A reliable bioassay procedure to evaluate per os toxicity of Bacillus thuringiensis strains against the rice delphacid, Tagosodes orizicolus (Homoptera: Delphacidae)

Abstract

A reliable bioassay procedure was developed to test ingested Bacillus thuringiensis (Bt) toxins on the rice delphacid Tagosodes orizicolus. Initially, several colonies were established under greenhouse conditions, using rice plants to nurture the insect. For the bioassay, an in vitro feeding system was developed for third to fourth instar nymphs. Insects were fed through Parafilm membranes on sugar (10 % sucrose) and honey bee (1:48 vol/vol) solutions, observing a natural mortality of 10-15 % and 0-5 %, respectively. Results were reproducible under controlled conditions during the assay (18±0.1 °C at night and 28±0.1 °C during the day, 80 % RH and a 12:12 day:light photoperiod). In addition, natural mortality was quantified on insect colonies, collected from three different geographic areas of Costa Rica, with no significant differences between colonies under controlled conditions. Finally, bioassays were performed to evaluate the toxicity of a Bt collection on T. orizicolus. A preliminary sample of twenty-seven Bt strains was evaluated on coarse bioassays using three loops of sporulated colonies in 9 ml of liquid diet, the strains that exhibited higher percentages of T. orizicolus mortality were further analyzed in bioassays using lyophilized spores and crystals (1 mg/ml). As a result, strains 26-O-to, 40-X-m, 43- S-d and 23-O-to isolated from homopteran insects showed mortalities of 74, 96, 44 and 82 % respectively while HD-137, HD-1 and Bti showed 19, 83 and 95 % mortalities. Controls showed mortalities between 0 and 10 % in all bioassays. This is the first report of a reliable bioassay procedure to evaluate per os toxicity for a homopteran species using Bacillus thuringiensis strains.

Se desarrolló una metodología de bioensayo para evaluar toxinas de Bacillus thuringiensis (Bt) ingeridas por Tagosodes orizicolus, plaga del arroz y vector del virus de la hoja blanca. Se establecieron colonias del insecto en condiciones de invernadero usando plantas de arroz como alimento. Para el bioensayo, se desarrolló un sistema de alimentación in vitro para ninfas de tercer y cuarto estadío. Los insectos se alimentaron de soluciones de miel de abeja (1:48 vol/vol) y sacarosa (10 %) a través de membranas de Parafilm. Se observaron mortalidades del 10-15 % y 0-5 %, respectivamente, en ambas dietas. Los resultados fueron reproducibles en condiciones controladas de humedad y temperatura (18±0.1 °C de noche y 28±0.1 °C de día, 80 % H.R y a 12:12 fotoperíodo día:noche). Asimismo, se analizó la mortalidad natural de los insectos según su procedencia, sin embargo, no se observaron diferencias significativas en condiciones controladas. Finalmente, se elaboraron bioensayos para evaluar la toxicidad de una colección de cepas de Bt contra T. orizicolus. Se evaluó preliminarmente, una submuestra de 27 cepas de Bt en bioensayos burdos usando tres asadas como inóculo para 9 ml de dieta líquida. Posteriormente, las cepas que mostraron los mayores porcentajes de mortalidad se evaluaron en bioensayos usando esporas y cristales liofilizados (1 mg/ml). Como resultado, las cepas aisladas a partir de homópteros 26-O-to, 40-X-m, 43-S-d y 23-O-to mostraron mortalidades de 74, 96, 44 y 82 % respectivamente, mientras que las HD-137, HD-1 y Bti mostraron 19, 83 y 95 % de mortalidad. Los controles presentaron mortalidades de 0 y 10 % en los bioensayos. Este es el primer informe de un bioensayo para evaluar la toxicidad de cepas de Bt utilizando la especie T. orizicolus.