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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.11.2021.tde-12112021-103523
Document
Author
Full name
Juliana Gonzales Rodrigues
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2021
Supervisor
Committee
Omoto, Celso (President)
Bernardi, Oderlei
Brandão, Karina Lucas da Silva
Consoli, Fernando Luis
Title in Portuguese
Caracterização da resistência a teflubenzuron em raças de Spodoptera frugiperda (J.E. Smith, 1797) (Lepidoptera: Noctuidae)
Keywords in Portuguese
Custo adaptativo
Expressão diferencial de genes
Lagarta-do-cartucho
Manejo da resistência de insetos
Raças associadas a hospedeiros
Teflubenzuron
Variabilidade intraespecífica
Abstract in Portuguese
O conhecimento da variabilidade intraespecífica em populações de insetos-praga é de fundamental importância para a implementação de programas efetivos de manejo integrado, principalmente para pragas polífagas. O impacto da diferenciação de Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) em duas raças associadas a hospedeiros denominadas de raças arroz e milho, assim como híbridos resultantes do cruzamento entre estas raças, no manejo desta praga precisa ser melhor entendido. Sendo assim, o objetivo da presente pesquisa foi o de verificar se as raças de S. frugiperda podem influenciar na evolução da resistência a inseticidas, principalmente a teflubenzuron. Foram realizados estudos para (i) caracterizar a suscetibilidade de raças de S. frugiperda a diferentes inseticidas (chlorantraniliprole, chlorfenapyr, chlorpyrifos, spinetoram, indoxacarb, lambda-cyhalothrin, methomyl, methoxyfenozide, teflubenzuron e thiodicarb); (ii) selecionar e caracterizar a resistência a teflubenzuron em raças de S. frugiperda; (iii) avaliar o custo adaptativo associado à resistência a teflubenzuron em raças de S. frugiperda; e (iv) investigar o padrão de expressão de genes potencialmente relacionados ao mecanismo de resistência a teflubenzuron em raças de S. frugiperda. As raças de S. frugiperda utilizadas nesta pesquisa foram isoladas a partir de uma população de S. frugiperda coletada na cultura do milho no Estado do Rio Grande do Sul, mediante o uso de marcadores genéticos do DNA mitocondrial (COI) e nuclear (Tpi). Foram encontrados apenas indivíduos das raças milho (77%) e híbrida (23%) nesta população. A raça milho apresentou maior suscetibilidade que a raça híbrida para a maioria dos inseticidas testados, exceto para indoxacarb e spinetoram. Houve resposta à pressão de seleção para resistência a teflubenzuron nas raças milho e híbrida de S. frugiperda, sendo que a linhagem resistente da raça híbrida apresentou CL50 cerca de 5 vezes maior que a da raça milho. A análise de custo adaptativo, baseado nos parâmetros da tabela de vida de fertilidade, indicou que há custo adaptativo associado à resistência a teflubenzuron nas raças milho e híbrida de S. frugiperda e que o fator raça não influenciou na magnitude do custo adaptativo. A análise de expressão de genes potencialmente relacionados à resistência de S. frugiperda a teflubenzuron indicou que as raças milho e híbrida apresentaram padrão de expressão gênica distinto para a maioria dos transcritos avaliados; sendo que as proteínas cuticulares RR-1 e RR-2 foram superexpressas na raça híbrida resistente a teflubenzuron e as enzimas CYPs foram superexpressas na raça milho resistente a teflubenzuron. Os resultados obtidos no presente trabalho reforçam a relevância da identificação de raças de S. frugiperda para a caracterização da suscetibilidade a inseticidas e na elaboração de estratégias de manejo da resistência.
Title in English
Characterization of resistance to teflubenzuron in host-strains of Spodoptera frugiperda (J.E. Smith, 1797) (Lepidoptera: Noctuidae)
Keywords in English
Differential gene expression
Fall armyworm
Fitness cost
Host-strains
Insect resistance management
Intraspecific variability
Teflubenzuron
Abstract in English
The knowledge of intraspecific variability in insect pest populations is crucial for implementing effective integrated management programs, mainly for polyphagous pests. The impact of the differentiation of Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) in two host-associated strains named rice and corn strains, as well as hybrids resulting from the interstrain matings, on the management of this pest needs a better understanding. Therefore, the objective of this research was to verify if the host-associated strains of S. frugiperda can influence the resistance evolution to insecticides, mainly to teflubenzuron. Studies were conducted to (i) characterize the susceptibility of the host-strains of S. frugiperda to different insecticides (chlorantraniliprole, chlorfenapyr, chlorpyrifos, indoxacarb, lambda-cyhalothrin, methomyl, methoxyfenozide, spinetoram, teflubenzuron and thiodicarb); (ii) select and characterize the resistance to teflubenzuron in host-strains of S. frugiperda; (iii) evaluate the fitness cost associated with teflubenzuron resistance in host-strains of S. frugiperda; and (iv) investigate the expression pattern of genes potentially related to the mechanism of resistance to teflubenzuron in host-strains of S. frugiperda. The host-strains of S. frugiperda used in this study were isolated from a population of S. frugiperda collected on cornfields in Rio Grande do Sul State using mitochondrial (COI) and nuclear (Tpi) DNA genetic markers. Only individuals from corn (77%) and hybrid (23%) strains were found in this population. The corn strain presented higher susceptibility than the hybrid strain to most of the insecticides tested, except for indoxacarb and spinetoram. There was selection response for resistance to teflubenzuron in both corn and hybrid strains, with LC50 for the hybrid strain approximately 5 times higher than for the corn strain. The fitness cost analysis, based on the fertility life table parameters, indicated that there is a fitness cost associated to teflubenzuron resistance in corn and hybrid strains of S. frugiperda and the host-strain factor did not influence the magnitude of the fitness cost. The expression analysis of genes potentially related to the teflubenzuron resistance in S. frugiperda indicated that the hybrid and corn host-strains presented distinct gene expression patterns to most of the evaluated transcripts; such as the cuticular proteins RR-1 and RR-2 were superexpressed in the teflubenzuron-resistant hybrid host-strain and the CYPs enzymes were superexpressed in the teflubenzuron-resistant corn strain. The results obtained here reinforce the relevance of identification of the host-strains of S. frugiperda to characterize the susceptibility to insecticides and to design resistance management strategies.
 
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Publishing Date
2021-11-16
 
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