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Master's Dissertation
DOI
Document
Author
Full name
Ana Flavia Freitas Gomes
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2019
Supervisor
Committee
Cônsoli, Fernando Luis (President)
Fernandes, Odair Aparecido
Müller, Cristiane
Omoto, Celso
Title in Portuguese
Microbiota intestinal de Spodoptera Guenée (Lepidoptera: Noctuidae) associada aos agrossistemas do Novo Mundo: diversidade e capacidade de utilização de inseticidas
Keywords in Portuguese
Desintoxicação
Holobionte
Microbioma
Simbiose
Abstract in Portuguese
Insetos são os organismos multicelulares mais bem-sucedidos no ecossistema terrestre e sua riqueza se deve, em parte, à simbiose com microrganismos. Geradora de diversidade fenotípica, a comunidade microbiana associada a insetos permite a manutenção de fenótipos complexos capazes de colonizar novos nichos e de se adaptar a fatores de estresse. A relevância da relação de simbiose na ordem Lepidoptera, todavia, tem sido questionada em função da alta variabilidade da comunidade bacteriana associada aos seus representantes. Tendo como modelo de estudo lagartas do gênero Spodoptera (Lepidoptera: Noctuidae), esse trabalho teve por objetivo melhor compreender a composição e diversidade da microbiota associada ao intestino de lepidópteros, assim como verificar o efeito da pressão de seleção direcionada à resistência na sua estrutura e capacidade de utilização de inseticidas como fonte de carbono. Para isso, foi realizada a análise metagenômica da comunidade microbiana intestinal de quatro espécies do gênero Spodoptera assim como de cinco populações naturais de S. frugiperda e de linhagens suscetível e resistentes desse inseto praga. Foram avaliadas linhagens de S. frugiperda resistentes aos inseticidas spinosad, chlorpyrifos, lambda-cyhalothrin, flubendiamide, teflubenzuron e à toxina de Bacillus thuringiensis Cry1A.105+Cry2Ab2. A análise da composição, riqueza e capacidade da comunidade bacteriana utilizar inseticidas foi baseada na determinação de índices de diversidade alfa e beta, no isolamento de bactérias intestinais em meio seletivo e na análise do potencial de crescimento dos isolados em inúmeros inseticidas. Nossos resultados indicam a importância da microbiota intestinal para esse gênero de Lepidoptera. Bactérias do gênero Enterococcus foram predominantes em todas as populações de Spodoptera analisadas, independentemente da espécie, dieta ou pressões de seleção às quais as lagartas foram expostas. Populações naturais de S. frugiperda apresentaram um microbioma mais diverso e com maior número de bactérias capazes de metabolizar inseticidas. A diversidade do microbioma, assim como a presença e capacidade de bactérias utilizarem inseticidas como fonte de carbono para o seu crescimento foram influenciadas pelo nível de exposição a tais compostos, demonstrando que, assim como o hospedeiro, a microbiota intestinal também se encontra em pressão de seleção direcionada a resistência.
Title in English
Gut microbiota of Spodoptera Guenée (Lepidoptera: Noctuidae) associated with New World agrosystems: diversity and capacity of inseticides utilization
Keywords in English
Detoxification
Holobiont
Microbiome
Symbiosis
Abstract in English
Insects are the most successful multicellular organisms in the terrestrial ecosystem and their richness is partially due to symbiosis with microorganisms. The microbial community associated with insects allows the maintenance of complex phenotypes capable of colonizing new niches and adapting to stressors. The relevance of symbiosis in Lepidoptera, however, has been questioned due to the high variability of the bacterial community associated with its representatives. Using Spodoptera larvae as a model, this work aimed to better understand the composition and diversity of the gut microbiota associated with Lepidoptera, as well as to verify the effects of the selection pressure with insecticides in the microbial gut structure and the ability of members of the community to metabolize insecticides as carbon source. Thus, we performed a metagenomic analysis of the gut microbial community of four species of the genus Spodoptera (Lepidoptera: Noctuidae), as well as for five natural populations of S. frugiperda and susceptible and resistant strains of this pest. Strains of S. frugiperda resistant to the insecticides spinosad, chlorpyrifos, lambda-cyhalothrin, flubendiamide, teflubenzuron and Bacillus thuringiensis toxin Cry1A.105 + Cry2Ab2 were evaluated. The analysis of the composition, richness and ability of the bacterial community to metabolize insecticides were carried out through alpha and beta diversity indexes, isolation of intestinal bacteria in selective medium and analysis of the growth potential of isolates in multiple insecticides. Our data indicate the importance of symbiosis for S. frugiperda. Enterococcus prevailed in all populations analyzed, regardless of the species of Spodoptera, food source or selection pressure that the larvae were exposed. Microbial diversity and ability to metabolize insecticides were higher in natural populations exposed to a range of stressors in the field. The diversity of the gut microbial community associated to Spodoptera frugiperda, as well as the ability of its members to metabolize insecticides, were influenced by the degree of exposure to insecticides, showing that, like the host, the gut microbiota is also under selection pressure to resistance.
 
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Release Date
2021-05-07
Publishing Date
2019-05-21
 
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