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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.11.2020.tde-15072020-150954
Documento
Autor
Nome completo
Cleane de Souza Silva
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2020
Orientador
Banca examinadora
Correa, Alberto Soares (Presidente)
Bernardi, Oderlei
Delalibera Junior, Italo
Dourado, Patrick Marques
Título em português
Dinâmica populacional histórica e contemporânea de Chrysodeixis includens (Lepidoptera: Noctuidae) no Brasil
Palavras-chave em português
Adaptação
Estrutura populacional
Falsa-medideira-da-soja
Filogeografia
Flutuação populacional
Fluxo gênico
Resumo em português
Dentre as várias espécies de lepidópteros que acometem os cultivos agrícolas no Brasil, as espécies pertencentes a subfamília Plusiinae recebem grande destaque pelos severos danos que promovem as plantas cultivadas. Entre essas espécies, Chrysodeixis includens (Walker, [1858]) (Lepidoptera: Noctuidae), popularmente conhecida como lagarta-falsa-medideira, recebe maior destaque pelo seu grande número de hospedeiros e pelos frequentes surtos populacionais relatados desde o início dos anos 2000. Essa condição elevou o status dessa espécie a uma praga-chave em culturas como a soja e o algodão. São diversas as hipóteses para explicar os surtos populacionais de C. includens. Porém informações sobre a demografia, fluxo gênico, e a estrutura genética de C. includens são escassas no Brasil e a falta delas podem comprometer futuros estudos para suprimir as populações deste inseto-praga. Nesse contexto, nossos objetivos gerais foram utilizar marcadores moleculares (mitocondriais, SSR e SNPs), isótopos estáveis de Carbono e um marcador bioquímico (heliocídio H) para inferir a história demográfica e a dinâmica populacional de C. includens nas regiões brasileiras e em diferentes hospedeiros, conseguindo assim, obter informações sobre os eventos evolutivos que moldaram e, ainda, moldam as atuais populações de C. includens no Brasil. Ao analisar dois fragmentos de genes mitocondriais e marcadores SNPs obtivemos uma baixa diversidade nucleotídica, relações haplotípicas recentes e indicação de recente expansão demográfica e espacial das populações de C. includens. A estimativa do tempo de início da expansão demográfica foi de 300 anos. Além disso, os marcadores SNPs e microssatélites estimaram uma inicial estruturação genética no espaço e por hospedeiros (soja e algodão) de C. includens. As análises de SNPs sob seleção indicaram 109 loci candidatos sob seleção positiva quando avaliamos todas as populações, dos quais podemos destacar genes associados ao metabolismo digestivo e resistência a pesticidas e plantas geneticamente modificadas que expressam proteína Bt, demonstrando que as populações de C. includens estão sob processo de seleção promovido pela atual paisagem agrícola brasileira e principalmente pela soja. Por fim, o estudo temporal da flutuação populacional de C. includens em quatro regiões indicaram uma ampla variação no número de mariposas capturadas semanalmente com forte associação a presença de cultivos de soja. Os marcadores de isótopos estáveis de Carbono C13 e do marcador bioquímico para algodão indicaram que C. includens alimentam-se exclusivamente de plantas com mecanismo fotossintético tipo C3 e que algodão é um hospedeiro importante para manutenção das populações de C. includens. Não houve a presença de indivíduos com associação positiva para o biomarcador para algodão nas outras três regiões brasileiras (MT, PR e RS). Os índices de FST baseados nos marcadores de microssatélites apontam uma estrutura espacial entre algumas subpopulações de C. includens. Por fim, o marcador bioquímico para algodão reforça a hipótese de recente expansão geográfica e baixa capacidade de dispersão de C. includens entre as regiões brasileiras.
Título em inglês
Historical and contemporary population dynamics of Chrysodeixis includes (Lepidoptera: Noctuidae) in Brazil
Palavras-chave em inglês
Adaptation
Gene flow
Phylogeography
Population fluctuation
Population structure
Soybean looper
Resumo em inglês
Among the numerous species of Lepidoptera that affect the Brazilian crops, the Plusiinae subfamily species have great prominence due to the severe damages that promote to cultivated plants. Among these species, Chrysodeixis includes (Walker, [1858]) (Lepidoptera: Noctuidae), popularly known as soybean looper, has a large number of hosts with many reports of population outbreaks since the early 2000s. These traits raised the status of this species to a key pest in crops such as soybean and cotton. There are several hypotheses to explain these population outbreaks of C. includens. However, information about demographics, gene flow, genetic structure, and genetic diversity of C. includens are rare in Brazil and the lack of them may affects future studies of suppressing the natural populations of this insect pest. In this context, our general objectives were to use molecular markers, stable carbon isotopes and a biochemical marker (heliocide H) to infer the demographic history and population dynamics of C. includens in different Brazilian regions and different hosts, thereby obtaining information on the evolutionary events that have shaped and, still, shaping the current populations of C. includens in Brazil. We analysed two fragments of mitochondrial genes and SNPs markers whichobtained low nucleotide diversity, a recent haplotypic relationships, and indication of recent demographic and spatial expansion of the populations of C. includens in Brazil. The estimated time for expansion was approximately 300 years. In addition, despite being weak, the SNPs and microsatellite markers estimated an initial genetic structure in space and by hosts (soybean and cotton) of C. includens. The analysis of SNPs indicated 109 candidate loci under positive selection when we evaluated all populations, of which we can highlight genes associated with digestive metabolism, pesticides and plants genetically modified to express the Bt protein resistance, demonstrating that the C. includens populations are under a strong selection process promoted by the current agricultural landscape. Finally, a temporal study of the C. includens population fluctuation in four Brazilian regions indicated a wide variation in the number of moths captured weekly associated with the presence of soybean crops. The stable isotope markers of Carbon C13 and the biochemical marker for cotton indicated that C. includens feeds exclusively on plants with type C3 photosynthetic mechanism and cotton is an important host for C. includens populations at Luiz Eduardo Magalhães in Bahia. There were no more individuals with a positive association for the cotton biomarker in the other three Brazilian regions. FST indices based on microsatellite markers indicated a spatial genetic structure among some subpopulations of C. includens. Finally, the biochemical marker for cotton reinforces our hypothesis of recent expansion and low dispersion capacity of C. includens among Brazilian regions.
 
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Data de Publicação
2020-07-17
 
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