CONTRIBUTION A L‘ÉTUDE DU SPECTRE D'ACTIVITÉ DE DIFFÉRENTES SOUCHES DE BACILLUS THURINGIENSIS

Ent. exp. appl. 10 (1967): 211--230. North-Holland Publishing Co., Amsterdam

C O N T R I B U T I O N A L ' E T U D E D U S P E C T R E D ' A C T I V I T E D E

D I F F E R E N T E S S O U C H E S D E B A C I L L U S T H U R I N G I E N S I S

P A R

A. B U R G E R J O N et G. B I A C H E

Institut National de Reeherches Agronomiques, Station de Recherehes de Lutte Biologique et de Biocoenotique, La Mini~re par Versailles, France

Sept souehes de B. thuringiensis, figurant dans la premi6re liste de s6rotypes d6crite par DE BAIOAC et BONNEFOI, ont 6t6 compar6es quant ~t leur aetivit6 du complexe ,cristaux-spores~, vis ~t vis de 24 esl~ces de L6pidopt~res.

La m&hode utilis6e a permis de d6mombrer 779 acfivit~s ~r o~ au.trement dit, 779 activit6s inverses de deux souehes ~t l'~gard de deux insectes. Contrairement ~t l'aetivit6 compar~e qualitative de chaetme des souches pour une esp~e d'insecte donn6e, l'activit~ ~crois6e,~ a une signification plus objective, puisqu'elle est plus ind6pendante des pr6parations utilis6es et des crit~res de comparaison retenus.

Les souches appartenant all m~me s~rotype ~biotypes) ont une acaivit~ sp6eifique au m~me titre que eelles appartenant ~ diff~rents s~rotypes.

Les souehes exp6riment6es n'ont pas r6v61~es des spectres d'activit~s identiques ~t l'6gard des insectes ~t parent6 syst6matique proehe.

Parmi les nombreuses 6tudes dont Bacillus thuringiensis Berliner est l 'objet depuis longtemps, la question des souches a toujours attir6 l 'attention des chercheurs tant du point de vue recherches fondamentales que du point de vue application. Apr6s les 6tudes taxonomiques de HEIMPEL et ANGUS (1958--1960) qui portaient sur 12 souches, la description de nombreuses nouvelles souches imposait des recherches syst6matiques af_in de v6rifier dans quelle mesure un certain nombre de souches, portant le nora de l'insecte duquel elles 6taient isol6es, soit un num6ro de r6f6rence, pouvait se grouper dons un syst6me taxonomique.

C'est pourquoi, DE BARJAC et BONNEFOI (1962) ont examin6 24 souches d'aprbs leurs caractbres biochimiques et sdrologiques (par l 'antigbne flagellaire spdcifique). Cette dtude a permis de ddterminer 6 s6rotypes. Ultdrieurement, ces auteurs (BON- NEFOI et DE BARJAC 1963) ont examin6 26 nouvelles souches, ce qui a permis de mettre en dvidence 2 s6rotypes supp!dmentaires. NORRIS et BUROES (1963) ont appliqu6 la mdthode enzymatique du systbme d'est6rases comme moyen d'identification des souches et ont conclu h la concordance de leurs rdsultats avec ceux des auteurs pr6citds. En outre, NORRIS (1964) a d6termin6 un 96me sdrotype. I1 ~ est 6vident que la classification des souches de Bacillus thuringiensis en sdrotypes qui comprennent parfois des sous-facteurs antigdniques et plusieurs biotypes ~t l'intdrieur d 'un m~me s6rotype, soulbve chez les <<taxonomistes>> le ddsir de connaitre le spectre d'activit6 des souches, (DE BARJAC et BOrCNEFOI 1962).

212 A. BURGERJON ET G. BIACHE

Ces auteurs font d6j~t 6tat de la diff6rence d'activit6 de quatre souches vis ~ vis de Pieris brassicae et Bombyx mori. NORRIS et BURGES (1965) sugg6rent de com- pl6ter la subdivisiort des s4rotypes d'apr6s leur sp6cificit4 envers [es insectes et d6plorent le peu d'informations disponibles ~t ce sujet. Dans leur c16 d'identification, HEIMPEL et ANGUS (1958) incluent certaines notions sur l'activit6 sp6cifique des souches, mais d 'une fa~on encore sommaire.

A c6t6 de l'int4r~t taxonomique de l'6tude du spectre d'activit6, beaucoup d'auteurs et utilisateurs de Bacillus thuringiensis s'interrogent souvent sur la possi- bilit6 6ven.tuelle d 'avoir h la disposition d'autres souches plus att ires jgour un cas pr6cis d'application. Remarquons que d'autres facteurs non scientifiques, mais plut6t 6conomiques (rentabilit6 industrielle, par e x e m p l e ) o u m~me 16gislatifs expliquent la diff6rence entre te nombre de souches d6crites par les chercheurs et le nombre de souches retenues dans la fabrication industrielle au profit des utilisateurs.

Cette disparit6 a 6t6 accrue par la raise en 6vidence, au cours d'6tudes du spectre d'activit6 des souches, de l'activit6 c per os>> de la toxine thermostable, laquelle n'est pas produite par tous les s6rotypes et m~me pas par routes les souches d'un m~me s6rotype (BURGERJON et Dr. BARJAC, 1960--1962, DE BARJAC, BURGERJON et BO~,~EFOI 1966).

Pour combler les lacunes de nos connaissances sur la sp6cificit6 des souches de B. thuringiensis, nous nous sommes propos6s de comparer 7 souches figurant dans la premi6re lisle de s6rotypes d6crits par DE BARJAC et BOr,~EEOI (1962) et 24 eslg~ces de L6pidopt~res.

MATERIEL ET METHODE

Grace ~t t'Institut Pasteur de Paris, nous avions ~ notre disposition 7 pr6parations ~t base des diff6rentes souches (Tabl. 1). Ces pr6parations constitu6es d 'uue fa~on i dentique/t partir de cultures ~t base de cas6ine, se pr6sentent sous forme de poudre,

S6rotype*

I m

IV v

VI et Angus

(*) Determin6 par Dr. H. de Barjae de l'Irtstitut Pasteur, Paris (**) Pr6paration de r6f6rence internationale E61

TABLEAU I

Caractdristiques des prdparations utilisdes

Poids see final Nombre de Souche-type par litre de spores viables*

culture (gr.) (• 109/gr.)

