Academic literature on the topic 'Microbial insecticide'

L’utilisation du chlordécone (CLD) pour éradiquer les populations de charançon noir dans les bananeraies des Antilles françaises (Guadeloupe et Martinique) entre 1972 et 1993 a conduit à la contamination des sols et de l’environnement. Cet insecticide organochloré très hydrophobe persiste dans les sols d’où il transfère lentement vers les ressources en eau et vers les biotes terrestre et aquatique (plantes, animaux, poissons, crustacées). Réputé « indégradable », le CLD résiste à la photolyse, à l’hydrolyse et à la biodégradation. A ce jour, il n’existe pas de méthode pour remédier les 20 000 hectares de sols pollués avec cet insecticide. Compte-tenu de l’étendue de la pollution avec le CLD, les procédés biologiques de décontamination paraissent appropriés au contexte antillais. Les objectifs de mon travail de thèse étaient d’explorer les possibilités de transformation microbienne du CLD et l’impact écotoxicologique du CLD sur la communauté microbienne des sols. Mes travaux reposent sur l’hypothèse selon laquelle des populations microbiennes exposées de manière chronique au CLD se seraient adaptées à sa dégradation pour détoxifier leur environnement ou éventuellement pour l’utiliser comme source d’énergie pour leur croissance. Pour cela, j’ai développé une méthode d’analyse du CLD dans les sols et les cultures microbiennes basée sur l’isotopie stable. J’ai conduit des expériences d’enrichissement à partir de sols de Guadeloupe pollués avec le CLD. Une centaine de souches fongiques et près de 200 souches bactériennes ont été isolées. Aucunes souches bactériennes dégradantes n’ont pu être mises en évidence bien que certaines formaient un halo de dissolution du CLD sur milieu gélosé. Parmi les isolats fongiques, seul F. oxysporum sp. MIAE01197 se développait sur un milieu minéral contenant le CLD comme seul source de carbone et dissipait 40% du CLD. Cet isolat était deux fois plus tolérant au CLD qu’un isolat de référence jamais exposé au CLD. Cet isolat minéralisait très peu le 14C-CLD, formait très peu de 14C-métabolites, mais le 14C-CLD s’adsorbait sur les parois fongiques, suggérant que l’adsorption était le principal mécanisme impliqué dans la dissipation du CLD. L’analyse de trois autres isolats appartenant au genre Aspergillus a confirmé que l’exposition au CLD était un des paramètres améliorant la tolérance des souches fongiques au CLD et que la biomasse fongique était capable d’adsorber le CLD dans des proportions proches de celles obtenues avec du charbon actif utilisé pour traiter l’eau potable aux Antilles. L’évaluation de l’impact écotoxicologique du CLD sur la communauté microbienne et les fonctions qu’elle supporte a été menée sur deux sols aux propriétés physicochimiques contrastées n’ayant jamais été exposés au CLD. L’analyse de la structure globale (évaluée par RISA), de l’abondance et de l’activité de la communauté microbienne du sol argilo-limoneux n’étaient pas affectées par le CLD. En revanche, la composition taxonomique (qPCR) et l’activité respiratoire de la communauté microbienne étaient affectées par le CLD dans le sol sableux. Ces résultats montrent que la toxicité du CLD pour la communauté microbienne dépend des propriétés physicochimiques du sol qui conditionne sa biodisponibilité. Des études complémentaires devront être menées pour évaluer la toxicité possible du CLD sur des fonctions écosystémiques des sols des Antilles<br>The use of chlordecone (CLD) to eradicate the weevil populations in the banana plantations in the French West Indies (Guadeloupe and Martinique) between 1972 and 1993 led to the contamination of the soil and the environment. This very hydrophobic organochlorine insecticide persists in the soil where it slowly transfers not only to the water resources but also to terrestrial and aquatic biota (plants, animals, fishes, shellfishes). Deemed “non-degradable”, CLD is resistant to photolysis, hydrolysis and biodegradation. To date, there is no method to remediate the 20,000 hectares of polluted soil with this insecticide. Given the extent of CLD pollution, biological decontamination processes appear appropriate to the Caribbean context. The objectives of my thesis were to explore the possibilities of microbial transformation of CLD and to assess the ecotoxicological impact of CLD on the soil microbial community. My work is based on the hypothesis that microbial populations chronically exposed to CLD would be adapted to its degradation to detoxify their environment or possibly for use as an energy source for growth.To do so, I developed an analysis method in soils and microbial cultures based on the use of stable isotope to trace CLD. I conducted enrichment experiments with CLD polluted soils from Guadeloupe yielding in the isolation of one hundred fungal strains and nearly two hundred bacterial strains. No degrading bacterial strains have been identified although few of them formed dissolution halo of CLD on solid media. Among the fungal isolates, only F. oxysporum sp. MIAE01197 grew on a mineral medium containing CLD as sole carbon source and dissipated 40% of the CLD. This isolate was twice more tolerant than the reference isolate which had never been exposed to CLD. This isolate mineralizes 14C-CLD very lowly, formed very few 14C-metabolites, but the 14C-CLD was adsorbed on the fungal cell walls, suggesting that the adsorption was the main mechanism involved in the dissipation of the CLD. Analysis of three other isolates belonging to the genus Aspergillus confirmed that exposure to CLD was one of the parameters improving the tolerance of fungal strains to CLD and fungal biomass was capable of adsorbing the CLD in proportions close to those obtained with activated carbon used to treat drinking water in the French West Indies.The assessment of the CLD ecotoxicological impact on the microbial community and functions it supports was carried out on two soils never exposed to CLD showing contrasting physicochemical properties. The analysis of the overall structure (evaluated by RISA), the abundance and the activity of the microbial community of the silty-clay soil were not affected by the CLD. However, the taxonomic composition (evaluated by group specific qPCR) and respiratory activity of the microbial community were affected by the CLD in the sandy soil. These results showed that the toxicity of CLD for microbial community depends on the physicochemical properties of the soil which may determine its bioavailability. Further studies are needed to evaluate the possible toxicity of the CLD on Caribbean soil ecosystemic functions

Submitted by (edna.saturno@ufrpe.br) on 2016-12-01T16:28:25Z No. of bitstreams: 1 Laurici Maria Pires dos Santos.pdf: 3466863 bytes, checksum: 5d731758c5c5bc0c0ab7e9025027b287 (MD5)<br>Made available in DSpace on 2016-12-01T16:28:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Laurici Maria Pires dos Santos.pdf: 3466863 bytes, checksum: 5d731758c5c5bc0c0ab7e9025027b287 (MD5) Previous issue date: 2008-02-04<br>Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES<br>The control of Tuta absoluta (Meyrick) is usually done with intensive insecticide sprays, which has led to the research of alternative control methods as part of the tomato leafminer integrated management in tomato crops. The objective of this work was to evaluate the pathogenicity of Metarhizium anisopliae (Metsch) Sorok. and Beauveria bassiana (Bals.)Vuill isolates on eggs and larvae of T. absoluta, and their compatibility with insecticides used to control this pest. Also, it was investigated the infection process of M. anisopliae on eggs and the effect over fecundity and mortality of females. Although both fungi showed pathogenicity to eggs and larvae of T. absoluta, M. anisopliae showed higher pathogenicity than B. bassiana. Among the isolates of M. anisopliae tested, URPE-6 and URPE-19 caused 95% and 42% infection in eggs and 1st instar larvae, respectively. The LC50-value for T. absoluta eggs was 3.5 x 104 conidia.mL-1 of the URPE-6 isolate. The compatibility of isolates URPE-6 and URPE-19 with neem, chlorfenapyr, indoxacarb, spinosad and abamectin was evaluated. Field dosages of chlorfenapyrand neem were toxic to the isolate URPE-19, while abamectin and neem showed toxicity to the isolate URPE-6. Ultra-structure analysis of URPE-6 infecting eggs showed that the process of conidia penetration occurred within 6 h after application of the fungus. Bodies of hyphae presenceand intense micelle extrusion were observed in eggs at 12 and 72 h after application, respectively. The URPE-6 isolate did not show any effect on egg-laying preference and fecundity of T. absoluta females, but it affected their survivals. The use of entomopathogenic fungi is a potential alternative control for T. absoluta mainly at the egg stage, and it may be associated with insecticides used in the control of this tomato pest<br>Um dos fatores limitantes da produtividade da cultura do tomateiro é a ocorrência de pragas, destacando-se Tuta absoluta (Meyrick) (Lepidoptera:Gelechiidae). A aplicação intensiva de inseticidas no controle convencional desse inseto torna relevante a busca por métodos alternativos que possam compor o Manejo Integrado desta praga. Esta pesquisa teve como objetivos avaliar a patogenicidade de isolados de Metarhizium anisopliae (Metsch) Sorok. e Beauveria bassiana (Bals.) Vuill para ovos e lagartas de T. absoluta, estudar a compatibilidade destes patógenos com inseticidas, investigar o processo de infecção de M. anisopliae sobre ovos e avaliar seu efeito na fecundidade e mortalidade de fêmeas. Todos os isolados testados apresentaram patogenicidade a ovos e lagartas de T. absoluta, sendo M. anisopliae mais patogênico. Destacaram-se os isolados URPE-6 causando infecção de 95% sobre ovos e URPE-19 com mortalidade de 42% sobre lagartas de primeiro ínstar. Foi determinada a CL50 do isolado URPE-6 de M. anisopliae sobre ovos de T. absoluta, obtendo-se um valor de 3,5 x 104 conídios mL-1. Testou-se a compatibilidadedos isolados URPE-6 e URPE-19 com Nim, Clorfenapir, Indoxacarbe, Espinosade e Abamectina. Os produtos Clorfenapir e Nim foram tóxicos ao isolado URPE-19 e Abamectina e Nim apresentaram toxicidade para o isolado URPE-6, nas dosagens recomendadas pelo fabricante. Aavaliação ultra-estrutural dos ovos infectados pelo isolado URPE-6 de M. anisopliae nos períodos de 6, 12, 24, 48 e 72h após a aplicação do patógeno, demonstrou que o processo de penetração dos conídios ocorreu dentro do período de 6 horas, confirmando sua virulência. Foi observada a presença de corpos hifais no interior do ovo, nos períodos de 12 e 24h. No período de 72h após a infecção ocorreu intensa extrusão do micélio cobrindo a superfície externa dos ovos. O isolado URPE-6 não apresentou efeito sobre a oviposição e fecundidade de T. absoluta, porém afetou a sobrevivência. A utilização de M. anisopliae representa mais uma alternativa no controle de T. absoluta, principalmente no estágio de ovo, sendo possível associação deste patógeno com inseticidas utilizados no controle desta praga.

Le fipronil, molecule insecticide appliquee en traitement de pelliculage sur les semences de mais, penetre directement, via un flux transtegumentaire ou transpedicellaire, dans l'albumen et le scutellum. Un taux maximal de 7% de la quantite appliquee penetre dans la graine des la phase de pelliculage. La penetration transtegumentaire dans la graine redemarre ensuite lors de la phase de gonflement et de germination de la semence, pour atteindre 20% de la quantite initiale apportee par le pelliculage, dans la plantule, apres 6 jours de croissance. Pour les parties neoformees du mais, c'est l'eau du sol qui devient le vecteur du fipronil (apres solubilisation a partir du pelliculage). Cette eau, chargee en fipronil, conduit aussi a un chargement du complexe argilo-humique dans la zone de la graine. Dans la plante de mais, comme l'ont montre les etudes realisees par rhone-poulenc ainsi que nos observations au sein d'un agrosysteme simplifie, le fipronil est partiellement metabolise. Compte tenu de la longue periode (5 mois) entre le traitement et la fructification du mais et des aptitudes a la degradation que presentent cette espece, pour donner des metabolites relativement lipophiles, il est peu probable de trouver des residus importants dans les grains. La larve de taupin, ravageur souterrain des cultures de mais et organisme cible du fipronil, acquiert cette matiere active principalement par ingestion. Nous avons demontre que, pour un plant de mais, ce sont les reserves de la graine qui sont les plus appetentes pour le taupin et qu'elles sont consommees. Pour les atteindre, les larves consomment pelliculage et teguments et acquierent ainsi la quantite de fipronil declenchant la letalite. La quantite de fipronil absorbe par le taupin, par voie transtegumentaire, a ete determinee comme etant faible, et nous n'avons pas mis en evidence de metabolisation du produit au sein de la larve. Au niveau du sol, le fipronil est en equilibre de partition entre l'eau du sol et le c omplexe argilo-humique, sur lequel il va s'adsorber. Deux elements importants dans la dissipation du fipronil sont les vers de terre et la biomasse microbienne. La biomasse microbienne acquiert le fipronil a la mesure de sa partition avec l'eau du sol. Cette flore bacterienne est susceptible de metaboliser cette matiere active (resultats presentes dans le dossier d'homologation). Parallelement, les vers de terre sont potentiellement susceptibles de concentrer des quantites importantes de