Brazil has emerged as a prominent player in the global crop production industry, significantly contributing to the global food supply. Land use and agricultural practices are important factors in determining which arthropods, native or invasive, will positively or negatively impact agroecosystems from a human perspective. Stink bugs are a common insect group in Brazil that feeds on crops, causing a decrease in yield and quality. For instance, the Neotropical brown stink bug, Euschistus heros (Fabricius), a rare species in soybean fields in the seventies, quickly evolved into a key soybean pest in a few decades. Furthermore, E. heros has become a significant threat to cotton crops recently. The discovery of two distinct strains of E. heros in Brazil, with a secondary contact area in central Brazil, raised questions about their impact on pest dynamics in Brazil. Moreover, in the Neotropics, several species of Euschistus have been recorded on soybean, but only one has become highly prevalent in soybean fields. Thus, this study aimed to investigate the reproductive isolation and asymmetrical gene flow between the two allopatric E. heros, characterize the meiotic behavior, microsatellite accumulation, and satDNA of the two strains of E. heros and their hybrid progeny, and compare with sibling species E. crenator (Fabricius) and E. taurulus Berg, characterize the host preference and host suitability of the two E. heros strains and their reciprocal hybrids. Additionally, we test the suitability of soybean and cotton and susceptibility to selected insecticides of three Euschistus species (E. heros natural hybrid population, E. taurulus, and E. crenator) reported on soybeans in Brazil. Moreover, we characterize the diapause expression/termination of E. heros (both strains), E. taurulus, and E. crenator. Finally, we employed a functional and molecular approach to characterize the transcriptome profile of E. heros and E. taurulus subjected to different photoperiod conditions, functionally validating the candidate genes in E. servus, a Nearctic species. We identified that the SS strain is larger and darker, whereas the NS strain is smaller and has a lighter brownish color. Furthermore, we found that E. heros mates assortatively with bigger insects, favoring SS and reciprocal hybrids (NS females mated with SS males) had a reduced frequency of chiasmata. In addition, the satDNAs were differentially accumulated, mainly on the Y chromosome, in the two strains of E. heros. Our bioassays and trials revealed that the SS strain chose soybean over cotton, whereas the NS strain chose soybean and cotton evenly. The reciprocal hybrid strains (HSN and HNS) behaved similarly to NS, choosing randomly between cotton and soybean. Nymph survivorship of the pure strains and their reciprocal hybrids was similar when fed on soybean, whereas only reciprocal hybrids reached adulthood when fed on cotton, although with very low viability. We identified that a soybean-based diet significantly improved the biological parameters of E. heros compared to the sibling species. Soybean was found to be moderately suitable for E. crenator, while E. taurulus showed low suitability for the same; in contrast, cotton branches are unsuitable for all three species. Additionally, the insecticide susceptibility of E. heros, E. crenator, and E. taurulus to organophosphates and pyrethroids showed low variation. The diapause expression varies significantly among Euschistus strains and species (strong in E. taurulus, moderate in E. heros SS, weak in E. heros NS, and absent in E. crenator). Moreover, the short daylength and lower temperature combination increased diapause expression and delayed diapause termination in E. heros (both strains). Through transcriptomic profiling of diapausing and non-diapause E. heros and E. taurulus, we identified and validated the genes ftz-f1, fpps, and jheh genes significantly contribute to ovary development, and ftz-f1 reduces lipid storage of the Nearctic species E. servus. Our findings suggest that E. heros pest dynamics are majorly related to the introduction of soybean crops in South America. Although we identified that the two strains show only minor differences, the asymmetric introgression can be related to mating and meiosis behavior; reuniting these two genetic pools with no apparent reproductive barrier can increase variability and select more suitable pest phenotypes. Additionally, the diapause expression of the two strains suggests that it could contribute to the pest outbreaks in the cotton crop. Among the Euschistus species tested, we identified a conserved genome structure and a similar insecticide susceptibility. However, soybean suitability and diapause expression are distinct. Finally, our molecular approach revealed that the diapause of Euschistus is related to JH signaling and oogenesis arrest that appears to be regulated by the ftz-f1 gene. With these answers, we take a step further to understand the implication of the Euschistus strains (both E. heros strains and the species E. taurulus and E. crenator), providing unedited evolutionary and biological information and supporting the development of strategies and tactics for the management of this pest species in the Brazilian agroecosystems.