B. thuringiensis Berliner (**) 10,30 34 B. th. anduze Vago et Toumano.ff 10.24- 16 B. sotto Isehiwata 13.00 98 B. dendrolimus Talalaev 14.10 2,7 B. galleriae Shvetsova 16,50 132 B. entomocidus var entomocidus 5,70 372 B. entomocidus var subtoxicus 8,00 6,1

SPECTRE D'ACTIVITI~ DE DIFFI~RENTES SOUCI~S DE B. THURINGIENSIS 213

obtenue par m61ange d 'une charge inerte (bentonite) avec le culot de centrifugation de la culture.

Nous n'avions pas ~t notre disposition la prrpamtion ~t base de la souche Sotto, en m~me temps que les autres; aussi n'est-elle pas comprise dans tous les essais. Pour un certain hombre d'insectes, une autre prrparation h base de la souche Sotto rut employre. Celle-ci n 'r tai t pas sous forme de poudre, mais sous forme de la culture liquide non centrifugre. Nous n'avons pas pu mettre en 6vidence chez les insectes pour lesquels les deux prrparations furent comparres une diffrrence significative d'activit6 aux doses utilisres. Aussi, la prrsentation ultrrieure de l'ensemble des rrsultats fair abstraction du fait que deux prrparations distinctes furent essayres

TABLEAU II Protocole expdrimental pour Bombyx mori L. Tempgrature 25 ~ C

Essai I ~ II Essai m Essai IV Date 23/7/63 17f9/63 18f9/63 16f9/64

Nombre de chenilles par lot 50 L 2 Dilution des prrparations 10.10-4 Durre de contamination 16 heures

60 L 2 60 L 2 60 L 2 2,5.10-4 5.10-4 2,5,10 ~

18 heures 18 heures 16 heures

% de Mortalit6 finale Trmoin 0 2 0 5 Sotto 88* 52* 65* 87 Dendrolim~as 2 0 2 5 Berliner 54 0 22 45 Anduze 100 88 88 82 Galleriae 100 78 73 72 Entomocidus 98 93 92 92 St~btoxicus 100 58 93 82

Transformation angulaire MOYENNE

Trmoin 0,0 8,1 0,0 12,9 5,3 Sotto 69,7 46,2 53,7 68,9 59,6 Dendrolimus 8,1 0,0 8,1 12,9 7,3 Berliner 47,3 0,0 28,0 42,1 29,4 Anduze 90,0 69,7 69,7 64,9 73,6 Galleriae 90,0 62,0 58,7 58,1 67,2 Entomocidus 81,9 74,7 73,6 73,6 76,0 Subtoxicus 90,0 49,6 74,7 64,9 69,8 * Pour les essais I, II et I I I la souche Sotto correspondait h la culture liqnide

S.C.E. d . 1 . Variance F TOTAL 28.932,45 31 Essais 1.815,82 3 605,27 6,0** Traitements (souches) 24.984,75 7 3.569,25 35,2*** Rrsidu 2.131,88 21 101,52

** • hautement significatif (P ~_ 0,01 ) *** ~_ . . . . (-P = 0,001)

* = plus petite diffrrence significative (P ~ 0,05)

(*) p.p.d.s. 14,8

214 A. BURGER,ION El" G. BIACHE,

pour la souche Sotto. Nranmoins dans le tableau rrcapitulatif des essais (Tabl. III), nous marquons ceux qui concernent la prrparation liquide de fagon que l 'on puisse en tenir compte darts l 'interprrtation des drtails des rrsultats. Pour la comparaison des prrparations, les crit&es d'activit6 retenus ont 6t6 les pourcentages de mortalit6 et de r&luction de consommation, obtenus par libre ingestion, conformrment ~t nos techniques habituelles (BURGERJON 1956, 1957, 1962).

Le Tableau II rrsume, en prenant l 'exemple d 'une des 24 espSces considrrres (Bombyx mort) le protocole exprrimental suivi dans t o u s l e s cas.

Le principe de notre exprrimentation a 6t6 d ' rprouver toutes les souches simul- tandment dans un certain nombre d'essais inddpendants (par exemple 4 essais pour Bombyx mori L.). Pour chaque essai, nous avons oprr6 avec une seule dilution identique pour toutes les pr4parations. Le r&ultat du premier essai fournit la sensibilit6 approximatFce de l 'esp&e d'insecte, et suivant le cas, l'intensit6 du traite- ment (dilution, durre de contamination, ou temprrature ambiante) fur modifiSe pour les essais suivants, afin d'rviter le plus possible les mortalitrs de 0 et 100~/o. Ainsi, darts le cas de Bombyx mori, pour l'essai II, une dilution infrrieure, mais toujours identique pour toutes les souches, fut utilisre afin d'rviter les pourcentages de mortalit6 de 100~ constatrs dans l'essai I.

AprSs une transformation angulaire des pourcentages, destinre ~t normaliser la distribution des variables, le test de Bartlett n 'a pas mis en 6vidence de diffrrences significatives entre l'es variances et a montr6 l 'homogrnrit6 de ces variances. Ceci a permis de faire une analyse de variances des rrsultats, aboutissant ~t un elassement qualitatiI des souches entre elles, par le calcul de la plus petite diffrrence significative (p.p.d.s.). Ce classement a d 'autant plus de valeur que la variance entre essais s'est trouvre atre hautement significative pour la plupart des insectes exa- minrs (Tabl. V). Cela implique que les pourcentages de mortalit6 entre essais, ont 6t6 comparrs ~t diffrrents niveaux, rendant ainsi moins probable l 'hypothrse d 'une influence sur ce classement d' tme diffrrence 6ventuelle entre les pentes de rrgression des souches, phrnomrne qui se produit en f a r dans le cas de modes d'action trrs diffrrents.

