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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.11.2023.tde-04082023-073147
Document
Author
Full name
Pedro Henrique Campos Pinho Costa
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2023
Supervisor
Committee
Omoto, Celso (President)
Bernardi, Daniel
Godinho, Karina Cordeiro Albernaz
Title in Portuguese
Monitoramento da suscetibilidade e estimativa da frequência alélica de resistência ao inseticida metaflumizone e à proteína Cry1Ac expressa em soja MON87701 × MON89788 em populações de Helicoverpa armigera (Lepidoptera: Noctuidae) do Brasil
Keywords in Portuguese
F2 Screen
Helicoverpa armigera
Manejo da resistência de insetos
Metaflumizone
Monitoramento da suscetibilidade
Soja Bt
Abstract in Portuguese
O controle de Helicoverpa armigera (Lepidoptera: Noctuidae) no Brasil tem sido baseado principalmente no uso de inseticidas e plantas geneticamente modificadas que expressam proteínas de Bacillus thuringiensis Berliner (Bt). Casos de resistência de H. armigera a diferentes inseticidas já foram documentados no Brasil. Sendo assim, inseticidas com novos modos de ação, tais como metaflumizone (bloqueadores de canais de sódio dependentes da voltagem) podem ser úteis na implementação de estratégias de Manejo da Resistência de Insetos (MRI). Com o aumento da adoção da soja Bt MON 87701 × MON 89788 que expressa a proteína Cry1Ac, houve uma supressão da densidade populacional de H. armigera no Brasil. Contudo, ocorrências esporádicas de lagartas de Helicoverpa spp. têm sido reportadas em lavouras de soja Bt nos últimos anos. Sendo assim, para verificar se a evolução da resistência de H. armigera à soja Bt era um dos fatores para explicar o aumento destas infestações e possibilitar o uso do inseticida metaflumizone como uma das alternativas para subsidiar um programa de MRI, os objetivos desse estudo foram (i) Caracterizar as curvas de dose-resposta a metaflumizone em populações de H. armigera; (ii) Monitorar a suscetibilidade a metaflumizone e soja MON87701 × MON89788 em populações de H. armigera coletadas nas safras 2020/21 e 2021/22; (iii) Estimar a frequência de alelos da resistência a metaflumizone e soja MON87701 × MON89788 após 10 anos de cultivo comercial; (iv) Selecionar uma linhagem de H. armigera resistente à soja MON87701 × MON89788; e (v) Avaliar a dominância funcional da linhagem resistente de H. armigera em folhas de soja MON 87701 × MON 89788. Houve baixa variação (1,84 vezes) na suscetibilidade a metaflumizone em populações de H. armigera coletadas na safra 2019/20. Com base na dose diagnóstica (DL99) para metaflumizone, a sobrevivência média variou de 2% (safra 2020/21) a 12% (safra 2021/22). Mediante o uso da técnica de F2 screen, 179 isofamílias foram avaliadas para estimar a frequência de alelos de resistência a metaflumizone e 55 foram consideradas positivas, resultando em uma frequência estimada de alelos de resistência de 0,0774 (IC 95% = 0,06 - 0,10). De uma safra para outra, houve aumento de 3,2 vezes na frequência de alelos da resistência a metaflumizone. As mortalidades de lagartas de H. armigera em folhas de soja Bt foram 100% para todas as populações monitoradas nas safras 2020/21 e 2021/22. Entretanto, em um total de 241 isofamílias F2 de H. armigera testadas quanto à presença de alelos da resistência à soja Bt, 12 isofamílias foram consideradas positivas, resultando em uma frequência alélica estimada de 0,0134 (IC 95% 0,007 - 0,022). Houve um aumento de 12,2 vezes da frequência de alelos da resistência em H. armigera à soja Bt em comparação com as estimativas obtidas entre 2013 e 2015. A partir das lagartas sobreviventes de F2 screen, uma linhagem resistente de H. armigera à soja Bt foi selecionada após 8 ciclos de pressão de seleção com lagartas alimentadas em folhas de soja Bt. A dominância funcional da resistência de H. armigera em folhas de soja Bt foi recessiva. Os resultados desse trabalho evidenciam a necessidade de implementação de estratégias de MRI para preservar a vida útil do inseticida metaflumizone e da soja MON87701 × MON89788 no manejo de H. armigera no Brasil.
