Custo adaptativo associado a resistência a Cry1Fa em Spodoptera frugiperda



Baixar 423.81 Kb.
Encontro29.10.2017
Tamanho423.81 Kb.
UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA

JOÃO VICTOR CANAZART RODRIGUES





Custo adaptativo associado a resistência a Cry1Fa em Spodoptera frugiperda

VIÇOSA, MINAS GERAIS

2016

JOÃO VICTOR CANAZART RODRIGUES



Custo adaptativo associado a resistência a Cry1Fa em Spodoptera frugiperda

Trabalho de conclusão de curso, apresentado à Universidade Federal de Viçosa, como exigência para a obtenção do título de Engenheiro Agrônomo.

Orientador: Eliseu José Guedes Pereira

Coorientador: Oscar F. Santos Amaya

VIÇOSA, MINAS GERAIS

2016


JOÃO VICTOR CANAZART RODRIGUES

Custo adaptativo associado a resistência a Cry1Fa em Spodoptera frugiperda

Trabalho de conclusão de curso, apresentado à Universidade Federal de Viçosa, como exigência para a obtenção do título de Engenheiro Agrônomo.

APROVADA:


______________________________

Dr. Oscar F. S. Amaya

(Coorientador)





______________________________

Prof. Eveline Mantovani Alvarenga

(Presidente da Banca)





______________________________

Prof. Eliseu J.G. Pereira

(Orientador)




AGRADECIMENTOS

A Deus pela minha vida.

Aos meus pais e minhas irmãs que tanto amo, pelo amor, incentivo e exemplos.

Ao meu amigo Marcelo Miranda pela amizade, apoio e incentivo.

Ao meu Orientador Eliseu J.G. Pereira, pela dedicação e confiança.

Ao meu coorientador Oscar F.S. Amaya pela orientação e ensinamentos.

A todos os meus amigos do Laboratório Interação Inseto-Planta por todo auxílio prestado.

A Universidade Federal de Viçosa pela oportunidade de fazer o curso.




Resumo

Custo adaptativo associado a resistência a toxinas de Bacillus thuringiensis em insetos praga é importante para retardar ou reverter a evolução da resistência local a culturas transgênicas Bt. Portanto, seu estudo em pragas alvo é importante para desenhar estratégias de manejo da resistência. Neste estudo foi avaliado a presença de custo associado à resistência à toxina Cry1Fa em duas linhagens de Spodoptera frugiperda coletadas em diferentes regiões do Brasil e selecionadas em laboratório para altos níveis de resistência a Cry1Fa usando folhas de milho do evento TC1507. As comparações foram feitas entre linhagens resistentes e suscetíveis com igual background genético e os cruzamentos recíprocos (F1). Os experimentos realizados para identificar possíveis custos associados à resistência e sua base genética (dominância ou recessividade) foram determinados comparando características de história de vida e parâmetros de crescimento populacional nos quatro genótipos criados em folhas de milho não-Bt 30F53. Os resultados indicam que não há diferença significativa na biomassa de pupa, taxa de crescimento populacional e tempo de desenvolvimento de neonata a pupa. Similarmente, que não existem diferencias significativas na taxa intrínseca de incremento populacional (rm) e a taxa liquida reprodutiva (R0). Desta forma, pode se concluir que a resistência à toxina Cry1Fa não produz custos adaptativos em S. frugiperda, o qual explica em parte a alta frequência do alelo de resistência a Cry1Fa nas diferentes regiões produtoras de milho no Brasil.



Palavras chave: Lagarta-do-cartucho, resistência a Bt, Bacillus thuringiensis

Abstract

Fitness costs associated with resistance to toxins from Bacillus thuringiensis (Bt) are important to delay or reverse the evolution of local resistance to Bt crops. Thus, its study in target pests is important to design resistance management strategies. In this study, it was evaluated the presence of fitness cost associated with resistance to Cry1Fa toxin in two strains of Spodoptera frugiperda collected in different regions of Brazil and selected in laboratory for high levels of resistance to Cry1Fa using corn leaves of the event TC1507. The comparisons were done between resistant and susceptible strains with the same genetic background and their reciprocal crosses (F1). Experiments were performed to identify fitness costs associated with resistance and their genetic basis (dominance or recessiveness), which were determined comparing life history characteristics and population growth parameters of these four genotypes reared in non-Bt corn leaves (30F53). The results indicate that there is no significant difference in pupal weight, growth rate and developmental time from neonate to pupa. Similarly, there is no significant difference in the intrinsic rate of population increase (rm) and the net reproductive rate (R0). Therefore, it is concluded that resistance to Cry1Fa does not produce fitness costs in S. frugiperda, what partially explains the high frequency of the resistant allele to Cry1Fa in different corn production areas in Brazil.