D'aprrs le Tableau III, rrsumant les conditions exprrimentales pour 24 esprces d'insectes, Malacosoma neustria (n ~ 12 du tableau), par exception ~t notre rrgle, a fait l 'objet de deux essais dans des conditions apparemment identiques, du point de vue stade, dose etc .... Ce fait n 'a pas modifi6 le caractrre hautement significatif de la variance entre ces deux essais.

En effet les pourcentages de mortalit6 (Tableau IV) se situent ~t des niveaux diffrrents, pour des raisons vraisemblablement inhrrentes ~ la nature des lots d'insectes considrrrs, dans les deux essais. II en est de mrme pour Diacrisia menthastri (n ~ 6), esprce pour laquelle les lots d'insectes considrrrs (d'une part des chenilles au 3e stade, d 'autre part au 4e stade), peuvent expliquer d 'une fagon pIus 6vidente que les niveaux de mortalit6 sont diffrrents. (Tableau IV). I1 est certain que des essais quantitatifs, rralisrs en ayant recours ~t des doses progressives pour chaque souche et chaque insecte, afin d'obtenir des droites de rrgression ((Probit~),

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216 A. BURGER~ON ET G. BIACHE

TABLEAU IV

% de Mor ta l i~ chez M ~ a c o s o m a neus tda et DiacrMa menthas~ i

M. neustria Essai I ( 4 /7 /63) ; L 2 Essai II (17/7/63); L 2

D. menthastri gssai I (1216/63); L z Essai II (19/6/63); L 4

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fourniraient des r6sultats d 'une autre nature, mais pas obligatoirement plus valables si le m~me nombre d'indNidus par espSce d'insecte est utilis6. Car, dans ce cas, toutes les souches ne peuvent pas &re 6pro.uv6es simultan6ment dans chaque essai et les r6sultats <~quantitatifs>> (appr6ci6s par la comparaison des doses 16tales et des pentes de r6gression) tiendraient moins compte de la variabilit6 des conditions exp6rimentales et des populations d'insectes.

RESULTATS

Les r6sultats moyens, aprbs transformation angulaire des d onn6es sont port& sur le tableau V pour l'ensemble des insectes et souches. Pour les mesures de consommation, lorsqu'eUes ont 6t6 effectu6es, nous avons pu prendre en cortsid6ration les r6p6titions (jamais inf6rieur h 4)/t l'int6rieur de chaque essai. Apr~s les mesures de consommation, les lots de 10/ t 15 chenilles correspondant aux r6p6titions/i l'int6- rieur de chaque essai, ont 5t6 61ev6s ensemble pour d6terminer la mortalit6 finale. En cons6quence, pour la mortalit6, les moyennes o nt 6t6 obtenues /t partir des essaJs, tandis que pour la r6duction de consommation, les moyermes ont 6t6 cal- cul6es d 'apr& les r6p6titions dans chaque essai permettant dans les deux cas, l 'analyse statistique.

Pour chacune des 24 esp&es d'insectes, la comparaison des moyennes (des pourcentages de mortalit6 ou de r6duction de consommation) entre les diff6rentes souches, a permis d'obtenir respectivement les Figures 1 et 2, en tenant compte de la plus petite diff6rence significative.

Dans ces graphiques, la diff6rence de hauteur de colonnes de deux carr6s repr6- sente une diff6rence significative. Darts. les cas off la diff6rence de hauteur est null'e ou inf6rieur ~t deux carr6s, il n 'y a pas de diff6rence significative entre les souches concem6es. Ces figures permettent d'estimer:

1 ~ - - L'activitd <womparde~> de chacune des souches pour une esp&e donn6e en consid6rant les insectes ind6pendamment les uns des autres. Par exemple, darts le cas de B. mori (n ~ 1), il apparait que Sotto est significativement moins actif que Entomocidus et plus actif que Berliner et DendroUmus, mais ne pr6sente pas de diff6rence significative par rapport ~t Anduze, GaUeria ou Subtoxicus.

SPECTRE D'ACTIVITI~ DE DIFF~RENTES SOUCHES DE B. THURINGIENSIS 217

2 ~ - - L'activit6 relative de deux (ou plusieurs) souches h l '6gard de deux ou (plusieurs) insectes. Si on considbre les deux noctuelles B. brassicae (n ~ 2) et A. c-nigrum (n ~ 14), on constate que pour les deux souches Entomoci. dus ~ Subtoxicus, le classement est inverse. Nous designons uae telle inversion par: <<Activitd croisde>>.

Cependant l'activit6 compar6e des souches pour lm insecte donn6 n ' a qu 'une valeur relative dans notre travail puisqu'elle est d6pel~dante des pr6parations utili- s6es et des critbres de comparaison retenus. Ainsi le f t i t que la pr6paration Ento- mocidus est plus active que Galleriae pour Barathra brassicae (n ~ 2) n ' a pas tree valeur absolue car la pr6paration Galleriae a 6t6 utilis6e h une dose presque trois fois plus faible par rapport au volume de la culture d'origine que la pr6paration Entomocidus (voir Tabl. VI). Par contre, l'activit6 <<crois6e~ des souches Entomo- cidus et Galleriae par rapport h Barathra brassicae (n ~ 2) et ~t Cirphis unipuncta (n ~ 18) est plus valable, puisque entre insectes le rapport des doses des pr6parations est toujours le meme aussi bien du point de vue poids see, volume de culture, que nombre de spores.

TABLEAU VI

Rapport des doses utilisdes en fonction de trois crit~res diH~rents

Berl. And. Sotto Dendr. Gall. Ent. Sub.

Poids des poudres (x) 10 10 10 10 10 10 I0 Volume de culture (y) d'origLae 10 10 7,9 7,2 6,3 18 12,8 Nombre de spores (z) viables 38,8 109 1,8 10 4,7 28,8 0,8

(x) Chaque preparation se pr6sente sous forme d'une poudre s~che. (y) Pour un volume de culture bact6rienne identique, les culots de centrifugation et les charges

Laertes additioaln6es pour obten~ la pr6paration, varierLt d'une fermentatior~ ~t une autre. (z) Le nombrc de spores viables a ~t6 compt6 darts les poudres s~ehes.