Title in English
Susceptibility monitoring and estimation of the frequency of resistance alleles to metaflumizone and Cry1Ac protein expressed in soybean MON87701 × MON89788 in populations of Helicoverpa armigera (Lepidoptera: Noctuidae) from Brazil
Keywords in English
F2 Screen
Helicoverpa armigera
Bt soybean
Insect resistance management
Metaflumizone
Susceptibility monitoring
Abstract in English
The control of Helicoverpa armigera (Lepidoptera: Noctuidae) in Brazil has been relied mainly on the use of insecticides and genetically modified plants expressing proteins from Bacillus thuringiensis Berliner (Bt). Cases of resistance of H. armigera to different insecticides have already been reported in Brazil. Thus, insecticides with new mode of actions, such as metaflumizone (Voltage-gated sodium channel blockers) are viable options to implementing Insect Resistance Management (IRM) strategies. With the widespread adoption of Bt soybean MON 87701 × MON 89788 expressing Cry1Ac protein, suppression of H. armigera population density was observed in Brazil. However, sporadic occurrence of Helicoverpa spp. larvae have been reported in Bt soybean in recent years. Thus, to evaluate if resistance evolution of H. armigera to Bt soybean was one of the factors to explain the infestations of Helicoverpa spp. and provide basic studies with metaflumizone as an alternative to be used in IRM programs, the objectives of this study were: (i) Characterize dose-response curves to metaflumizone in populations of H. armigera; (ii) Monitor the susceptibility to metaflumizone and Bt soybean MON87701 × MON89788 in populations of H. armigera collected during 2020/21 and 2021/22 crop seasons; (iii) Estimate the frequency of resistance alleles to metaflumizone and Bt soybean MON87701 × MON89788 after 10 years of comercial realease; (iv) Select a resistant strain of H. armigera to Bt soybean MON87701 × MON89788; and (v) Evaluate the functional dominance of the resistant strain of H. armigera feeding on leaves of Bt soybean MON 87701 × MON 89788. Low variation (1.84-fold) in the susceptibility to metaflumizone was detected in populations of H. armigera collected during 2019/20 crop season. Based on diagnostic dose (LD99) to metaflumizone, the mean survival varied from 2% (2020/21 crop season) up to 12% (2021/22 crop season). Based on F2 screen, 179 isofamilies were evaluated to estimate the frequency of resistance alleles to metaflumizone and 55 isofamilies were considered positives, giving an estimate frequency of resistant alleles of 0.0774 (CI 95% = 0.06 - 0.10). There was an increase of 3.2-fold in the frequency of resistant alleles to metaflumizone from 2020/2021 to 2021/2022 crop seasons. The mortality of H. armigera larvae in leaves of Bt soybean were 100% to all populations evaluated during 2020/21 and 2021/22 crop seasons. However, from a total of 241 isofamilies tested in the F2 screen to estimate the frequency of resistance alleles to Bt soybean, 12 isofamilies were considered positive, resulting in the estimated frequency of resistance alleles of 0.0134 (CI 95% 0.007 - 0.022). There was an increase of 12.2-fold in the frequency of resistant alleles of H. armigera to Bt soybean in compare with the frequency estimated in 2013 to 2015. From the larvae surviving in the F2 screen, a resistant strain of H. armigera to Bt soybean was selected after 8 cycles of selection pressure of larvae feeding on leaves of Bt soybean. The functional dominance of the resistant strain of H. armigera on leaves of Bt soybean was recessive. These results confirmed the need of implementation of strategies of IRM to preserve the lifetime of the insecticide metaflumizone and Bt soybean MON87701 × MON89788 in the management of H. armigera in Brazil.
 
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Publishing Date
2023-08-07
 
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