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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.11.2023.tde-19072023-161719
Document
Author
Full name
Mariana Oliveira Garrigós Leite
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2023
Supervisor
Committee
Moraes, Gilberto José de (President)
Elliot, Simon Luke
Kryger, Per
Meyling, Nicolai Vitt
Silva, Patrícia Nunes
Title in English
Are social native bees affected by fungal-based biopesticides?
Keywords in English
Biological control
Ecotoxicology
Entomopathogenic fungi
Pollinators
Abstract in English
With the increasing demand for quality food and the need for a more sustainable agriculture, alternative tactics to chemical control for pest management are constantly advancing, such as using mycoinsecticides. These biopesticides are aligned with productive agriculture that keeps agroecosystem resources and biodiversity safe. However, they are still aimed at controlling insect pests, in the same environment where other non-target insects live. Pollinators, especially the social bees, are essential in agroecosystems, as they promote the maintenance of the surrounding biodiversity as well as increase the productivity and quality of crops due to pollination. Toxicological studies with entomopathogenic fungi and social bees have risen in recent years; however, the vast majority still focus on one species, at the individual level, under laboratory conditions and evaluating mortality rates. In this context, we investigated the possible effects of entomopathogenic fungi on social bees, at the individual and colonial levels, with experiments in the laboratory, semi-field, and natural field conditions. For this, in Chapter 2, we evaluated the lethal effect of topical and oral exposure, with different concentrations, of the fungi Beauveria bassiana, Metarhizium anisopliae, and Cordyceps fumosorosea in two stingless bees from tropical regions, Scaptotrigona depilis and Tetragonisca angustula and two temperate bee species Apis mellifera and Bombus terrestris. In Chapter 3, we evaluated the possible sub-lethal effects of the application of the fungi B. bassiana and C. fumosorosea, both at the individual and colonial level of S. depilis, as well as the efficiency of the hygienic behavior of the bees in their cleaning capacity. Finally, in Chapter 4, we evaluated the effect of applying the recommended field concentration of the fungus B. bassiana in coffee crops on S. depilis colonies. In general, the fungi were lethal to the bees, with varying virulence in relation to the fungus species, bee species, and infection route. Non-lethal effects were also observed; the fungi affected the individual behavior of the S. depilis workers, as well as the growth of brood cells, pollen collection, and garbage removal in the colony. However, when colonies of the S. depilis species were exposed to the fungus under field conditions, in the short term, the colonies did not suffer any effect on any of the evaluated parameters, such as brood cell growth, pollen collection, litter removal, and foraging activity. These results indicates that: (i) toxicological tests of mycoinsecticides should be performed with social insects both in the laboratory and in the field, as the effects at individual and colony level may differ; (ii) toxicological tests should consider other species of social bees, because results might also difer, meanwhile many the other species are important from an ecological and agricultural point of view.
Title in Portuguese
Abelhas nativas sociais são afetadas por biopesticidas a base de fungo?
Keywords in Portuguese
Controle biológico
Ecotoxicologia
Fungos entomopatogênicos
Polinizadores
Abstract in Portuguese
Com o aumento da demanda por alimentos de qualidade somado à necessidade de uma agricultura mais sustentável, táticas alternativas ao controle químico para o manejo de pragas estão em constante avanço, como o uso de micoinseticidas. Esses biopesticidas estão alinhados à uma agricultura produtiva que mantém em segurança os recursos agroecosistêmicos e a biodiversidade. No entanto, no mesmo ambiente em que seu uso é feito, eles podem atingir e afetar outros insetos não alvo, como os polinizadores. Esses, em especial as abelhas sociais, são essenciais nos agroecosistemas, promovendo manutenção da biodiversidade do entorno assim como aumento de produtividade e qualidade das culturas agrícolas via polinização. Estudos toxicológicos com fungos entomopatogênicos e abelhas tem aumentado nos últimos anos. No entanto, a grande maioria ainda se concentra em uma espécie, em nível individual, em condições de laboratório e avaliando somente taxas de mortalidade. Nesse contexto, nós investigamos os possíveis efeitos de fungos entomopatogênicos em abelhas sociais, nos níveis individual e colonial, com ensaios em condições de laboratório, semi-campo, até chegar a um ensaio em condições reais de campo. Para isso, no capítulo 2, nós avaliamos o efeito letal da exposição tópica e oral, com diferentes concentrações, dos fungos Beauveria bassiana, Metarhizium anisopliae e Cordyceps fumosorosea em duas espécies de abelhas sem ferrão de regiões tropicais, Scaptotrigona depilis e Tetragonisca angustula e duas espécies de abelhas de regiões temperadas Apis melífera e Bombus terrestres. No capítulo 3, avaliamos os possíveis efeitos sub-letais da aplicação dos fungos B. bassiana e C. fumosorosea, em nível individual e colonial de S. depilis, como também a eficiência do comportamento higiênico das abelhas na capacidade de limpeza dos fungos aplicados. Por fim, no capítulo 4, avaliamos o efeito da aplicação de concentração recomendada de campo do fungo B. bassiana em cultivos de café sobre colônias de S. depilis. No geral, os fungos foram letais para as abelhas, apresentado virulência variada em relação à espécie de fungo, de abelha e a rota de infecção. Além dos efeitos letais para as abelhas, os fungos afetaram o comportamento individual das operárias de S. depilis, bem como crescimento de células de cria, coleta de pólen, remoção de lixo na colônia. No entanto, quando colônias da espécie S. depilis foram expostas ao fungo em condições de campo, no curto prazo, as colônias não sofreram efeito em nenhum dos parâmetros avaliados, como crescimento de células de cria, coleta de pólen, remoção de lixo e atividade de forrageio. Esses resultados demonstram que (i) ensaios toxicológicos de micoinseticidas em insetos sociais, deveriam ser realizados tanto em laboratório quanto em campo pois os efeitos no nível individual e na colônia podem diferir; (ii) testes toxicológicos devem considerar outras espécies de abelhas sociais, pois os resultados também podem diferir entre espécies e muitas outras são importantes do ponto de vista ecológico e agrícola.
 
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Publishing Date
2023-07-20
 
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