Key words – Fall armyworm, Bt resistance, Bacillus thuringiensis

Sumário


1.OBJETIVO 9

2.MATERIAL E MÉTODOS 9

2.2.Obtenção de linhagens resistentes e respectivas isogênicas 10

2.3.Tempo de desenvolvimento, peso de pupa e taxa de crescimento 11

2.4.Fecundidade e número de descendentes produzidos 11

2.5.Experimentos de tabela de vida 12

2.6.Análises dos dados 12

3.RESULTADOS 13

3.1.Obtenção de linhagem resistente isogênica à população suscetível 13

3.2.Tempo de desenvolvimento, peso de pupa e taxa de crescimento 13

3.3.Fecundidade e número de descendentes produzidos 15

3.4. Experimentos de tabela de vida 15

4.DISCUSSÃO 17

5.CONCLUSÃO 19

6.REFERÊNCIAS 20


Em 2009, o milho transgênico que expressa a proteína Cry1F de B. thuringiensis var aizawai (Herculex® evento TC1507, híbrido 30F35H da Pioneer Sementes, Santa Cruz do Sul, RS) foi pela primeira vez comercializado no Brasil para o controle de Spodoptera frugiperda, considerada sua principal praga (Cruz et al., 1999). Nos Estados Unidos esse hibrido demostrou controle satisfatório para S. furgiperda (Siebert et al., 2008) e, também, maior eficácia do que os híbridos que expressam Cry1Ab (Buntin et al., 2000; Buntin 2008, Hardke et al., 2011). Devido à dificuldade de controlar a lagarta dentro do cartucho (Siebert et al., 2008a) e a seu histórico evolutivo de adaptação de inseticidas (Yu, 1991; Omoto & Diez-Rodríguez, 2001) esse e outros híbridos de milho transgênicos foram rapidamente adotados no país (Galvão, 2013).

Contudo, desde a liberação comercial das culturas transgênicas, tem-se reconhecido que as exposições prolongadas e extensivas às toxinas Cry de B. thuringiensis inseridas nas plantas poderiam gerar resistência em populações de pragas-alvo, reduzindo em longo prazo a utilidade dessa tecnologia (Gould,1998, 1998, Van Rie 1991, Mallet & Porter 1992, Roush 1994). No caso de S. frugiperda, foram documentados dois casos de resistência ao milho transgênico que expressa a proteína Cry1F (Storer et al., 2010; Farias et al., 2014). O primeiro reporte foi depois de apenas quatro anos de comercialização, tornando-se o caso mais rápido de evolução de resistência em campo a uma cultura Bt, e o primeiro de resistência que levou à retirada de uma cultura Bt do mercado (Tabashnik et al., 2005).

Com o intuito de retardar o surgimento de populações de insetos resistentes a cultivos Bt, agências governamentais, principalmente dos EUA e Canadá, adotaram o plano de manejo da resistência, conhecido como a estratégia de “alta dose refúgio” (Gould, 1998). Uma das primícias para o sucesso dessa estratégia é a existência de custos no desempenho associados a resistência às toxinas Cry nos indivíduos resistentes (Tabashnik, 1994; Gould, 1998; Carrière & Tabashnik, 2001; Tabashnik et al., 2005). Esses custos adaptativos são evidenciados quando, o desempenho (fitness) dos insetos resistentes é menor do que os insetos suscetíveis na ausência do inseticida (Gassmann et al, 2009).

Assim, a presença de custos adaptativos nas pragas resistentes a toxinas Cry de B. thuringiens são requeridos para retardar ou reverter a evolução de resistência local a culturas transgênicas Bt (Gould, 1998; Carrière & Tabashnik, 2001; Carrière et al., 2010). Tal afirmativa justifica-se devido ao fato de que custo adaptativo reduz o coeficiente de seleção, favorecendo indivíduos suscetíveis em relação a indivíduos resistentes nas áreas não Bt (refúgios) (Carrière et al., 2010). Nessas condições, o refúgio e outros ambientes sem exposição a toxinas Bt selecionam contra a resistência (Gassmannet al., 2009), o qual ajuda a reduzir a dispersão e a frequência de genes resistentes em campo (Carrière&Tabashnik, 2001; Tabashnik et al., 2005; Gassmann et al., 2009).

Dessa forma é necessário realizar estudos que estimem de forma precisa o custo adaptativo associado à resistência, que por sua vez reflete diretamente na estabilidade dessa característica nas populações da praga em questão. Tais estudos são relevantes para compreensão da evolução da resistência em detrimento da perda de eficiência de algumas proteínas Bt e possivelmente fornecem suporte a novas técnicas e aprimoramentos no que diz respeito às estratégias no manejo da resistência.

  1. OBJETIVO


Determinar a existência de possíveis custos fisiológicos e sua base genética em duas populações de S. frugiperda resistentes à toxina Cry1Fa de Bacillus thuringiensis.
  1. MATERIAL E MÉTODOS


    1. Insetos

Duas linhagens foram usadas como suscetíveis nos experimentos, uma linhagem (Lab-SS) mantida sem exposição a inseticidas por mais de dez anos em laboratório e outra (MT) originada de coletas de campo em quatro estados produtores de milho no Brasil. A linhagem MTH resistente a Cry1Fa foi originada a partir da linhagem MT por exposições continuas ao milho transgênico que expressa a proteína Cry1F de B. thuringiensis var aizawai (evento TC1507) (Santos-Amaya et al., 2016). Uma segunda linhagem resistente (IrmaF) foi originada de insetos coletados em lavouras de milho transgênico Cry1F em dois municípios de Minas Gerais (Brasil), e, selecionada para altos níveis de resistência a Cry1Fa usando o evento de milho transgênico TC1507 (Leite et al., 2016). Todas as linhagens foram mantidas usando a metodologia de criação de Kasten Jr. et al., (1978) com algumas modificações.

