Potencial dos óleos essenciais de plantas no controle de insetos e microrganismos

The repelling or attracting plants substances are mainly from terpenic nature and they appear as molecules with less molecular weight and volatile. Usually, these substances are known as aromatic or essential oils, which amass themselves at all herbal organs. In the herbs, essential oils develop functions related to volatility, acting to attract the pollinating, to protect against pathogens predators, in the missing of water, to rise the temperature and also making ecological functions, especially as a germination inhibitor. These features make the plants which produce these aromatics a powerful source of biocidal agents, being steadily studied in agroecosystems, principally because of the bactericidal, fungicidal, and insecticidal activities. The main components are the monoterpenes, followed by sesquiterpenes, besides aromatic compounds with low molecular weight. The specific function that essential oils turns out on the plant is still unknown; however, it is supposed that the higher plants synthesize terpenoids which are essential to their growth. These substances of secondary metabolism can act as germination inhibitors, protection against predators, pollinator attractors, among others. However, the evaluation of these compounds with general purposes is recent, for example, using it as natural insecticide or herbicide, or to control pathogenic microorganisms of cultured plants, since there are few research papers developed and published in this area. This review tells about the interactions of essential oils of medicinal, wild, and cultured plants with microorganisms and insects. Key words: essential oils, insects, fungi, bacteria.As substâncias repelentes ou atraentes das plantas são, principalmente, de natureza terpênica e se apresentam como moléculas de baixo peso molecular e volátil. Essas substâncias, normalmente, são conhecidas como aromáticas e se denominam óleos essenciais, os quais se acumulam em todos os órgãos vegetais. Nos vegetais, os óleos essenciais desenvolvem funções relacionadas com sua volatilidade, agindo na atração de polinizadores, na proteção contra predadores, nos patógenos, na perda de água, no aumento de temperatura e também desempenhando funções ecológicas, especialmente como inibidoras de germinação. Essas características tornam as plantas que os produzem poderosas fontes de agentes biocidas, o que é largamente estudado nos agroecossistemas, principalmente no que concerne às ações bactericida, fungicida e inseticida. Os óleos essenciais têm como principais constituintes os monoterpenos, seguidos pelos sesquiterpenos, além de compostos aromáticos de baixo peso molecular. Sua função específica na planta ainda é desconhecida, porém se acredita que, durante o seu desenvolvimento, as plantas superiores sintetizam terpenóides essenciais para o próprio crescimento. Essas substâncias do metabolismo secundário podem agir como inibidores de germinação, proteção contra predadores, atração de polinizadores, entre outras. Entretanto, a avaliação desses compostos com finalidades diversas, como, por exemplo, no controle de microrganismos patogênicos de plantas cultivadas ou, ainda, como inseticida ou herbicida natural, é recente, visto que são poucos os trabalhos de pesquisa desenvolvidos e publicados nessa área. Esta revisão em artigo trata das interações dos óleos essenciais de plantas medicinais, silvestres e cultivadas com microrganismos e insetos. Palavras-chave: óleos essenciais, insetos, fungos, bactérias