L 'emplacement des insectes sur la Fig. 1 a 6t6 choisi en juxtaposant ceux pour lesquels la m~me pr6paration domine. Cette souche a 6t6 soulign6e sur le graphique pour chaque insecte. Un tel classement fait figurer dans l 'ensemble, les esp6ces d 'une m~me famille ~t diff6rents emplacements. I1 e n e s t ainsi m~me pour les Noctuidae qui constituent un groupe ~t part, v u l e s doses 61ev6es (Tabl. I I I ) n6ces- saires pour obtenir la mortalit6: B. brassicae (n ~ 2) se place diff6remment par rapport aux trois autres esp6ces (A. c-nigrum (n ~ 14), O. gothica (n ~ 15), et C. unipuncta (n ~ 18). Ces trois Noctuides se situent au contraire pr6s de deux esp6ees tr~s sensibles b~ B. thuringiensis d 'une fagon g6n6rale (P. maculipennis (n ~ 13) et P. brassicae (n ~ 17). De la m~me faqon, les trois esp6ces du genre Hyponomeuta (padellus (n ~ 4), malinellus (n ~ 8) et cognatellus (n ~ 24), ne se trouvent pas non plus dans la m6me s6rie.

Les r6sultats, obtenus par la mensuration de consommation ne sont en oppositio~ avec la mortalit6 dans aucun cas.

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220

T O D B A G E $ B ombyx ' marl. (BOMBYC.)

5

T 0 DBA_A.GE S $oturnio pavonio

($ATURNI,)

A. BURGER.ION ET G. BIACHE

f i ] dlff-'rence significotive

T O D B A G E S T O D B A G ES T O D BAGE_.S Borothro brossicoe Vonessa io Hy.ponomeute-,podellus

(NOCTU,) (NYMPHAL.) (HYPONOM EUT.)

T O D B A G E S TO DB A GE__SS T O DB A G E S Diocrisio menthostri Tortrix viridono _Hyponomeuto mollinellus

(ARCTI.) (TORTRIC.) (ltYPONOM EUT.)

T O D B A G E.SS TO D B A G E SS T 0 D BAGE.SS T O D B A G E S Plotysamio cynthia L,~nontrio dispor Thoumetopoeg p roces~sioneo Molocosomo neustrlo

{SATURNI.) (LYMANTRI.) (NOTODONT.) (LA$1OCAMPJ

~ 14 ~5 $6

i i i F+

T 0 D B A G E S T O D B A G E..SS T O D BAGE.SS T O D B A G E_SS -Plutello maculipennis A gratis C. nigram Orthosio gothico Py_gpera anastomosis

(HYPONOMEUT.) (NOCTU.) (NOCTUJ (N OTODONT,)

17 18 19 2 0 ~

"rODBAGES T O D B A G E S T O D B A G E S TODBAGES Pieris brossicoe Cirphis unipuncta E.._~uproctis phoeorrhaea StilpnoH'a solicis

(PIER.) (NOCTU.) (LYMANTRI,) (LYMANTRI.)

21 22 2~ ~ 24 ~

T 0 D B A G E S T 0 D S A G ES T D BA GE S T O D B A G E S Antheraeo pernyi Arctio co'oj~.L. Gollerio me'Honello H~/ponomeuto cognotellus

( SATU RN I.) (A RCTI.) (PY RAL.) (HYPONOMEUT,)

T=Tdmoin O=So/fo (IV) A-_Anduze ( I Z X ) E-_Enfomocidus (VI) B=fhur. Berliner(Z) D=Dendrolimus (IV) G=Golleriae(V) $=Subtoxicu$ (VI)

Figure 1. L'activitd compar~e des prdparations obtenue par MORTALIT]~ (la position de Den- drolimus par rappoTt ~ Anduze ehez Galleria~ mdlonel la (n ~ 23) a 6t6 d6tcrmin~.e par

l'ufilisation de doses supplEmentaires).

SPECTRE D'AGTIVIT~ DE DIFFI~RENTES SOUCHES DE B. TI-ILrR.ING-IEN8IS

3

221

I ~/'~ ~1~tI ~', IIIII1~*r I ~ T O D B A G E S

Bombyx mori

T O D B A G E S Saturnia povonia

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T O D B A G E S Plotysamia cynthia

1 ! ~ x t~ ', '.' I IIItl~t I ~ T O D I 3 A G E S

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~t~l ' ,~ ' , l l l l l l~t lX1 J ~_/A~ ~1~1: I', IIIIIl***d~ T O D B A G E S Pieris brassicae

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T O D B A G E S T O D B A GES Bc:rothro brassicoe Vanessia io

E ] difference signiflcative

~ l~ll',llllll.*t IXI ~1~11',', IIIII1**~ IXI l ~ ~ ~1~t ', ',', II III b** tx] ~t~tlI~111111~*r

L . .~ I~ t ' ,~ I I I I I I~ IX I i F~.~x~l~ln',llllllr I ~ t ~ t l r , l l l l l l : ; l~ T O D B A G ES T O D B A G E S T O D B A G E S Diacrisio mehthostri Tortrix vlridana Hyponomeuta mallinellus

10 ~ 12

T O D B A G E S Lymantria dispar

::', :~;x J ~ ,~ l~ l : i l l l l l l : ; IX I T O D B A G E S I " O D B A G E S

Thoumetopoea processloneo Malocosoma neusffio

t 5 16

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~J~l l l l IID(] ~x l~ ' , : l l l l l l l l IIX] ~ ; llllllllll I ~.~ :~t~1',', I IIIIII I f iX] ~::~',!IIIIIIII I[;~

I ~ I ; t ~ ',I',1111111 IIX] I ~/~.~ ~t~1 h ', IIIIII I I IXI TOD BAGES TOD BAGES Orthosia gofhica Pygoera anastomosis