Para cada linhagem resistente as comparações do fitness foram feitas usando quatro genótipos: resistente a Cry1F (RR), suscetível (SS), assumidos como homozigotos resistentes e suscetíveis, respectivamente, e as duas progênies derivadas dos cruzamentos recíprocos (♀ RR × ♂ SS e ♂ RR × ♀ SS) entre a linhagem resistente e suscetível. Para gerar linhagens heterozigotas, foram separadas por sexo as pupas das linhagens resistente e suscetível usando as diferenças morfológicas dos últimos segmentos abdominais (Heinrich, 1919; Capinera, 2000). 120 pupas por sexo de cada genótipo foram acondicionadas em gaiolas de PVC (40 cm de altura x 30 cm Ø) para o acasalamento dos adultos. As gaiolas foram recobertas internamente com folhas de papel sulfite para proporcionar um substrato de oviposição. Os ovos foram coletados a cada dois dias durante quatro dias e colocados em sacolas plásticas (35 x 40 cm) até a eclosão. Os adultos de todos os genótipos foram alimentados com uma solução a base de açúcar (10%) e ácido ascórbico (5%) (Kasten Jr. et al.,1978). As criações foram mantidas em ambiente controlado com temperatura de 27 ± 2 ºC, umidade relativa de 70 ± 15 % e fotoperíodo de 14L: 10E.


    1. Obtenção de linhagens resistentes e respectivas isogênicas


Em estudos de custos adaptativos ligados à resistência a inseticidas é importante assegurar que o background genético entre a população suscetível e resistente seja similar, isto diminui a possibilidade de que a diferença observada entre as duas linhagens seja derivada da variação genética e não à presença do caráter resistência (Bergelson&Purrington, 1996; Raymond et al., 2011). Portanto, foi realizada a introdução do caráter da resistentecia a Cry1F da linhagem IrmaF à linhagem Lab-SS. Isto foi conseguido usando o protocolo de introgressão, o que é o método mais rigoroso para gerar pares combinados de linhagens resistentes e suscetíveis isogênicos (Bergelson & Purrington, 1996). Para a introgressão a linhagem resistente foi cruzada com a suscetível, sendo a progênie F1 mantida em milho P30F35 (não-Bt) isogênico do P30F35H (Bt) que expressa a forma ativa da toxina Cry1F. A progênie na geração F2 e F3 foram selecionadas para resistência a Cry1F usando folhas de milho P30F35H (Bt). Posteriormente na geração F4, essa linhagem híbrida foi retrocruzada com a linhagem suscetível, e sua progênie nas gerações F2 e F3 novamente foi selecionada com Cry1F como descrito acima. Esse retrocruzamento e processo de seleção foram repetidos três vezes conforme foi descrito na metodologia proposta por Wang et al., (2007). Para confirmar o nível de resistência alcançado a Cry1F pela nova linhagem (Lab-RR), foi comparada a sobrevivência de neonata até pupa em milho expressando Cry1F entre as linhagens IrmaF, Lab-RR e Lab-SS.
    1. Tempo de desenvolvimento, peso de pupa e taxa de crescimento


No intuito de avaliar a possível alteração no que diz respeito aos parâmetros de desenvolvimento de neonata a pupa, foram utilizadas 64 neonatas (lagartas de primeiro instar com menos de 24 horas de vida) de cada genótipo estabelecido: homozigoto suscetível (SS) composto pelas populações MT e Lab-SS; e homozigoto resistente (RR) composto pelas populações MTH e Lab-RR. Além do mais foi utilizado progênies derivadas dos cruzamentos recíprocos entre as duas linhagens (S♂R♀ e S♀R♂). As neonatas foram coletadas aleatoriamente, pesadas e transferidas individualmente para bandejas de PVC de 16 células (Advento do Brasil, Diadema, SP) contendo fragmentos de folhas de milho estádio V4-V9, híbrido P30F35 (não-Bt) (DuPont Pioneer, Santa Cruz do Sul, RS, Brazil) as quais foram trocadas a cada dois dias até que as lagartas alcançassem a fase de pupa. O tempo de desenvolvimento até pupa foi calculado com base no dia da eclosão das lagartas até a pupação, sendo o peso e sexo das pupas determinado no primeiro dia em que foram observadas no recipiente de criação. A taxa de crescimento (GR) foi calculada utilizando a fórmula proposta por Radford (1967): GR = [W2 (mg) – W1 (mg) ]/T, onde W1 e W2 correspondem ao peso das neonatas e das pupas, respectivamente, e T é o tempo em dias de neonata até o estádio de pupa (Sayyed & Wright, 2001).
    1. Fecundidade e número de descendentes produzidos


