Tese de Doutorado

Endophytic entomopathogenic fungi are a promising strategy for enhancing crop resistance to various biotic and environmental stresses. However, their effects on altering plant chemical defenses and shaping interactions with herbivores and natural enemies are still not fully understood. In this study, we investigated the potential of the endophytic entomopathogenic fungus Metarhizium robertsii to enhance sugarcane defenses in both the presence and absence of herbivores, focusing on two major crop pests, Diatraea saccharalis and Spodoptera frugiperda. First, we assessed the impact of M. robertsii inoculation on healthy plants and D. saccharalis-infested plants by measuring jasmonic acid (JA) and salicylic acid (SA) levels, diurnal volatile organic compound (VOC) emissions, the oviposition preference of D. saccharalis, and the olfactory attraction of the parasitoid Cotesia flavipes. Second, we evaluated the effects of M. robertsii on healthy and S. frugiperda-infested plants, focusing on changes in JA and SA levels, nocturnal VOC emissions, and the attraction of the predator Doru luteipes. Our results showed that M. robertsii inoculation alters JA and SA contents, as well as diurnal VOC emissions, enhancing both direct and indirect defenses in sugarcane. Specifically, inoculated plants without infestation showed reduced oviposition by D. saccharalis, while those with infestation attracted more parasitoids. However, the attraction effects varied by natural enemy, since the nocturnal predator showed no increased attraction to inoculated plants, regardless of infestation, even when nocturnal VOC emissions were altered. These findings suggest that M. robertsii has the potential to improve pest management by enhancing sugarcane defenses against D. saccharalis. However, they also highlight the complexity of interactions among M. robertsii, sugarcane, herbivores, and natural enemies, indicating that not all plant defense responses benefit each natural enemy equally.

Os fungos entomopatogênicos endofíticos são uma estratégia promissora para aumentar a resistência das culturas a vários estresses bióticos e ambientais. No entanto, seus efeitos na alteração das defesas químicas das plantas e na modelagem de interações com herbívoros e inimigos naturais ainda não são totalmente compreendidos. Neste estudo, investigamos o potencial do fungo entomopatogênico endofítico Metarhizium robertsii para aumentar as defesas da cana-de-açúcar na presença e ausência de herbívoros, com foco em duas grandes pragas de culturas, Diatraea saccharalis e Spodoptera frugiperda. Primeiro, avaliamos o impacto da inoculação de M. robertsii em plantas saudáveis e plantas infestadas por D. saccharalis medindo os níveis de ácido jasmônico (AJ) e ácido salicílico (AS), emissões diurnas de compostos orgânicos voláteis (COV), a preferência de oviposição de D. saccharalis e a atração olfativa do parasitoide Cotesia flavipes. Em segundo lugar, avaliamos os efeitos de M. robertsii em plantas saudáveis e infestadas por S. frugiperda, com foco nas mudanças nos níveis de AJ e AS, emissões noturnas de COV e atração do predador Doru luteipes. Nossos resultados mostraram que a inoculação de M. robertsii altera os teores de AJ e AS, bem como as emissões diurnas de COV, aumentando as defesas diretas e indiretas na cana-de-açúcar. Especificamente, plantas inoculadas sem infestação apresentaram redução na oviposição por D. saccharalis, enquanto aquelas com infestação atraíram mais parasitoides. No entanto, os efeitos de atração variaram de acordo com o inimigo natural, uma vez que o predador noturno não demonstrou aumento na atração por plantas inoculadas, independentemente da infestação, mesmo quando as emissões noturnas de COV foram alteradas. Essas descobertas sugerem que M. robertsii tem o potencial de melhorar o manejo de pragas ao aumentar as defesas da cana-de-açúcar contra D. saccharalis. No entanto, eles também destacam a complexidade das interações entre M. robertsii, cana-de-açúcar, herbívoros e inimigos naturais, indicando que nem todas as respostas de defesa das plantas beneficiam cada inimigo natural igualmente.