MANEJO DA RESISTÊNCIA: NA ERA DAS PLANTAS TRANSGÊNICAS

RESISTANCE MANAGEMENT: IN TRAGENIC PLANTS AGE. The evolution of resistance of many target pests to the chemical control agents is a constant concern of farmers and agricultural workers. The development of resistance is usually controlled by a number of procedures applied to the agricultural land to overcome or reduce the resistance of the pests to the control agents utilized. The form of evolution of the insect´s resistance to the control agents is of considerable relevance and involves ecological, genetic and economic aspects. When Bt plants were developed and widely cultivated, research and studies in this field became more and more important and are now essential for the maintenance of productivity of these cultures. The management of the evolution of the resistance of the Bt plants is a question with many polemical aspects, from both practical and theoretical standpoints. The principal strategy applied to “manage” the evolution of the resistance of the Bt plants is known as “high doses - structured refuge”. Also, it is of considerable importance that methods of monitoring the plant populations are implemented to detect the presence, or an increase in the numbers, of resistant insects. In this context the underlying biological principles that are employed to substantiate the management strategy adopted must be clearly understood and the principal uncertainties associated with generalized applications recognized. What would happen if the resistance was determined by recessive genes, or when the crossing of resistant and susceptible individuals does not happen in a random manner? One of the important points in the strategy of resistance management is to monitor the cultivated areas with the objective of detecting the presence of resistant insects. The efficiency of the monitoring methods depends on their capacity to detect the presence of the allele that confers resistance while the frequency is still very low (in general less than 0.001). Among these methods, bio-testing the response dose, diagnosis bio-testing and the characterization of F2 are considered best. A clear understanding of all the aspects involved in managing and monitoring the evolution of the resistance is essential because our evolutionary relation with the insect pests can be compared to an armament race. Also, it becomes possible to understand why resistance management is considered one of the great problems linking ecology, evolution and economy at the present time. Keywords: Bt-crops; resistance management; high doses; structured refugee; monitoring.MANEJO DE RESISTENCIA: LA ERA DE LAS PLANTAS TRANSGÉNICAS. El desarrollo de resistencia de plagas a los agentes de control es una preocupación de los implicados en sistemas de producción agrícola. El manejo de resistencia se refiere a un conjunto de procedimientos aplicados en los sitios agrícolas con el objetivo de evitar o retrasar el desarrollo de resistencia de plagas a los agentes empleados en su control. El desarrollo de resistencia a los agentes de control de insectos es de gran importancia, conectando áreas como la ecología, la genética y la economía. Con el surgimiento y el cultivo de plantas Bt, la investigación científica y los trabajos en esta área son cada vez más importantes y esenciales para mantener la productividad de estos cultivos. La gestión del desarrollo de resistencia a plantas Bt es un tema con diversos aspectos polémico tanto prácticos como teóricos. La principal estrategia empleada para “manejarg el desarrollo de resistencia a plantas Bt es llamada de “ altas dosis y refugios estructurados.” Además, es muy importante la aplicación de métodos de monitoreo de poblaciones para la detección de presencia o ampliación de frecuencia de los insectos resistentes. En este contexto, es fundamental comprender cuales principios biológicos son usados para fundamentar las estrategias de manejo adoptadas y las principales incertidumbres asociadas a la aplicación generalizada de ellos. ¿Qué sucede si la resistencia no está determinada por genes recesivos o cuando los cruzamientos entre individuos resistentes y susceptibles no se producen al acaso? Una de las cosas más importantes de las estratégias de manejo de resistencia es el monitoreo de los sitios de cultivo con el fin de detectar la presencia de insectos resistentes. La eficiencia de los métodos de monitoreo, depende de su capacidad de detectar la presencia del alelo que confiere resistencia, mientras que su frecuencia es demasiado baja (comúnmente menor que 0.001). En estos métodos sobresalen los bioensayos de dosis/respuestas, ensayos de diagnóstico y de detección de F2. La comprensión de todos los aspectos contenidos en el manejo y monitoreo del desarrollo de resistencia es esencial para comprender la razón de nuestra relación con el desarrollo de insectos plagas se permitir comparar a una “carrera armamentista”. Además es posible comprender porque el manejo de resistencia es considerado uno de los mayores problemas que unen la ecología, la evolución y la economía actuales. Palabras clave: Plantas Bt; gestión de resistencia; altas dosis; refugios; vigilancia.Atualmente, a evolução da resistência de insetos, aos agentes de controle, une as áreas de ecologia, genética e economia. O manejo de insetos requer um conjunto de métodos de controle compatíveis com a conservação ambiental. Nesse intuito, as plantas-Bt contribuem na redução da aplicação de inseticidas de elevada persistência ambiental e baixa seletividade aos organismos não-alvo, como os inimigos naturais. Nesse artigo são apresentadas e discutidas as principais atividades desenvolvidas visando manejar a evolução da resistência das pragas a essas plantas transformadas com genes cry de Bacillus thuringiensis. Também são abordados os principais aspectos relacionados à estratégia “Altas doses e refúgios estruturados” e dos métodos envolvidos no monitoramento das populações procurando detectar presença ou o aumento na freqüência de insetos resistentes. Do mesmo modo são abordadas as incertezas envolvidas na definição das estratégias aplicadas no manejo da evolução da resistência. 

Genes cry de Bacillus thuringiensis aplicados na engenharia genética de plantas, conferindo resistência a insetos-praga