Para cada um dos quatro grupos genotípicos (RR, SS, S♀R♂, S♂R♀) das populações Lab e MT, foram formados 15 casais utilizando machos e fêmeas virgens, obtidos dos estudos de tempo de desenvolvimento. Cada casal foi colocado em gaiola de PVC (10 cm altura x 10 cm Ø) e mantido conforme já descrito. Para estimar a fecundidade de cada genótipo, os ovos colocados por cada casal foram registrados diariamente até o final do período de oviposição (sete dias). As massas de ovos de cada casal foram separadamente coletadas e transferidas para potes plásticos de 200 ml para a eclosão das neonatas. A viabilidade dos ovos foi determinada contando-se diariamente o número de neonatas eclodidas. Para determinar a sobrevivência de neonata a adulto e o número de fêmeas produzidas por cada parental fêmea, foram usadas 16 neonatas de cada casal (Pereira et al., 2009; Crespo et al., 2010; Velez et al., 2013). Estas foram alimentadas com milho P30F35, conforme já descrito até que atingissem o estágio de pupa para verificar a sobrevivência e proporção de indivíduos fêmeas dentro da amostra.
    1. Experimentos de tabela de vida


Os parâmetros relacionados com o crescimento populacional foram calculados usando a informação gerada no experimento de fecundidade e número de descendentes produzidos. Para os quatro genótipos (RR, SS, S♀R♂, S♂R♀) os parâmetros calculados com a tabela de fertilidade foram: taxa líquida reprodutiva (produção de fêmeas por fêmea parental, Ro), tempo médio de uma geração (T) e taxa intrínseca de crescimento populacional (produção diária de fêmeas por fêmea parental, rm). Estes foram determinados como descrito por Birch (1948) e Carey (1993) usando o método descrito por Maia et al. (2000) no programa SAS (SAS Institute, 2011).
    1. Análises dos dados


O peso de pupas, o tempo de desenvolvimento e a taxa relativa de crescimento (GR) foram analisados por meio de uma análise de variância de dois fatores (ANOVA), com os genótipos de S. frugiperda e sexo como efeitos principais. As médias destes dados e número de neonatas por fêmea foram submetidas ao teste da diferença mínima significativa de Fisher (LSD, P < 0.05) (PROC GLM) (SAS Institute, 2011). Para todos os dados foi empregada a análise de resíduos para verificar se os pressupostos de homogeneidade de variância e normalidade foram atendidos (PROC MIXED, PROC UNIVARIATE) (SAS Institute, 2011), não sendo necessária a transformação dos dados. As variâncias associadas com os parâmetros de crescimento populacionais foram estimadas pelo método de Jacknife (Efron 1982) e Meyers et al. (1986), utilizando a programação em SAS desenvolvido por Maia et al. (2000). O programa permite o cálculo dos intervalos de confiança para todos os parâmetros estimados e fornece testes de t unilaterais e bilaterais para realizar a comparação pareada ou múltipla entre grupos usando seus respectivos valores de P.
  1. RESULTADOS

    1. Obtenção de linhagem resistente isogênica à população suscetível


Através de técnicas de introgressão gênica, (Bergelson & Purrington, 1996), o caráter de resistência a Cry1Fa presente na população IrmaF, constatado por ensaios utilizando toxina purificada, foi inserido na população Lab-SS, obtendo-se a população isogênica nomeada Lab-RR. Esta última demostrou níveis de resistência similares aos da população IrmaF, quanto a porcentagem de sobrevivência em plantas de milho transgênicas expressando Cry1Fa para as linhagens Lab-RR (52.50 ± 6.42), IrmaF (58.12 ±4.93) e em milho não-Bt para a linhagem Lab-SS (61.87 ± 2.45) (F= 0.48; g.l.= 2, 45; P = 0.40).
    1. Tempo de desenvolvimento, peso de pupa e taxa de crescimento


As interações entre genótipos e sexo de S. frugiperda foram significativas (P<0.05) para alguns aspectos avaliados, porém este considerável resultado não se aplica igualmente a todas as linhagens demostrando que não há um padrão claro dessas características avaliadas.

Contudo, quando comparando a linhagem suscetível com a linhagem resistente e suas progênies, o peso de pupas foi maior para a Lab-RR e machos heterozigotos e a taxa de crescimento foi significativamente maior para Lab-RR, machos heterozigotos e para o sexo feminino R♂S♀ heterozigotos. É importante ressaltar que nenhuma desvantagem significativa, no que diz respeito ao desempenho, foi observada na linhagem resistente MTH ou nos heterozigotos (progênies F1 R♀S♂ e R♂S♀) quando comparados à linhagem MT suscetível. No entanto, o tempo de desenvolvimento foi significativamente reduzido para os machos heterozigotos de ambas as linhagens (MTH x MT) e (Lab-SS x Lab-RR) (Figura 1).




