Using sewage sludge from Municipal and Industrial Solid Wastes to produce a Bac...

• Author(s): Teixeira, Mário Brum
• Date: 2012
• Persistent ID: http://hdl.handle.net/10400.3/1319
• Origin: Repositório da Universidade dos Açores
• Subject(s): Água Residual Urbana; Bactéria Entomopatogénica (Bacillus thuringiensis); Biopesticidas; Controlo Biológico; Entomologia; Lepidópteros; Pragas
• Document Type: Master Thesis
• Language: English
• Advisor(s): Simões, Nelson

Description

Dissertação de Mestrado - Biotecnologia em Controlo Biológico. O objetivo deste trabalho foi determinar que lamas têm capacidade para o desenvolvimento de Bacillus thuringiensis (Bt) com a intenção de produzir um biopesticida. Neste estudo, realizamos testes de crescimento bacteriano em lamas de estações de tratamento de águas residuais urbanas e industriais. A bactéria utilizada foi uma estirpe nativa de Bt isolada na ilha de São Miguel. Os totais de células viáveis, taxa de crescimento máximo, taxa de esporulação e entomotoxicidade contra a praga E. kuehniella foram usados como um método de comparação e selecção das lamas. A selecção da Bt nativa foi iniciada a partir do isolamento de 216 amostras de solo colhidas em diversas zonas e habitats, cobrindo em grande parte a ilha de São Miguel. A partir destas amostras foi possível identificar 248 isolados de Bt o que faz um índex de 0.23. A caracterização morfológica dos cristais revelou a predominância de cristais bipiramidais (activos contra lepidópteros) sobre as restantes morfologias: esférico, amorfo e associado ao esporo. Baseado em ensaios de toxicidade sobre o insecto E. kuehniella seleccionou-se o isolado S170a de Bt nativo de S. Miguel. A fim de aumentar o crescimento de Bt foram realizados pré- tratamentos alcalinos das lamas para redução de viscosidade deste modo elevando a disponibilidade de nutrientes. Apesar de todas as lamas terem apresentado capacidade nutricional para o desenvolvimento da bactéria verificou-se que as lamas provenientes de uma ETARI relacionada com o abate de animais apresentaram valores distintivos. Estas lamas produziram o maior número de células viáveis (4.76 x 108 CFU/ml), representando um aumento de 20% comparativamente com o meio semi-sintético comercial (TSB) no final de 84 horas decrescimento. Os Bt produzidos nestas lamas apresentaram uma entomotoxicidade com um dos mais baixos valores de LC50 (58.30 μg/ml). Tendo em conta estes factos aqui apresentados ficou provada a viabilidade de utilização de lamas de ETAR/I para a produção a custos reduzidos de um biopesticida eficiente no controlo biológico de pragas de lepidópteros. ABSTRACT: The objective of this work was to ascertain the sludge with capacity for the development of Bacillus thuringiensis (Bt) with the aim of producing a bio-pesticide. In this study, we carried out tests of bacterial growth in municipal and industrial waste-water treatment plant sludge. The used bacterium was a native strain of Bt isolated in São Miguel Island. The total viable cells, maximum specific growth rate, rate of sporulation, and entomotoxicity against the pest E. kuehniella were used as a method of comparison and selection of the sludge. The selection of native Bt started with the isolation of 216 soil samples, taken in different areas and habitats, covering the entire island of São Miguel. From these samples it was possible to isolate and identify 248 Bt corresponding to an index of 0.23. The morphological characterization of crystals revealed the predominance of bipyramidal shape (having activity against Lepidoptera) in respect to other shapes: spherical, amorphous and associated to spore. Toxicity assays against E. kuehniella larvae allowed the selection of the native isolate (S170a) that presented the lowest LC50 (9.2 μg/ml). To grow Bt, sludge was submitted to a pre-alkali treatment to reduce viscosity and to elevate nutrient availability. Despite all the sludge have presented nutritional capacity for the development of Bt it was seen that sludge from an ETARI related to the slaughter of animals showed the best values. This sludge presented the highest yield of viable cells (4.76 x 108 CFU/ml) that represents an increase of 20% compared with the semisynthetic medium (TSB) with 84 hours of fermentation. Furthermore, Bt produced in this sludge has one of the lowest toxicities (LC50 of 58.30 μg/ml). Our data clearly show that it is feasible the use of IDWWTP sludge to produce efficiently and at a low cost a bio-pesticide based in local Bt isolates to use in biological control of lepidopteran pests.