19 2 0

~/~:~i~ I',;111111~*; N ~/A,~:I~=~IIIIII~IX]

I ~.~J~i~l',~llllll~t[~ 1 ~.~l~,~t~tll',llllll~l>d T O D B A G E S T O D B A G E $

Euproctis phaeorrhoera $tilpnolia salicis

"14

+§ +§

[Z ~1::-- I I I . I ~ X T O D B A G E S Agrotls C. nigrum

2t 24 S~ro types

T = T~moin ~ []]111

~=IIIi r X D = Dendrolimus IV" [ ~J~I',=IIIII!:~M T O O BA G E S G =6w~ller/oe V T 0 D B AG E S Antheraea pernyi E = Entomocidu$ VI~I Hyponomeuto cognateilus

S = Subloxicus VT J F i g u r e 2. L'activit~ comparde des prdparations obtenue p a r I~DUCTION DE CONSONIIVIATION,

222 A, BURGER.ION ET G. BIACHE

Par exemple Entomoc idus montre chez Euproct i s phaeorrhoea (n ~ 19) une r6duction de consommation significativement sup6rieure ~t Sotto; dans la Fig. 1 la mortalit6 sup6rieure caus6e par Sotto par rapport ~t Entomoc idus n'est pas significative et par cons&tuem ne contredit pas les donn6es de ~a Fig. 2. D 'une part le graphique de la Fig. 2 (r&luction de consommation) confirme dans de nombreux cas la diff6rence de l'activit6 des souches corLstat6es sur la Fig. 1 (mortalit6), d 'autre part la me, sure de la rfduction de consommation permet de mettre en 6vidence dans certains cas des diff6rences significatives d'activit6 qui demeurent inapparentes si

TABLEAU VII

Les activities ~croisdes~ (*) entre Sotto et Dendrolimus

SOTTO > DENDROL1MUS (P 0.05)

Mortalit6 : Hyponomelata padellus

Mortalit6 et

R6duction de

Cortsommatioa

Bombyx mori Saturnia pavonia Platysamia cynthia Agrotis e-mgrum

R6duetion de

Consommation

Barathra brassieae Tortrix viridana Hyponomeuta malinellus Lymantria dispar

X X X

DENDROL1MUS > SOTTO (P 0,05)

Mortalit6

Mortalit6 et

R6duction de

Consummation

: Hyponomeuta cognateUus

Vanessa io Diacrisia met~thastri Orthosia gothica

3 4

R6duction Euproefis phaeorrhaea de Antheraea pernyi

Consommation Nombre d'aetivit6s crois6es en: 12 20 40

Mortalit~ et R6duction de Consommation t

Settlement Mortalit~ 1,

Settlement R&tuction de Consommation

Total

X

54

(*) voir d6finitioll page 217.

SPECTRE D'ACTIVITI~ DE DIFFI~RENTES SOUCHES DE B. THURINGIENSIS 223

on ne con'sid&e que la mortalit6. Ahasi chez B. brassicae (n ~ 2), les pr6parati, ons

Sotto, Dendrolimus, Berliner et A n d u z e ont seu lemem r6v616 des diff6rences sig-

nificatives en r6duction de consommat ion .

A par t i r des Fig. 1 et 2, nous avons d6nombr6 le h o m b r e d 'act ivi t6s <~crois6es>>

pour chaque combina ison de deux souches, suivant la m6thode pr6sent6e darts le

Tab leau VII , oil la cornbinaison Dendrolimus - Sotto a 6t6 prise c o m m e exemple.

Darts le cas des diff6rences significatives ~t la lois en mortal i t6 et r6duction de

consommat ion la hi6rarchie des deux souches, l ' une par rappor t ~t Fautre, est dans

un sens pour 4 esp&es et dans le sens oppos6 pour 3 esp6ces. I1 en r6sulte 12 com-

binaisons possible. Ce m~me ra isonnement appliqu6 d ' u n e par t h la mortal i t6 seule

condui t h 20 combinaisons possible (5 esp&es pour lesquelles les souches se classent

I 'une par r appor t ~t l ' au t re d ' u n e cer taine fagon X 4 esp6ces p o u r Iesquelles, le

classement des souches est l ' inverse du pr6c6dent), d ' au t r e par t ~t la r6duction de

consommat ion seule about i t ~t 40 combinaisons. Le n o m b r e total de combinaisons

correspond ~t la compara ison des deux souches en consid6rant ind6pendamment Fun

de l ' au t re le crit6re mortal i t6 et le crit6re r6duction de consommat ion. Dans l ' exem-

pie tit6, il y a 54 cas de tel[es activit6s r envisageables.

TABLEAU VIII

Le nombre d'activit~s ~croisdes, de toutes les combinaisons de souches

Mortalit6 et R6duction R&luetion

de Mortalit6 de con- Total consom- sommation marion

Dendrolimus - - Sotto 12 20 40 54 ,, ~ Berliner 5 24 8 33 ,, - - Anduze 4 10 21 32 ,, - - Entomocidus 0 30 11 39 ,, - - G~leriae 9 13 20 28

- - Subtoxicus 0 0 0 0 Sotto ~ Berliner 3 8 28 40

,, ~ Anduze 2 6 28 40 ,, - - Entomocidus 0 7 0 9 ,, ~ Galleriae 7 12 16 26

Subtoxicus 0 16 12 38 Berliner - - Anduze 12 48 36 80

,, ~ Entomocidlas 12 33 12 33 ,, - - Galleriae 0 26 7 42

- - Subtoxicus 0 15 0 17 Andttze - - Entomoeidus 0 9 5 20

,, ~ Galleriae 5 10 25 45 ,, ~ Subtoxicus 0 26 10 42

Entomocidus Galleriae 2 32 12 60 Su,btoxicus 0 50 12 77

Galleriae ~ Subtoxieus 0 21 0 24

73 416 303 779

224 A. BURGEIL~ON ET G. BIACHE

L'ensemble des combinaisons des souches indiqu6 dans le Tableau VIII, d6mon- tre que le nombre total d'activitEs <<croisEes>> en consid6rant les cas oil une diffE- rence significative en reduction de consommation fut suivie par une diff6rence sigrtificative en mortalitE s'El~ve ~t 73. Le hombre total d'activitEs crois6es en s'adressant d 'une part ~t la mortalit6 et d 'autre part ~t la r6duction de consommation est respecfivement de 416 et 303. Enfin en 6tudiant ensemble et indEpendamment la mortalitE vis ~t vis de la r6duction de consommation on arrive h t m total de 779 activit6s crois6es.