Figura 1. Taxa de crescimento, tempo de desenvolvimento de neonata a pupa e peso de pupa de quatro genótipos de S. frugiperda. (A, B e C) Linhagem homozigota resistente MTH e suscetível MT a Cry1Fa e, os cruzamentos recíprocos produzidos entre si. (D, E e F) Linhagem homozigota resistente Lab-RR e suscetível Lab-SS a Cry1Fa e os cruzamentos recíprocos produzidos entre si. As médias (± erro padrão) como mesma letra não diferem entre si pelo teste LSD protegido por ANOVA, P >0.05. O número de indivíduos de cada genótipo avaliados variou de 40 a 55.




    1. Fecundidade e número de descendentes produzidos


Com relação aos parâmetros de fecundidade avaliados (número de ovos por fêmea e número de neonatas por fêmeas), não se detectou nenhuma diferença significativa entre os genótipos homozigotos resistentes e suscetíveis (MTH x MT e Lab-RR x Lab-SS) e os heterozigotos recíprocos (S♀R♂ e S♂R♀).
    1. Experimentos de tabela de vida


Não houve diferenças significativas entre os indivíduos resistentes e suscetíveis MTH e MT e entre os indivíduos resistentes e suscetíveis Lab-RR e Lab-SS, para a taxa líquida reprodutiva (Ro) e a taxa intrínseca de crescimento populacional (rm) (Tabela 1). Curiosamente o número de fêmeas produzidas por fêmea parental (Ro) foi maior nos dois heterozigotos derivados das fêmeas resistentes (Lab-RR ♀ × Lab-SS♂) (Tabela 1). No que diz respeito ao tempo médio de geração, este foi similar somente entre linhagens homozigotas resistentes e suscetíveis. Estas diferenças no desempenho do heterozigoto sugerem a presença de vigor híbrido, o qual também foi encontrado em trabalhos realizados com a população resistente de S. frugiperda de Porto Rico (Velez et al., 2013).

Genótipos de S. frugiperda

Parâmetros de crescimento populacional

Ro

rm

T

MTH × MT










RR

178.6 a (104.4 - 252.9)

0.20 a (0.17- 0.22)

25.7 ab (24.5 - 26.8)

F1 (RR♀ × SS♂)

230.5 a (119.3 - 341.8)

0.21 a (0.19 - 0.24)

24.9 b (24.1 - 25.8)

F1 (RR♂ × SS♀)

165.9 a (91.0 - 240.9)

0.19 a (0.17 - 0.21)

26.3 a (25.2 - 27.4)

SS

183.0 a (101.9 - 264.2)

0.19 a (0.17 - 0.22)

26.4 a (25.1 - 27.7)

Lab-RR × Lab-SS










RR

144.7 b (92.3 - 197.2)

0.18 b (017 - 0.19)

27.1 a (26.6 - 27.6)

F1 (RR♀ × SS♂)

223.8 a (155.4 - 292.2)

0.20 a (0.19 - 0.22)

26.1 a (25.1 - 27.2)

F1 (RR♂ × SS♀)

178.6 ab (75.3 - 281.4)

0.18 ab (0.16 - 0.21)

27.8 a (25.0 - 27.2)

SS

148.3 b (90.3 - 206.4)

0.18 b (0.16 - 0.19)

27.7 a (27.1 - 28.2)


Tabela 1. Comparação de parâmetros de fecundidade em quatro genótipos de S. frugiperda alimentados com o híbrido de milho P30F35 (não-Bt). Os dados são média e intervalo de confiança a 95% de probabilidade.


Ro, taxa líquida reprodutiva (fêmeas/fêmea/geração); rm, taxa intrínseca de incremento populacional (por dia); T, tempo médio por geração (dias); Para cada parâmetro, valores seguidos pela mesma letra na coluna não diferem entre si significativamente (P > 0 .05) pelo método Jackknife usando o programa estatístico SAS (SAS Institute, 2011) (Maia et al., 2001).




  1. DISCUSSÃO


Neste trabalho foram estudadas as características de história de vida de duas linhagens resistentes de S. frugiperda a Cry1Fa com diferentes bases genéticas. Os resultados não mostraram diferenças significativas entre genótipos resistentes e suscetíveis na taxa liquida reprodutiva (Ro) e taxa intrínseca de crescimento populacional (rm). No que diz respeito à fecundidade e número de neonatas por dia, as duas linhagens resistentes (MTH e Lab-RR), não se diferiram significativamente das linhagens suscetíveis isogênicas (MT e Lab-SS) e aos híbridos originados de seus cruzamentos recíprocos respectivos, dados que por sua vez indicam ausência de custo adaptativo associado à resistência a Cry1Fa.

Os indivíduos heterozigotos apresentaram igual, ou melhor, desempenho relativo aos homozigotos suscetíveis em variáveis nas quais foram detectadas pequenas desvantagens adaptativas nos homozigotos resistentes [taxa líquida reprodutiva (Ro), taxa intrínseca de crescimento populacional (rm), fecundidade e número de descendentes produzidos]. Isto indica que se existir custo adaptativo, este deve ser recessivo, como normalmente tem sido documentado para resistência a toxinas Bt (Gassmann et al., 2009).