This study presents a bibliographic synthesis about the entomopathogen Bacillus thuringiensis and the cry genes application on the genetic engineering of cultivated crops which codify insecticide proteins. Over the last decade, the importance of the transgenic crops – named Bt crops – has increased commercially, leading them to take the second place among genetically modified (GM) crops most used and distributed. In the last harvest (2006), total Bt crops reached 19 million hectares worldwide, and the Bt-corn already presented 16 commercial approvals, given that the first commercial Bt-rice plantation was made in Iran, 2005. The clean technology development, such as GM cultivars, presents several advantages in comparison to formulated insecticides, which depends on appropriated application methods according to the crop culture or the insect behavior, and the impacts over the nontarget organisms and the environment. In this sense, the Btrice has the potential to increase productivity, decrease the pesticide application and thus improve the environmental quality on the agricultural systems, which are highly related to environment conservation areas such as flooded regions of Rio Grande do Sul. The potential benefits that Bt-rice can offer, based on already obtained results with Bt-cotton and Bt-corn, should motivate new researches and the development of different varieties of Bt-rice. As a result, it could accelerate the approval and release of this technology to the rice farmers. Key words: Bacillus thuringiensis, insects, cry genes, transgenic plants.Este trabalho apresenta uma síntese de pesquisa bibliográfica sobre o entomopatógeno Bacillus thuringiensis e a aplicação dos seus genes cry – que codificam proteínas inseticidas – na engenharia genética de plantas cultivadas. Na última década, a importância das cultivares transgênicas, denominadas plantas-Bt, têm crescido comercialmente, fato que as leva a ocupar o segundo lugar entre as plantas geneticamente modificadas (GM), devido aos índices de maior emprego e distribuição. Na última safra (2006), o total de plantas-Bt atingiu 19 milhões de hectares e, no âmbito mundial, o milho-Bt apresentou 16 aprovações comerciais, se comparado ao primeiro plantio comercial de arroz-Bt, efetuado em 2005, no Irã. O desenvolvimento de tecnologias limpas, como os cultivares GM, apresenta diversas vantagens em relação aos inseticidas formulados, os quais dependem de métodos adequados de aplicação, conforme a cultura ou o modo de vida do inseto, e causam impacto a organismos não alvo e ao ambiente. Nesse sentido, o arroz-Bt tem o potencial de aumentar a produtividade, diminuir a aplicação de pesticidas e, conseqüentemente, melhorar a qualidade ambiental nas áreas de cultivo, as quais estão interligadas a áreas de conservação ambiental, como as regiões inundadas do Rio Grande do Sul. Os potenciais de benefícios que o arroz-Bt pode oferecer, com base nos resultados já obtidos com o algodão-Bt e o milho-Bt, devem se tornar motivadores para as novas pesquisas e para o desenvolvimento de diferentes cultivares de arroz-Bt. Assim, será possível acelerar a aprovação e a liberação dessa tecnologia aos orizicultores. Palavras-chave: Bacillus thuringiensis, insetos, genes cry, plantas transgênicas

Efeitos toxicológicos de ?-endotoxinas e ?-exotoxinas de Bacillus thuringiensis em ratos Wistar

Bacillus thuringiensis is an entomopathogen consisting of toxic proteins, such as the ?- endotoxins specific to insects. However, some subspecies can produce ?-exotoxins that are nonspecifi c and toxic to the vertebrates. So, in this research the toxicology effect of two isolates of B. thuringiensis in Wistar rats have been assessed. In the in vivo assays the animals have been given 3.1010UFC/mL of B. thuringiensis thuringiensis and B. thuringiensis aizawai and supernatant bacterial suspensions orally. The excrements and the stomachic content of the animals have been collected and analyzed in SDS-PAGE (10%). The analyzed data show protein fragments between 151 kDa and 28 kDa, seeing that the fecal samples show only one track of peptides in the treatments when compared with the control group. The assessments of the stomach of the treated rats carried out under stereomicroscope have not shown alterations when compared with the control. These results indicate that the toxins which can be found in both B. thuringiensis species used in these assays can be degraded by the gastrointestinal conditions of the animals and have not presented oral toxic effect to this mammalian species under the conditions which the experiments had been carried out. Key words: bacterium, toxins, mammalian, toxicity.Bacillus thuringiensis é um entomopatógeno constituído de proteínas tóxicas, como as ?-endotoxinas específicas a insetos. Porém algumas subespécies podem produzir ?-exotoxinas inespecíficas e tóxicas aos vertebrados. Sendo assim, nessa pesquisa foram avaliados os efeitos toxicológicos de dois isolados de B. thuringiensis em ratos Wistar. Nos ensaios in vivo os animais foram tratados via oral com suspensões de 3.1010UFC/mL de B. thuringiensis aizawai e B. thuringiensis thuringiensis e sobrenadante. As fezes e o conteúdo estomacal dos animais foram coletados e analisados em SDS-PAGE (10%). Os dados das análises do conteúdo estomacal mostram fragmentos protéicos entre 151 e 28 kDa, sendo que as amostras fecais mostram apenas um rastro de peptídeos nos tratamentos, quando comparados à testemunha. As avaliações, realizadas sob estereomicroscópio, do estômago dos ratos tratados não mostraram alterações quando comparados com a testemunha. Esses resultados indicam que as toxinas, presentes nas duas subespécies de B. thuringiensis utilizadas nestes ensaios, podem ser degradadas pelas condições gastrointestinais dos animais e não apresentaram efeito tóxico, via oral, a essa espécie de mamífero, nas condições em que foram realizados os experimentos. Palavras-chave: bactéria, toxinas, mamífero, toxocidade