En comparant les couples de souches entre eux, it ressort que Ies activitEs <<croisees>> sont aussi nombreuses entre souches d 'un m~me sErotype (Dendrolimus et Sotto pour le s6rotype IV; Entornocidus et Subtoxicus pour le s6rotype VI) qu'entre souches de diffErents sErotypes (toutes les autres combhaaisons). La combinaison Dendrolimus et Subtoxicus est la seule qui n'ait pas mise en Evidence des acfivitEs crois6es darts nos conditions expErimentates. En effet la preparation Dendrolimus n'a montrE que deux lois une mortalitE sup6r~eure h Subtoxicus, mais sans qu'eUe soit significative; Hyponomeuta cognatellus (n ~ 24), Diacrisia menthastri (n ~ 6).

D I S C U S S I O N

Pour bien interpr&er la port6e relative de nos r6sultats, il est utile de rappeler que l'activit6 compar6e des 7 souches pour chacune des 24 esp6ces d'insectes est valable pour la s6rie de pr6parations et le crit6re de comparaison retenu. Si nous avions choisi le volume de culture d'origine comme crit~re de comparaison au lieu du poids see de pr6paration, nous aurions dQ prendre des doses pond6rales diff6- rentes (volt Tableau VI). Le nombre de spores en tant que crit~re de comparaison auratt modifi6 davantage encore le rapport des doses pondErales ~t utiliser (Tabl. VI).

C'est la raison pour laquelle nous accordons plus d'importance aux activitEs <<croisEes>> des souches ~t l'6gard de diff6rents insectes qu'~t leurs activitEs <<com- parEesL La confrontation de nos rEsultats qualitatifs avec ceux d'autres auteurs dolt se faire dans cet esprit, puisque non seulement les crit6res sont souvent dif- fErents mais Egalement les preparations. Des rEsultats concordants entre auteurs ont alors d 'autant plus de valeur.

En fonction de ces restrictions, ce sont seulement les cas oil les activitEs <<croisees>> telles que nous les aeons dEfinies (el p. 217) sont en opposition d 'un auteur ~t l'autre, darts les essais qualitatifs de comparaison gEnEralement pratiquEs, qui permettent de conclure ~t tree contradiction entre les rEsultats de ces auteurs. L'inversion de l 'ordre de deux souches d'apr6s leur activitE comparEe pour un m6me insecte (par exemple Lymantria dispar ou Malacosoma neustria (Fig. 3)) ne signifie pas nEcessairement une difference darts l'activitE <~croisEe~ de ces deux souches par rapport aux deux esp~ces considEr6es simultanEment. Darts les deux cas de cet exemple thEorique, la difference d'activitE de Galleriae par rapport ~t Subtoxicus est identique pour les deux insectes.

SPECTRE D'ACTIVITE DE DIFFI~RENTES SOUCHES DE B. THURINGIENSIS 225

Ainsi, HERFS (1962--1963) a compar6 l'activit6 d 'une sOrie de souches ~t base de cristaux-spores, dont une est tree prOparation identique/t la notre (prOparation de rOfOrence E 61), sur Pieris rapae, Lymantria dispar et Barathra brassicae. Con- trairement h notre travaJ_[, ceux de RrDET 1966, RUPEREZ 1966 et VANKOVA 1962, cet auteur constate la trOs grande activit6 de Dendrolimus vis ~t vis de Lymantria dispar par rapport ~t Galleriae. Cependant il trouve 6ga/ement une plus grande activit6 de Dendrolimus sur Barathra brassicae et sur Pieris rapae.

Du point de vue de l'activit6 cro.isOe des souches entire insectes, il n 'y a en fait pas de contradiction entre Ies rOsultats de tous ces auteurs. HERFS a compar6 Ses prOparatic~ns en fonction d 'un nombre de spores viables idenfiques. Or le Tableau VI indique que c'est justement la prOparation Dendrolimus qui contient le hombre de spores le moins 61evO. Certains rOsultats apparemment contradtctoires de V.~'qKOVA 1962, ne le sont 6galement pas en ce qui concerne l'activit6 croisOe des souches entre insectes. En effe~, VArCKOVA a indiqu&

Galleriae > Subtoxicus Subtoxicus ~ Galleriae

Pour Lymantria dispar, et pour Malacosoma neustria

Nous tro uvons: Subtoxicus > Galleriae Subtoxicus > Galleriae

pour Malacosoma neustria pour Lymantria dispar

Selon le raisonnement schOmatis6 de la Fig. 3, nos rfsultats ne sont pas en opposition. En fair, c'est dans le cas oil nous aurions trouvO: Galleriae ~ Subtoxicus pour Malacosoma, qu'il y aurait eu contradiction. D'autres rOsultats de VAt,rKOVA 1962, conoordent acev ceux de notre travai~l d 'une fagon plus 6vidente. Par exemple, Dendrolimus prOsente une faible activit6 vis h vis de Bombyx mori (fait, 6galement rapport6 par TOUMANOFF et DoRam~ (1961) et vis ~t vis de Lymantria dispar; par contre, Dendrolimus prOsente une plus forte activit6 vis ~t vis de Malacosoma neustria. La plus forte activ~t6 de GaUeriae vis ~t vis de Galleria melloneUa ressort 6galement des expOriences de VA~a(OVA.

Nous retrouvons les rOsultats de TOtrMANOFF et VAc, o (1955) sur Bombyx mori : la souche Alesti (Anduze) est la plus active par rapport ~ Thuringiensis Berliner, avec Sotto en position intermOdiaire. ANGUs (1956) a dOtermin6 la plus grande aetivit6 de Sotto par rapport ~t Thuringiensis Berliner sur le mOme insecte.

BROERSMa et BUXTON (1966) ont compar6 l'act~vit6 de 6 souches sur un Noctuide : Trichoplusia ni. Nous remercions ces auteurs de nous avoir envoy6 h Ira suite de notre demande leur manuscrit. II est hatOressant de comparer leurs rOsultats avec ceux notOs pour les quatre noctuides de notre travail. (N~ 2, 14, 15 et 18).

Dans leurs essais, Galleriae et BerUner se sont rOvOlOs 6tre les plus actives pour Trichoplusia hi, cornme ceta est le cas pour Agrotis c-nigrum, Orthosia gothica et Cirphis unipuncta darts aaotre expOrimentation, si on ne tient pas compte de Sub- toMcus et DendroIimus que les auteurs n 'ont pas 6tudiOes. Entomocidus a une activit~ nulle sur Trichoplusia hi, pour ces auteurs, ,tandis que cette prOparation

226 A . B U R G E R / O N E T G . B I A C H E

Lymontrio disp~ G . . , , . S

j S " /

~ Doses . ~ ~

x 2,x

Molocosomo neus~rla

/sTG

t11 ,

rr

Lymantria .diS_par $ G ~ f

c J ' I t I j . 4 I I ' I

S j

~" / " Y 2,Y

Molocosomo neustrio

S. _G

s , , / f J 1 J / . I ,r I I J I t

1 , , S

,,.~" y~,'/" 8.Y"

Figure 3. Schdma thdorique de deux cas d'~activitE croisEe~ (*) (I et II) I : Droites .de r6gression obtenues avee deux pr6par'ations ~ base de deux souches diff6ren-

tes (G. et S) sur deux esp~,~es d',insectes. II --.: Droites de r6gression obtenues sur les m~mes inseetes mais a~ee d'autres pr6parafions

~t base des m~mes scathes G et S (ou avec les m~mes pr6parations en utilisam un autre cdt~re de comparaison; nombre de spores au lieu du poids see par exemple).

La comparaison des souches G e t S, clans le sens vertical au niveau d'une m~me dose (par exemple 2 x, 2 x', y e t y') ce qui 6quivaut ~ la m6thode s~aivie darts notre travail, amine la conclusion suivante:

I) Lym. Mal. II) Lym. Mal. G ~ S e t G ~ S G ~ S e t G ~ S

Darts le cas I, l'activit6 ~crois6e~ est apparente, tandis que darts le cas II l'activit6 <~crois6e,, ne se r6v~le pas. Cependant dans le cas II, l'activit6 ,crois6e~ est seulement masqu6e, car elle existe .de la m~me faceon que da~s le cas I, en effes si on fait la comparaison darts le sen's horizontal suivant les doses :

I) Lym. Mal. II) Lym. Mal. G = 2 S e t G _7_ 1~ S G = �89 S e t G - - % S

Par eorts6quent : darts les deux cas I e t II, la souehe G est 4 lois plus active ClUe la souehe S, pour Lymantria par rapport ~ Malacosoma.

(*) voir d6finition page 217.

es t la p lus ac t ive p o u r Barathra brassicae, d ' a p r 6 s n o s obse rva t ions . R e m a r q u o n s

q u e l ' ac t iv i t6 sup6r i eu re ou i d e n t i q u e d 'Entomocidus p a r r a p p o r t ~t Sotto et Anduze

pour A. c-nigrum, O. gothica et C. unipuncta p e u t e n c o r e s ' e x p l i q u e r p a r le fa i t

q u e n o u s n ' a v o n s p a s ca lcul6 n o s doses p o u r o b t e n i r un h o m b r e d e spores iden-

t iques ; o r c ' e s t Entomocidus qu i a darts nos p r6pa ra t ions le n o m b r e d e spores via-

b les d e b e a u c o u p le p lus 61ev6 (Tabl . VI) .

SPECTRE D'ACTIVITI~ DE DIFFI~RENTES SOUCHES DE B. THURINGIENSIS 2 2 7

HEIMPEL et ANGUS (1959) classent ensemble B. mori et A. pernyi, en tant que repr6sentants du type I; ce classement 6tant bas6 sur les sympt6mes d'intoxication. Ces deux esp6ces d'insectes (N ~ 1 et N ~ 21) d6montrent dans notre travail un certain nombre d'activit6s <~crois6es>> des souches.

C O N C L U S I O N S

Nos essais avec 7 souches de B. thuringiensis et 24 esp~ces d'insectes ont abouti /~ 779 cas d'activit6s ~crois6es>> des souches entre insectes diff6rents, d6montrant la valeur taxonomique du spectre d'activit6 des diff6rentes souches. Mais le nombre de cas possible de telles activit6s <~crois6es>> est bien sup6rieur si on op6re darts des conditions plus vari6es: (doses diff6rentes, plus grand nombre de r6p6titions), permettant de d6finir davantage de diff6rences significatives entre les souches. En effet, nos essais correspondent au type I ,du seh6ma de la Fig. 3 et non du type II qui suppose l'emploi d'autres doses. Les activit6s r se manifestent entre toutes les combinaisons de deux souches, y compris les biotypes appartenant/ t un m~me s6rotype. I1 serait int6ressant en outre de compl6ter notre 6tude, limit6e ~t l'activit6 <~crois6e>> li6e au complexe ~cristaux-spores>>, par la consid6ration de bi t- types appartenant au s6rotype I qui ne produisent pas de toxine thermostable h la diff6rence de la souche Berliner utilis6e (BURGEgJON et DE BARJAC 1962).

Nos essais concernent une partie des s6rotypes d6crits actuellement. Or nos r6sultats m ettent en 6vidence l'impossibilit6 de pr6voir ~t priori quelle sera l'activi,t6 des souches des autres s6rotypes sur un ravageur donn6, en se basant sur la parent6 syst6matique des insectes.

L 'examen de la sp~cificit6 des souches, dans le domaine de la lutte biologique, a donc un int6r~t restreint, si l '6tude ne comprend pas la totalit6 des souches con- nues.

Pour interpr6ter nos r6sultats sur le plan cproductivit6>>, il faut 6galement ne pas n6gliger le rapport entre le poids de poudre et le volume de la culture des pr6parations. En effet, la souche Galleriae a donn6 un poids double de pr6paration par rapport h Subtoxicus et presque un poids triple par rapport ~ Entomocidus (voir Tabl. I). D'une fagon g6n6rale, il semble que la pr6paration Galleriae domine les autres souches en activit6 moyenne pour l'ensemble des esp6ces d'insectes en se r6f6rant au volume de culture d'origine. Mais d'autres techniques de production peuvent amener des modifications de nos r6sultats. En outre, il ne faut pas oublier le fair important que la toxine thermostable n'a pas 6t6 prise en consid6ration. Or, parmi les souehes 6pro.uv6es, le s6rotype I produit seulement la toxine thermostable dont le spectre d'activit6 est tout h fait diff6rent par rapport h celui du complexe cristaux-spores. Une pr6paration de Thuringiensis Berliner contenant 6galement la toxine thermostable, aurait surtout fourni dans les 6preuves d'activit6, une mortalit6 sup6rieure vis /t vis des esp6ces d'insectes peu sensibles au complexe cristaux- spores. La possibilit6 de voir utiliser dans l'avenir d'autres souches dans les pr~-

228 A. BURGER.ION ET G. BIACHE

para t ions industr iel les, peu t donc inversement d6pendre du succ6s dans la r6cup6-

ra t ion et l 'u t i l i sa t ion de la toxine thermostable .

Dans l '6 ta t ac tue l des essais d ' app l ica t ion , il semble int6ressant d ' 6p rouve r to,ut

d ' a b o r d , l 'act ivi t6 du S6rotype IX, pu isque des recherches r6centes ont mis en

6vidence que celui-ci p rodu i t 6galement h un taux c ompa ra b l e ~t celui du s6rotype I ,

la toxine the rmos tab le (DE BARJAC, BURGERJON, BONNEFOI 1966). L a raise en

6vidence d ' u n e activit6 sup6rieure du complexe cr is taux-spores du s6rotype I X par

r a p p o r t ~ Thuringiensis Berl iner du s6rotype I sur des ravageurs impor tan ts pour -

ra i t inci ter h p rodu i r e cet te souche industr ie l lement , sans pour au tan t pe rd re le

b6n6fice des 6tudes d ' exp lo i t a t i on 6ventuelle de la to• thermostable . Pa r contre,

dans r h y p o t h ~ s e d ' u n e synth~se chimique de la toxine thermostable , c o m m e abou-

t i ssement des t r avaux d e pur i f ica t ion (DE BARJAC et DEDONOER, 1965), la quest ion

d 'u t i l i sa t ion d ' au t r e s s6rotypes d e B. thuringiensis ~t base du complexe cristaux-

spores res tera d 'actual i t6 .

Nous remerc io~s v ivement M. Fal le t , du service du Dr. Bonnefoi , de nous avoi r

pr6par6 les souches d e B. thuringiensis. Nous remerc ions v ivement M. Geri , sta-

t ist icien ~ not re Stat ion, de nous avoi r 6labor6 le module d ' ana ly se et discut6 nos

r6sultats.

SUMMARY

CONTRIBUTION TO THE STUDY OF THE SPECTRUM OF ACTIVITY OF

DIFFERENT STRAINS OF BACILLUS THURINGIENSIS

The activity of 7 preparations based on the "crystal-spore" complex of different strains of B. thuringiensis, belonging to the serotypes I, HI, IV, V and VI, has beeI~ compared in laboratory experiments on 24 species of lepidopterans. The repetition of the tests, during several years in some cases, has allowed a qualitative classification of the strains to be established, with respect to the difference in activity for each insect (Fig. 1 and 2).

The tests have been made ,by comparing IJhe same weights of the various preparations for each insect and by using different weights according to ~he species in respect of their relative sensibility. Therefore, when interpreting the indicated classification in the figures, the variation of the relation between the volume of the culture medium and the dry weight in the fabrication of the preparations must be taken into account. The used preparation based on GaIleriae, for example, came from a culture almost three times as rich in weight as the preparation Entomocidus. On the other hand, these restrictions do not intervene when comparing the activity of two strains in view of two (or more) insects; the relation of preparation dosages being always the same. The fact that the strains belonging to the serotypes VII, VIII and IX have not been studied must be taken into account, as should the fact that the activity spectrum thus demonstrated may not be the same with other preparations of the same strains (Fig. 3), and finally, our tests solely concerned the crystal-spore complex not containing the thermostable toxin, vehich itself has an entirely different activity spectrum.

Taking these elements into account, it can be concluded from Fig. 1 that in the case of two Noctuidae, e.g. Barathra bra'ssicae (no 2) and Cirphus unip.uncta (no 18), the strain Entomocidus is more active than the strain Galleriae in the former species as compared to the latter.

SPECTRE D'ACTIVITE DE DIFFI~RENTES SOUCHES DE B. TtiURINGIENSIS 22_0

Between the strains - - types of one .serotype (Sotto and Dendrolimus; Serotype IV: Ento- mocidus and Subtoxicus; Se~otype V/) the number of strain-insect "cross activities" is as fre~quent as between strains of different serotypes (Table VIII).

I t appeared necessary to compare the activity of all the serotypes for a given insect by avoiding all extrapolation acquired for another species, for there does not seem to exist a constant relationship between the bacterial strain and the systematic relationsllip of insects,

Our tests resulted in 779 cases of "strain-insect cross activities" significantly different, demonstrating the taxonomic value of the activity spectrum of the different strains and the possibility of considering this characteristic among the omer criteria of classificatton.

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Documents

CONTRIBUTION A L‘ÉTUDE DU SPECTRE D'ACTIVITÉ DE DIFFÉRENTES SOUCHES DE BACILLUS THURINGIENSIS