No presente estudo as estimativas relativas ao fitness foram feitas usando folhas de milho, proporcionado assim, um ambiente para o desenvolvimento de S. frugiperda, o que poderia haver influenciado a não expressão de custos adaptativo associados à resistência, já que estes em alguns casos são mais notórios em ambientes desfavoráveis (Janmaat& Myers, 2005; Raymond et al., 2005; Raymond et al., 2011). Contudo, estimativas de custos do fitness realizadas em outras populações de S. frugiperda resistentes à toxina Cry1F, usando diferentes fontes de alimentos (dieta artificial, milho, soja e algodão) também não identificaram custos associados à resistência (Jakka et al., 2013; Alves et al., 2014). Isto sugere que o mecanismo de resistência a Cry1F, o qual tem sido associado à baixa atividade do receptor fosfatase-alcalina (ALP) (dados não publicados; Jurat-Fuentes et al., 2011), não induz efeitos deletérios nessa espécie. Uma possível explicação pode ser que os custos somente ocorrem quando a modificação do sitio alvo (ou receptores) do inseticida comprometem a viabilidade do inseto, ou quando essa alteração (substituição do sitio alvo, ou baixa expressão do gene) resulta numa perda de função vital (Coustou et al., 2000; Kliot & Ghanim et al., 2011) e, aparentemente as modificações no receptor ALP não produziu nenhum desses efeitos. Isso ocorrer devido ao fato de que esse receptor semelhante a outros associados à resistência a toxinas Cry de B. thuringiensis [aminopeptidases (APN) e do tipo caderina (CAD) (Gahan et al., 2001;Rajagopal et al., 2002; Heckel et al., 2007)] poderiam estar envolvido na proteção da membrana do intestino médio e/ou na absorção e assimilação de nutrientes, produzindo assim, efeitos subletais como baixo peso larval e maior tempo de desenvolvimento (Gassmann et al., 2009), sem comprometer funções que afetem a viabilidade do inseto.

A falta de custos adaptativos observada nessas populações possui implicações importantes para o manejo da resistência de S. frugiperda em plantas transgênicas Bt, pois considerando as evidências aqui demostradas, indivíduos portadores do alelo de resistência tendem a manter sua frequência em populações de campo e por migração tais alelos podem ser levados a outras regiões. Além disso, a tendência de não reversão e consequente manutenção da frequência do gene de resistência a Cry1Fa pode favorecer a adaptação desse inseto a outras toxinas de Bt, resultando em resistência múltipla por seleção sequencial ou resistência cruzada por causa da semelhança nos sítios de ligação entre as toxinas Cry1 em S. frugiperda (Hernandez-Rodriguez et al., 2013). Tal fato aumenta o risco de resistência desta praga a outras cultivares transgênicas que expressam toxinas Bt. Desta forma, é importante a adoção de medidas eficazes para reduzir a taxa de evolução de resistência, já que uma vez ocorrendo nesta espécie é difícil revertê-la. Tal cenário agrava-se quando não há custo adaptativo associado a resistência em S. frugiperda, o que por sua vez pode comprometer o uso de culturas transgênicas para seu controle.


  1. CONCLUSÃO


A partir dos resultados obtidos constatou-se que não existe custo adaptativo associado à resistência a Cry1Fa nos parâmetros avaliados nas duas populações de S. frugiperda, as quais possuíam características genéticas distintas e representativas de populações brasileiras. Os resultados são consistentes com a tendência de não-diminuição da proporção de indivíduos resistentes, indicando que na ausência de pressão de seleção a resistência se mantém estável sob condições naturais.
  1. REFERÊNCIAS


Bergelson, J.; Purrington, C.B. Surveying patterns in the cost of resistance in plants. The American Naturalist, v. 148, p. 536-558, 1996.

Birch, L.C.-The intrinsic rate of natural increase of an insect population. Journal of Animal Ecology, v. 17, p. 15-26, 1948.

Buntin, G. D.; Lee, R. D.; Wilson, D. M.; McPherson, M. Evaluation of Yieldgard transgenic resistance for control of fall armyworm and corn earworm (Lepidoptera: Noctuidae) on corn. Florida Entomologist, v. 84, p. 37-42, 2000

Buntin, G.D. Corn expressing Cry1Ab or Cry1Fa endotoxin for fall armyworm and corn earworm (Lepidoptera: Noctuidae) management in field corn for grain production. Florida Entomologist, v. 91, p. 523-530, 2008.



Capinera, J.-Fall armyworm, Spodoptera frugiperda-
(J.E. Smith) (Insecta: Lepidoptera: Noctuidae). The University of Florida, Institute of Food and Agricultural Sciences. (UF/IFAS), 2000.

Carey, J.R. Applied demography for biologists with special emphasis on insects.-Oxford University Press, Oxford. 1993.

Carrière, Y.; David, W.; Crowder, W.; Tabashnik, B.E. Evolutionary ecology of insect adaptation to Bt crops. Evolutionary Applications, v. 3, p. 561-573, 2010.

Carrière, Y.; Tabashnik, B.E. Reversing insect adaptation to transgenic insecticidal plants. Proceedings of the Royal Society B, v. 268, p. 1475-1480, 2001.

Crespo, A.LB.; Spencer, T.A.; Tan, S.Y.; Siegfried, B.D. Desempenho cost of Cry1Ab resistance in a field-derived strain of Ostrinia nubilalis (Lepidoptera: Crambidae). Journal Economic Entomology, v. 103, p.1386-1393, 2010.

Cruz, I.; Figueiredo, M.C.L.; Oliveira, A.C.; Vasconcelos, C.A. Damage of Spodoptera frugiperda (Smith) in different maize genotypes cultivated in soil under three levels of aluminium saturation. International Journal of Pest Management, v. 45, p. 293-296, 1999.

Efron B, 1982. The jackknife, the bootstrap, and other resampling plans. Society for Industrial and Applied Mathematics, Philadelphia, 1982.

Farias JR, Andow DA, Horikoshi RJ, Sorgatto RJ, Fresia P, dos Santos AC et al., Field-evolved resistance to Cry1F maize by Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae) in Brazil. Crop Prot 64:150–158 (2014).

Galvão, A. Relatório de biotecnologia. Céleres. Dezembro de 2013.p. 1-7, 2013.

Gassmann, A.J.; Carrière, Y.; Tabashnik, B.E. Desempenho Costs of Insect Resistanc to Bacillus thuringiensis. Annual Review of Entomology, v. 54, p. 147–63, 2009.

Gould, F. 1998. Sustainability of transgenic insecticidal cultivars: integrating pest genetics and ecology. Annul Review Entomology, v. 43, p. 701-726, 1998.

Gould, F.; Cohen, M. B.; Bentur, J. S.; Kennedy, G. G.; Van Duyn, J. Impact of small desempenho costs on pest adaptation to crop varieties with multiple toxins: a heuristic model. Journal of Economic Entomology, v. 99, p. 2091-2099, 2006.

Hardke, J. T.; Leonard, B. R.; Huang, F.; Jackson, R.E. Damage and survivorship of fall armyworm (Lepidoptera: Noctuidae) on transgenic field corn expressing Bacillus thuringiensis Cry proteins. Crop Protection, v. 30, p. 168-172, 2011



Heinrich, C. Note on the European corn borer (Pyrausta nubilalis Hubner) and its nearest American allies, with description of larvae, pupae and new specie. Journal of Agricultural Research, v. 18, p. 171-184, 1919.

Hernandez-Rodriguez, C.S.; Hernandez-Martinez, P.; Van Rie, J., Escriche, B.; Ferré, J. Shared midgut binding sites for Cry1A.105, Cry1Aa, Cry1Ab, Cry1Ac and Cry1Fa proteins from Bacillus thuringiensis in two important corn pest, Ostrinia nubilalis and Spodoptera frugiperda. PlosOne, v. 8 (7): e68146.

Jakka, S.R.K.; Knight, V.R.; Jurat-Fuentes, J.L. Development Costs Associated with Field-Evolved Resistance to Bt Maize in Spodoptera frugiperda(Lepidoptera:Noctuidae). Journal Economic Entomology, v. 107(1), p. 342-351, 2014.

Janmaat, A.F.; Myers, J.H. The cost of resistance to Bacillus thuringiensis varies with the host plant of Trichoplusia ni. Proceedings of the Royal Society B, v. 272, p.1031–1038, 2005.



Kasten-Junior, P.; Precetti, A.A.C.M.; Parra, J.R.P. Dados biologicos comparativos de Spodoptera frugiperda (J. E. Smith, 1797) em duas dietas artificiais e substrato natural. Revista de Agricultura, v.53, n.1-2, p. 68-78, 1978.

KLIOT, Adi; GHANIM, Murad. Fitness costs associated with insecticide resistance. Pest management science, v. 68, n. 11, p. 1431-1437, 2012.

Leite NA, Mendes SM, Santos-Amaya OF, Santos CA, Teixeira TPM, Guedes RNC et al., Rapid selection and characterization of Cry1F resistance in a Brazilian strain of fall armyworm. Entomol Exp Applic 158:236–247 (2016).

Maia, ADN, Luiz AJB, Campanhola C. Statistical inference on associated fertility life table parameters using jackknife technique: computational aspects. Journal of Economic Entomology, v. 93, p. 511-518, 2000.

Mallet, J.; Porter, P. Preventing insect adaptation to insect-resistant crops: are seed mixtures or refugia the best strategy? Proceedings of the Royal Society B, v. 250, p. 165-169, 1992

Meyers, J.S.; Ingersoll, C.G.; McDonald, L.L.; Boyce, M.S. Estimating uncertainty in population growth rates: jackknife vs. bootstrap techniques. Ecology, v. 67, p. 1156–1166, 1986.

