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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.11.2014.tde-05012015-155654
Documento
Autor
Nome completo
Adrian Augusto Sosa Gómez Rolim
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2014
Orientador
Banca examinadora
Cônsoli, Fernando Luis (Presidente)
Carvalho, Renato Assis de
Godoy, Wesley Augusto Conde
Título em português
Microbiota intestinal e assinatura isotópica de adultos de Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) como marcadores para a identificação da fonte alimentar de imaturos
Palavras-chave em português
Comunidade bacteriana
Etiqueta de sequenciamento
Pirosequenciamento
Simbiontes
Resumo em português
A correta adoção de medidas de manejo de resistência de insetos-pragas é motivo de preocupação constante, inclusive para as novas tecnologias disponíveis, como as plantas geneticamente modificadas para a expressão de toxinas da bactéria Bacillus thuringiensis (Bt). Portanto, para manter a eficiência das plantas-Bt comercialmente disponíveis, é preconizada a manutenção de áreas de refúgio (livres de plantas Bt) para evitar a rápida seleção de insetos resistentes. No caso de insetos polífagos, a determinação das áreas de refúgio pode levar em consideração a contribuição que fontes não-comerciais e/ou não-transgênicas têm na produção de adultos colonizadores que não sofreram seleção para o evento de transgenia de interesse. A identificação da fonte alimentar pode determinar a procedência de insetos e tornar mais eficiente e segura a implementação de zonas de refúgio e a determinação dos riscos de desenvolvimento de resistência pelo inseto-praga alvo. O objetivo deste trabalho foi o de avaliar o potencial de dois marcadores biológicos, a assinatura isotópica e a microbiota intestinal, para a identificação da fonte de alimento do imaturo pela análise de adultos de Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) (Lepidoptera, Noctuidae), como subsídio para o monitoramento da origem de insetos migrantes em áreas de cultivo Bt para a adoção de estratégias adequadas de manejo de resistência. A análise isotópica de adultos foi realizada utilizando-se insetos criados em 12 plantas hospedeiras distintas, seis de metabolismo C3 e seis de metabolismo C4. Parte dos adultos provenientes dessa criação foram liofilizados, macerados e submetidos à análise isotópica para a determinação dos níveis de ?13C e ?15N. Amostras das plantas utilizadas na alimentação desses insetos também foram submetidas ao mesmo processo de análise. A outra parte dos adultos recémemergidos de S. frugiperda foi utilizada para a determinação da microbiota intestinal pela análise de região do gene do 16S rRNA após sequenciamento em plataforma 454. Os resultados da análise isotópica de carbono para as plantas utilizadas como fonte alimentar apresentaram médias entre -31,37? e -25,07? para plantas C3 e entre -13,03? e -12,26? para plantas C4. Adultos de S. frugiperda oriundos de lagartas criadas em plantas do grupo C3 apresentaram média de ?13C entre - 30,36? e -23,72?, enquanto aqueles do grupo C4 apresentaram média entre - 18,25? e -13,28?. O sequenciamento da microbiota via metagenômica produziu 126,970 sequências com cerca de 421 pb. O alimento influenciou substancialmente a diversidade da microbiota intestinal associada ao intestino de adultos, independentemente do metabolismo fotossintético da planta hospedeira. Análises comparativas de diversidade em que a abundância relativa dos diferentes componentes foi considerada (Unifrac ponderado) permitiu a distinção de praticamente todas as microbiotas. Foram identificadas várias UTOs exclusivamente associadas à microbiota intestinal de adultos provenientes de cada fonte de alimento, mas a maioria apresentou abundância relativa extremamente baixa. Apenas as UTOs 1199 e 2255 foram exclusivamente associados ao milho com abundância relativa superior a 2,5%.
Título em inglês
Spodoptera frugiperda adult gut microbiota and isotopic signature (J.E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) use as molecular markers to identify larvae food source
Palavras-chave em inglês
Bacterial community
Pyrosequencing
Symbionts
Tag encoded sequencing
Resumo em inglês
The correct insect resistant management has been a topic of constant concern, even for the newer technologies available, such as genetically modified crops expressing Bacillus thuringiensis (Bt) toxins. The use of refuge areas with non-Bt crops to avoid the fast selection for resistant insects is proposed for maintaining the efficiency of Bt-crops. The implementation of refuge areas for polyphagous insects can consider non-commercial and non-Bt crops as sources of susceptible insects. The identification of the food source used during immature development can make the implementation of refuge areas safer and more efficient and allow for better estimates of risk assessment for insect resistance development. The objective of this study is to determine the potential use of, the isotopic signature and gut microbiota of adults as biological markers to allow for the identification of the food source during the larval stage of Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) (Lepidoptera, Noctuidae). Adults were obtained from larval rearing on 12 food sources, six host-plants with a C3 photosynthetic metabolism and six host-plants with a C4 metabolism. Part of the adults obtained and the food source used during their immature development were lyophilized and macerated, and subjected to ?13C e ?15N isotopic analysis. The remaining adults of S. frugiperda were used to determine the composition of the gut microbiota by metagenomic analysis of the V1-V3 region of the 16S rRNA gene using a 454 sequencing platform. The carbon isotopic signatures obtained for the hostplants used as food source were between -31.37? and -25.07? for C3 plants, and - 13.03? and -12.26? for C4 plants. Adults of S. frugiperda obtained from larval rearing on C3 plants had a carbon isotopic signature between -30.36? and -23.72?, while those from C4 host-plants has between -18.25? and -13.28?. The metagenomic sequencing yielded 126,970 reads with an average of 421bp. The larval food source substantially influenced the diversity of the adult gut microbiota regardless of the plant's photosynthesis metabolism. Comparative analysis among gut microbiota in which the relative abundance was taken into account (weight- Unifrac) allowed the discrimination of the majority of the communities. Several OTUs were identified as exclusive to the adult gut microbiota from different food sources, but most of these OTUs were minor components of the community. OTUs 1199 and 2255, both exclusively associated with corn, were the only ones to represent at least 2.5% of their community.
 
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Data de Publicação
2015-01-09
 
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