citronellal and geraniol) were poorly released from the films. In this work, for the first time, a novel packaging system controlling the release of essential oil of clove with good insecticidal activity against Ceratitits capitata was achieved, that can be used to improve quality of fruit and for food products.Fil: Arancibia, Mirari. Universidad Autónoma de Madrid; EspañaFil: Rabossi, Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquimicas de Buenos Aires; Argentina. Fundación Instituto Leloir; ArgentinaFil: Bochicchio, Pablo Alejandro. Fundación Instituto Leloir; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquimicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Moreno, Silvia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquimicas de Buenos Aires; Argentina. Fundación Instituto Leloir; ArgentinaFil: López Caballero, María Elvira. Universidad Autónoma de Madrid; EspañaFil: Gómez Guillén, María del Carmen. Universidad Autónoma de Madrid; EspañaFil: Montero, Pilar. Universidad Autónoma de Madrid; Españ

Parámetros de deterioro asociados a senescencia funcional en la mosca-plaga C.capitata

En esta tesis se planteó estudiar la transición de adulto farado a exarado, utilizando como animal experimental Ceratitis capitata, conocida como la mosca del Mediterráneo (plaga distribuida mundialmente que ataca los huertos y frutales). Además de tratar de conocer en detalle los diferentes eventos, se focalizó el interés en ciertos aspectos relacionados con la senescencia funcional y demográfica de los dípteros. Partimos de la hipótesis de que características fisiológico-comportamentales en insectos jóvenes pueden estar reflejando el estado fisiológico funcional de los mismos. En el laboratorio se habían caracterizado previamente perfiles lipídicos de cerebro y otros tejidos, indicadores del grado de senescencia funcional. La intención general de la Tesis fue detectar algún parámetro indicador de senescencia que no implicara la muerte del insecto. Como objetivo general nos planteamos (a) el estudio de la ?terminación? anatómica y fisiológica del individuo exarado y su primer etapa de actividad como insecto joven y (b) una vez conocidos los eventos determinar eventuales indicadores del estado de senescencia. Se estudió, por primera vez en un laboratorio, individuos en un lek experimental (reunión de machos) y los comportamientos asociados en el mismo. Para ello fue necesario el desarrollo de un escenario experimental original y de programas de computación específicos, completamente a cargo del autor de esta tesis. Se determinó por primera vez el perfil predominante de cada insecto en un lek experimental, analizándose tiempos de ocurrencia y características de los eventos. Entre los comportamientos analizados se puso en evidencia el posible valor de las caídas como reveladoras del estado fisiológico del individuo. Se descubrió así que la frecuencia de caídas espontáneas con aterrizaje en posición supina (?caídas supinas?= CS) correlacionaba con diferentes aspectos fisiológicos como el perfil comportamental general en el lek. Notoriamente el perfil de caídas supinas resultó un excelente indicador predictor de la longevidad promedio y máxima. Por tanto, se analizó y comparó el patrón subyacente de expresión génica en insectos con ninguna o menos de dos CS y en aquellos con muchas CS. Se determinó la expresión diferencial general en cabezas, en particular focalizándonos en los grandes cambios en la expresión de genes relacionados con aquellos asociados a coordinación neuronal y estrés. Analizando genes asociados a ataxias en Drosophila, ortólogos de los de humanos, se demostró la importante sobreexpresión del gen Turtle en insectos con altas CS y por tanto menos longevos, y la de otros genes de alto interés.Fil: Bochicchio, Pablo Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentin

Biodegradable films containing clove or citronella essential cils against the Mediterranean fruit fly ceratitis capitata (Diptera: Tephritidae)

7 páginas, 3 figuras, 2 tablasA concentration-response bioassay against the Mediterranean fruit fly, Ceratitits capitata, was performed to evaluate the insecticidal activity of biodegradable films containing clove (Eugenia caryophyllata, Myrtaceae) or citronella (Cymbopogon nardus, Poaceae) oils. We recorded the time of knock down flies after the exposure to soy protein-lignin films incorporated with 3% food grade clove or citronella essential oils, or control films without bioactive. The vapors of clove released from the film containing 3% essential oil were efficient to trigger the tumbling of the flies (40% after 4 h exposition) and after 20 h 90% of the flies died. However, films containing citronella essential oil had poor insecticidal activity. Citronella oil have a much higher insecticidal activity in a pure form, but probably one or both of their main bioactive compounds (citronellal and geraniol) were poorly released from the films. In this work, for the first time, a novel packaging system controlling the release of essential oil of clove with good insecticidal activity against Ceratitits capitata was achieved, that can be used to improve quality of fruit and for food products.Thank for the financial support to SENESCYT Scholarship of the Ecuadorian government of M. Arancibia and CYTED (action 309AC0382) AgrobioenvasePeer reviewe

N-β-alanyldopamine metabolism, locomotor activity and sleep in Drosophila melanogaster ebony and tan mutants

Drosophila melanogaster Meigen mutants for N-β-alanyldopamine (NBAD) metabolism have altered levels of NBAD, dopamine and other neurotransmitters. The ebony1 mutant strain has very low levels of NBAD and higher levels of dopamine, whereas the opposite situation is observed in the tan1 mutant. Dopamine is implicated in the control of movement, memory and arousal, as well as in the regulation of sleep and wakefulness in D. melanogaster. N-β-alanyldopamine, which is best known as a cuticle cross-linking agent, is also present in nervous tissue and has been proposed to promote locomotor activity in this fly. The daily locomotor activity and the sleep patterns of ebony1 and tan1 mutants are analyzed, and are compared with wild-type flies. The tan1 mutant shows reduced locomotor activity, whereas ebony1 shows higher levels of activity than wild-type flies, suggesting that NBAD does not promote locomotor activity. Both mutants spend less time asleep than wild-type flies during night-time; ebony shows more consolidated activity during night-time and increased sleep latency, whereas tan is unable to consolidate locomotor activity and sleep in either phase of the day. The daily level of NBAD-synthase activity is measured in vitro using wild-type and tan1 protein extracts, and the lowest NBAD synthesis is observed at the time of higher locomotor activity. The abnormalities in several parameters of the waking/sleep cycle indicate some dysfunction in the processes that regulates these behaviours in both mutants.Fil: Rossi, Fabiana Alejandra. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Bochicchio, Pablo Alejandro. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; ArgentinaFil: Quesada Allue, Luis Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Pérez, Martín Mariano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentin