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ORCID:  http://orcid.org/0009-0008-7202-0832
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Estratégias para uso de genes inseticidas em Bacillus thuringiensis: expressão heteróloga e a análises genômicas
Alternate title (s): Strategies for the use of insecticidal genes in Bacillus thuringiensis: heterologous expression and genomic analyses
Author: Baldin, Beatriz
First Advisor: Barbosa, Aulus Estevão Anjos de Deus
First member of the Committee: Dias, Simoni Campos
Second member of the Committee: Barreto, Cristine Chaves
Summary: A demanda por métodos mais sustentáveis de controle de pragas agrícolas tem impulsionado o desenvolvimento de bioinseticidas baseados em Bacillus thuringiensis (Bt), uma bactéria capaz de produzir proteínas inseticidas altamente específicas e biodegradáveis. No entanto, o espectro restrito de ação de algumas toxinas e o surgimento de populações de insetos resistentes tornam necessário expandir a diversidade de proteínas inseticidas disponíveis. Nesta dissertação, foram avaliadas estratégias complementares para ampliar o uso de genes inseticidas em Bt, combinando análises genômicas de cepas para prospecção de novos genes com a transformação genética visando à expressão heteróloga de múltiplas toxinas. Foram analisados 25 genomas de Bt disponíveis no GenBank-NCBI, revelando que 52% das cepas possuem genes inseticidas conhecidos, enquanto 48% não apresentaram genes identificáveis, sugerindo diversidade ainda inexplorada. Foram identificadas 64 toxinas, majoritariamente do tipo Cry, com diferentes distribuições em cromossomos e plasmídeos, destacando cepas promissoras como IBL200, NB-176, BMP144 e C15 para desenvolvimento de novos bioinseticidas. Em uma segunda etapa, foi realizada a transformação genética da cepa Bt subsp. kurstaki HD-1 com um cassete policistrônico contendo os genes cyt2Aa, cry3Bb1 e cry9Ca1, construído no plasmídeo pHT01 e propagado em Escherichia coli antes da transferência para Bt por eletroporação. Protocolos para preparação de células competentes e eletroporação foram otimizados, e a integração dos genes foi confirmada por PCR. A transformação bem-sucedida da cepa HD-1 com múltiplos genes inseticidas representa um passo importante para o desenvolvimento de bioinseticidas com espectro ampliado de ação, contribuindo para o manejo integrado de pragas do tomateiro com menor dependência de inseticidas químicos.
Abstract: The demand for more sustainable methods of agricultural pest control has driven the development of bioinsecticides based on Bacillus thuringiensis (Bt), a bacterium capable of producing highly specific and biodegradable insecticidal proteins. However, the narrow spectrum of action of some toxins and the emergence of resistant insect populations highlight the need to expand the diversity of available insecticidal proteins. This dissertation evaluated complementary strategies to enhance the use of insecticidal genes in Bt by combining genomic analyses of strains for the discovery of new genes with genetic transformation aimed at heterologous expression of multiple toxins. Twenty-five Bt genomes available in the GenBank-NCBI database were analyzed, revealing that 52% of the strains carry known insecticidal genes, while 48% showed no identifiable genes, suggesting unexplored diversity. A total of 64 toxins were identified, mainly Cry proteins, with diverse chromosomal and plasmid distributions, highlighting promising strains such as IBL200, NB-176, BMP144, and C15 for the development of new bioinsecticides. In a second stage, genetic transformation of B. thuringiensis subsp. kurstaki HD-1 was performed using a polycistronic cassette containing the cyt2Aa, cry3Bb1, and cry9Ca1 genes, cloned into the pHT01 plasmid and propagated in Escherichia coli before transfer to Bt by electroporation. Protocols for competent cell preparation and electroporation were optimized, and gene integration was confirmed by PCR. The successful transformation of the HD-1 strain with multiple insecticidal genes represents an important step toward developing bioinsecticides with an expanded spectrum of action, supporting integrated pest management for tomato crops with reduced reliance on chemical insecticides.
Keywords: bioinseticidas
genômica comparativa
eletroporação
proteínas inseticidas
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::AGRONOMIA::FITOSSANIDADE::MICROBIOLOGIA AGRICOLA
Subject: Biotecnologia
Inseticidas
Pragas - Controle biológico
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Biotecnologia
Quote: BALDIN, Beatriz. Estratégias para uso de genes inseticidas em Bacillus thuringiensis: expressão heteróloga e análises genômicas. 2025. Dissertação (Mestrado em Biotecnologia) – Universidade Federal de Uberlândia, Patos de Minas, 2025. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2025.390.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2025.390
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/46518
Date of defense: 6-Jun-2025
Sustainable Development Goals SDGs: ODS::ODS 12. Consumo e produção responsáveis - Assegurar padrões de produção e de consumo sustentáveis.
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Biotecnologia (Patos de Minas)

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