Omoto, C.; Diez-Rodríguez, G.I. Herança da Resistência de Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) a Lambda-Cialotrina. Neotropical Entomology, v. 30, p. 311-316, 2001.

Pereira, E.JG.; Storer, N.P.; Siegfried, B.D. Desempenho cost of Cry1Fa resistance in laboratory-selected European corn borer (Lepidoptera: Crambidae). Journal Applied Entomology, v, 135, p. 17-24, 2009.

Radford, P.J;. Growth analysis formulae – their use and abuse. Crop Science, v.7, p. 171–175, 1967.

Raymond, B.; Sayyed, A.H.; Wright, D.J. Genes and environment interact to determine the desempenho costs of resistance to Bacillus thuringiensis. Proceedings of the Royal Society B, v. 272, p. 1519-1524, 2005.

Raymond, B.; Wright, D.J.; Bonsall, M.B. Effects of host plant and genetic background on the desempenho costs of resistance to Bacillus thuringiensis. Journal Heredity, v. 106, p. 281-288, 2011.

Roush, R. T. Managing pests and their resistance to Bacillus thuringiensis: can transgenic crops be better than sprays?. Biocontrol Science and technology, v. 4, p. 501-516, 1994



SantosAmaya, O. F., Tavares, C. S., Rodrigues, J. V. C., Campos, S. O., Guedes, R. N. C., Alves, A. P., & Pereira, E. J. G. (2016). Fitness costs and stability of Cry1Fa resistance in Brazilian populations of Spodoptera frugiperdaPest management Science

Sayyed, A.H.; Wright, D.J. Development costs and stability of resistance to Bacillus thuringiensis in a field population of the diamondback moth Plutellaxylostella L. Ecology Entomology. v. 26, p. 502-508, 2001.

Siebert, M.; Babock, J. M.; Nolting, S.; Santos, A. C.; Adamczyk, J. J.; Neese, P. A.; King, J. E.; Jenkins, J. N.; McCarty, J.; Lorenz, G. M.; Fromme D. D.; Lassiter, R.B. Efficacy of Cry1Fa insecticidal protein in maize and cotton forcontrol of fall armyworm (Lepidoptera: Noctuidae). Florida Entomologist, v. 91, p. 555-565, 2008a.

Storer, N.P.; Babcock, J.M.; Schlenz, M.; Meade, T.; Thompson, G.D.; Bing, J.W.; Huchaba, R.M. 2010. Discovery and characterization of field resistance to Bt maize: Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae) in Puerto Rico. Journal of Economic Entomology, v. 103, p. 1031-1038, 2010.

Tabashnik, B. E.; Dennehy, T. J.; Carrière, Y. Delayed resistance to trangenic cotton in pink bollworm. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, v. 102, p. 15389–15393, 2005.

Tabashnik, B. E.1994. Evolution of resistance to Bacillus thuringiensis. Annual Review Entomology, v. 39, p. 47–79, 1994.

Van Rie, J. Insect control with transgenic plants: resistance proof? Trends Biotechnology, v.9, p. 177-179, 1991

Velez, A.M.; Spencer, T.A.; Alves, A.P.; Crespo, A.L.B.; Siegfried, B.D. Desempenho of Cry1Fa resistance in fall armyworm, Spodoptera frugiperda. Journal of Apllied Entomology, doi: 10.1111/jen.12092, 2013.



Wang, P.; Zhao, J.Z.; Rodrigo-Simón, A.; Kain, W.; Janmaat, A.F.; Shelton, A. M.; Ferré,J.; Myers, J.Mechanism of Resistance to Bacillus thuringiensis Toxin Cry1Ac in a Greenhouse Population of the Cabbage Looper, Trichoplusia ni. Appliedand Environmental Microbiology, v.73 (4), p. 1199-1207, 2007.

Yu, S.J. Insecticide resistance in the fall armyworm, Spodoptera frugiperda (J. E. Smith). Pesticide Biochemistry and Physiology, v. 39, p. 84-91, 1991.





Baixar 423.81 Kb.

Compartilhe com seus amigos:




©bemvin.org 2020
enviar mensagem

    Página principal
Prefeitura municipal
santa catarina
Universidade federal
prefeitura municipal
pregão presencial
universidade federal
outras providências
processo seletivo
catarina prefeitura
minas gerais
secretaria municipal
CÂmara municipal
ensino fundamental
ensino médio
concurso público
catarina município
Dispõe sobre
reunião ordinária
Serviço público
câmara municipal
público federal
Processo seletivo
processo licitatório
educaçÃo universidade
seletivo simplificado
Secretaria municipal
sessão ordinária
ensino superior
Relatório técnico
Universidade estadual
Conselho municipal
técnico científico
direitos humanos
científico período
espírito santo
pregão eletrônico
Curriculum vitae
Sequência didática
Quarta feira
prefeito municipal
distrito federal
conselho municipal
língua portuguesa
nossa senhora
educaçÃo secretaria
segunda feira
Pregão presencial
recursos humanos
Terça feira
educaçÃO ciência
agricultura familiar