BACTÉRIAS E BIOINDICADORES DE QUALIDADE DE ÁGUAS DE ECOSSISTEMAS ORIZÍCOLAS DA REGIÃO SUL DO BRASIL

The presence of heterotrophic bacteria in aquatic environments, such as those in the agricultural systems of irrigated rice fields, is determined by biotic and abiotic processes, with the focus on physical-chemical factors and highly complex interactions with other organisms. In this study, we address aspects related to these bacteria, such as:  bacterial diversity in rice growing areas, total coliforms and thermotolerant as environmental indicators.  Are also mentioned topics related to natural and artificial wetlands, the viability of enteric bacteria, the environmental impacts, reuse and monitoring of water in rice fields ecosystems.La presencia de bacterias heterotróficas en ambientes acuáticos, como los agroecosistemas de producción de arroz irrigado, esta determinada por procesos bióticos y abióticos, en los que destacan factores fisico-químicos e interacciones muy complejas con otros organismos. En este trabajo se discuten algunos aspectos relacionados a estas bacterias, como la diversidad bacteriana en zonas de cultivo de arroz y  coliformes totales y termotolerantes considerados como indicadores ambientales. También se discuten tópicos relacionados a humedales naturales y artificiales, a la viabilidad de bacterias entéricas, a los impactos causados y  a la reutilización y monitoreo del agua en los ecosistemas de cultivo de arroz.A presença de bactérias heterotróficas em ambientes aquáticos, como os agroecossistemas de produção de arroz irrigado, é determinada por processos bióticos e abióticos, onde se destacam os fatores físico-químicos e as interações de elevada complexidade com outros organismos. Nesse trabalho são abordados aspectos relacionados a estas bactérias, tais como: diversidade bacteriana em áreas orizícolas, coliformes totais e termotolerantes como indicadores ambientais. Também são mencionados tópicos relacionados aos wetlands naturais e artificiais, a viabilidade de bactérias entéricas, os impactos, a reutilização e o monitoramento da água nos ecossistemas orizícolas.

Qualidade microbiológica da água da cultura do arroz irrigado, no sul do Brasil

Total and fecal coliforms are bio-indicators of the environmental impact caused by anthropic action and are considered indicators of the microbiological quality of the water. In the cultivation of rice by irrigation much water is used and care in water management is required in order to increase the volume and quality of production while reducing the environmental impact. The objective of this research is to evaluate the quality of the irrigation water used in five rice-growing regions of the State of Rio Grande do Sul during the vegetative and reproductive phases. The results demonstrate that the indices of total and fecal coliforms in the rice field plots of the fields in all the rice producing regions of Rio Grande do Sul evaluated in this study were lower in the reproductive than in the vegetative phases. The irrigation channel presented low indices of fecal coliforms but a higher incidence of total coliforms. The data demonstrated that irrigated rice cultivation can alter the microbiological quality of the water in the plots by its potential capacity of circulating the nutrients with the result that the drainage water presents a smaller quantity of contaminating microbial agents.Key words: water, irrigation, fecal coliforms, rice fields.Os coliformes totais e fecais são bioindicadores de impacto ambiental causado por ação antrópica, sendo considerados indicadores de qualidade microbiológica da água. Na cultura do arroz irrigado, onde é necessário o uso da água, devem-se ter cuidados relacionados ao manejo, visando aumento de produção e qualidade do produto, com redução do impacto ambiental. O objetivo da pesquisa foi avaliar a qualidade microbiológica da água de irrigação, em cinco regiões orizícolas do Rio Grande do Sul, nas fases vegetativa e reprodutiva. As amostras de água foram submetidas à análise da qualidade microbiológica, sendo adotado o método de indicadores de poluição que estabelece simultaneamente a concentração de coliformes fecais e totais, através da análise bioquímica pelo método Colilert® (IDEXX). Os resultados mostram que os índices de coliformes totais e fecais nas parcelas de arroz, de todas as regiões produtoras do Rio Grande do Sul, avaliadas no presente estudo, foram inferiores na fase reprodutiva da cultura quando comparados a sua fase vegetativa. O canal de irrigação apresentou baixos índices de coliformes fecais, no entanto, a presença de coliformes totais mostrou-se mais elevada. Os dados apresentados demonstram que a orizicultura pode alterar a qualidade microbiológica da água presente nas parcelas, devido ao seu potencial de ciclagem de nutrientes, fazendo com que a água de drenagem apresente menor quantidade de agentes microbianos contaminantes. Palavras-chave: água, irrigação, coliformes, campos de arroz