O Brasil emergiu como um proeminente produtor agrícola, contribuindo significativamente para o suprimento global de alimentos. Percevejos da família Pentatomidae são um grupo de insetos comuns no Brasil que se alimentam de culturas agrícolas, causando uma diminuição na produção e na qualidade. Fatores demográficos e adaptativos históricos e contemporâneos associados com as práticas agrícolas são importantes para determinar quais artrópodes, nativos ou invasores, do ponto de vista humano terão impacto positivo ou negativo sobre os agroecossistemas. Por exemplo, o percevejo-marrom-da-soja, Euschistus heros (Fabricius), uma espécie raramente encontrada em campos de soja até os anos 70, evoluiu rapidamente para uma praga importante da soja em poucas décadas. A descoberta de duas linhagens alopátricas de E. heros na América do Sul, com uma área de contato secundária no Brasil central, levantou questões sobre seu impacto na dinâmica de pragas no Brasil. Além disso, recentemente, E. heros tornou-se uma ameaça significativa para as culturas do algodão. Adicionalmente, na região Neotropical, várias espécies de Euschistus foram registradas na soja, mas apenas E. heros se tornou altamente predominante nos campos de soja. Os objetivos deste estudo foi investigar as causas de um possível processo de isolamento pré-zigotico no fluxo gênico assimétrico entre as duas linhagens de E. heros, bem como caracterizar o comportamento meiótico e a dinâmica do DNA satélite das duas linhagens de E. heros e sua progênie híbrida e comparar com as espécies irmãs E. crenator (Fabricius) e E. taurulus Berg. Também foi caracterizado a preferência e a adequação do hospedeiro das duas linhagens de E. heros e seus híbridos recíprocos. Além disso, testamos a adequação da soja e do algodão e a suscetibilidade a inseticidas em três espécies de Euschistus (população híbrida natural de E. heros, E. taurulus e E. crenator) relatadas em soja no Brasil e caracterizamos a expressão/finalização da diapausa de E. heros (ambas as linhagens), E. taurulus e E. crenator. Por fim, empregamos uma abordagem funcional e molecular para caracterizar o perfil de transcritos de E. heros e E. taurulus submetidos a diferentes condições de fotoperíodo, validando funcionalmente os genes candidatos relacionados a diapausa em E. servus, uma espécie Neártica. Identificamos que a linhagem SS é maior e tem uma coloração mais escura, enquanto a linhagem NS é menor e tem uma cor marrom mais clara. Além disso, descobrimos que o E. heros acasala de forma sortida com insetos maiores, favorecendo a SS, e os híbridos recíprocos (fêmeas NS acasaladas com machos SS) apresentaram uma frequência reduzida de quiasmas. Além disso, os satDNAs foram acumulados de forma diferente, principalmente no cromossomo Y, nas duas linhagens de E. heros, no entanto, não promovem isolamento reprodutivo entre as linhagens. Nossos bioensaios revelaram que a linhagem SS prefere a soja em vez do algodão, enquanto a linhagem NS escolheu a soja e o algodão de maneira aleatória. As linhagens híbridas recíprocas (HSN e HNS) se comportaram de forma semelhante à NS, escolhendo aleatoriamente entre algodão e soja. A sobrevivência das ninfas das linhagens puras e de seus híbridos recíprocos foi semelhante quando alimentadas com soja, enquanto apenas os híbridos recíprocos atingiram a idade adulta quando alimentados com algodão, embora com viabilidade muito baixa (<1%). Identificamos que uma dieta à base de soja melhorou significativamente os parâmetros biológicos de E. heros em comparação com as espécies irmãs. Além disso, a soja é moderadamente adequada para a E. crenator, enquanto a E. taurulus apresentou baixa adequação para ela, enquanto os ramos de algodão não são adequados para as três espécies. A suscetibilidade a inseticidas de E. heros, E. crenator e E. taurulus a organofosforados e piretroides apresentou baixa variação. A expressão da diapausa varia significativamente entre as linhagens e espécies de Euschistus (intensa em E. taurulus, moderada em E. heros SS, fraca em E. heros NS e ausente em E. crenator). Além disso, a combinação de comprimento curto do dia e baixa temperatura aumentou a expressão da diapausa na SS e atrasou o término da diapausa em E. heros (ambas as linhagens). Por meio dos transcritos de E. heros e E. taurulus em diapausa e sem diapausa, identificamos e validamos os genes ftz-f1, fpps e jheh, que contribuem significativamente para o desenvolvimento do ovário, e o gene ftz-f1 reduz o armazenamento de lipídios da espécie neártica E. servus. Nossas descobertas mostraram que a dinâmica da praga E. heros nas últimas décadas é significativamente associada a expansão dos cultivos de soja na América do Sul que possibilitou uma rápida adaptação dessa espécie para utilizar um exótico hospedeiro como recurso quando comparada as demais espécies de Euschistus. Embora tenhamos identificado que as duas linhagens apresentam apenas pequenas diferenças, a introgressão assimétrica que favorece a SS pode estar relacionada ao acasalamento e à meiose. A reunião desses dois pools genéticos sem nenhuma barreira reprodutiva aumenta a diversidade genética e selecionar fenótipos de pragas mais aptos a sobreviver na paisagem agrícola. Além disso, a menor expressão de diapausa das duas linhagens sugere que esse é um ponto de atenção para o E. heros explorar novos hospedeiros durante a entre safra da soja e pode estar contribuindo para os surtos de pragas na cultura do algodão. Entre as espécies de Euschistus testadas, identificamos uma estrutura de genoma conservada e uma suscetibilidade semelhante a inseticidas, adequação variável à soja, e a expressão da diapausa é distinta. Por fim, nossa abordagem molecular revelou que a diapausa de Euschistus está relacionada à sinalização de JH, e a parada da oogênese parece ser regulada pelo gene ftz-f1. Com essas respostas, avançamos mais algumas etapas para entender a dinâmica evolutiva e adaptativa das linhagens de Euschistus (tanto as linhagens de E. heros quanto as espécies E. taurulus e E. crenator) nas áreas agrícolas, fornecendo informações evolutivas e biológicas inéditas e apoiando o desenvolvimento de estratégias e táticas para o manejo dessa espécie de praga nos agroecossistemas brasileiros.