fipronil, et de le metaboliser en un produit majoritaire gardant des proprietes insecticides. Cependant, le ver ne manifeste aucune atteinte toxique, ce qui tend fortement a demontrer que ses canaux chlore ne sont pas atteints par le fipronil, contrairement a ceux des insectes. Le ver apparait aussi comme un acteur potentiellement important de la chaine de dissipation du fipronil. Nous avons etudie en detail le processus de partition du fipronil entre l'eau et divers etres vivants (differents organes du mais, taupins, micro-organismes, vers de terre). L'equilibre de partition analyse et mesure est une fonction non seulement de la teneur en lipides libres des etres ou organes etudies, mais aussi de la presence de proteines a sites lipophiles comme la zeine ou de polymeres lipophiles comme la lignine. Dans l'agrosysteme simplifie etudie au laboratoire en conditions controlees, il semble que l'efficacite anti-taupin depende directement de la presence du fipronil dans les reserves des graines ou associe aux reserves lors de l'ingestion. Le fipronil contenu dans les organes neoformes ou adsorbe sur le complexe argilo-humique ne semblent jouer qu'un role mineur du point de vue de l'efficacite insecticide. L'apport du fipronil par le biais du traitement de semences sur mais, dans la lutte anti-taupin, presente des caracteristiques tres interessantes d'un point de vue environnemental. La surface de sol traitee est faible, la matiere active presente une faible mobilite dans le sol et la position enfouie du fipronil autour des semences ecarte la possibilite d'une contamination atmospherique. Des modifications de la formulation utilisee en traitement de semences sont suggerees pour augmenter la penetration de la matiere active dans l'albumen lors de la phase de pelliculage des semences. Ceci pourrait conduire a une diminution de la quantite necessaire de fipronil a l'hectare, tout en gardant l'efficacite agronomique, en raison d'une diminution de la quantite liee au sol. Evidemment, le succes d'une telle modification necessiterait l'absence de phytotoxicite au niveau de la semence et de la plantule.

Dans l'optique d'utiliser les mycotoxines en tant que bioinsecticides potentiels de nouvelle génération, nous nous sommes intéressés à celles de deux champignons entomopathogènes, Metarhizium anisopliae et Paecilomyces farinosus. Celles de M. Anisopliae, les destruxines (DTXs), sont des cyclohexadepsipeptides connus depuis plusieurs décennies. Sur le plan structural, une systématique de fragmentation de ces composés a été mise au point par PFAB/MS/Linked Scan. Au niveau biologique, nous avons complété les études sur le comportement in vivo des destruxines. Les métabolites des DTXs A et E, destruxines les plus toxiques et les plus abondamment produites par M. Anisopliae, avaient été mis en évidence chez un insecte modèle, le criquet Locusta migratoria. Ici, nous les avons étudies à l'aide de deux techniques analytiques complémentaires, la spectrométrie de masse et l'HPLC, dans l'hémolymphe d'un insecte ciblé, les larves du lépidoptère Galleria mellonella. Ainsi, pour la DTXE, un processus de détoxication identique à celui observé chez le criquet a été décelé chez G. Mellonella : hydrolyse (DEDiol), conjugaison par le glutathion (DESG) puis métabolisation ultérieure en conjugué cystéinique (DESCys) et enfin conjugaison en dérivé phosphate et/ou sulfate (DEDiolP ou DEDiolS). En revanche, pour la DTXA, le processus se révèle différent selon les deux insectes. Chez le criquet, la DTXA se métabolise en peptide linéaire, tandis que chez G. Mellonella, elle mène principalement au DEDiolP, en passant vraisemblablement par la DTXE et la DTXEDiol. En outre, le comportement in vivo d'analogues synthétiques des destruxines a été étudié. C'est d'ailleurs la première fois qu'une telle étude est menée. Pour ces deux diastéréoisomères, dont l'un est actif et l'autre inactif, un processus de métabolisation identique a été mis en évidence. Il s'agit de la formation du peptide linéaire résultant d'une hydrolyse au niveau de la liaison lactone. Cependant, le processus d'excrétion semble différent. En effet, l'isomère inactif disparaît alors que l'actif est toujours présent après 24h d'incubation. En ce qui concerne les toxines de P. Farinosus souche KVL420, elles n'ont malheureusement pu être caracterisées. Il s'agit de molécules de petites tailles, très hydrophiles. Aucune méthode de séparation adéquate et préalable à des analyses par spectrométrie de masse et RMN n'a pu être determinée à ce jour.