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Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.11.2022.tde-24022023-121205
Documento
Autor
Nome completo
Daniela Hipolito Maggio
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2023
Orientador
Banca examinadora
Correa, Alberto Soares (Presidente)
Barbosa, Leonardo Rodrigues
Gontijo, Lessando Moreira
Oliveira, Regiane Cristina de
Título em inglês
IInfluence of cropping systems on insect predators diversity and their trophic relationships
Palavras-chave em inglês
Biological control
DNA metabarcoding
Maize
PCR
Predator
Prey
Resumo em inglês
Tropical agriculture areas are complex systems for management because they have a high diversity of species (mainly arthropods) interacting among them. The lack of knowledge about the species diversity and ecological interactions promotes the choice of simplistic agriculture practices and with negative impact in species community and environment (e.g. intense pesticide application). Ecological interactions between pests and their natural enemies (predators and parasitoids) are particularly interesting because may help adopting efficient and sustainable control strategies (e.g. conservative biological control). Using molecular markers and sequencing tools it is possible to analyze the predator gut content to identify with precision, which preys were ingested and find out if there are other ecological interactions such as intraguild predation. Thus, the aim of the present study was to evaluate the impact of different maize cropping systems on species richness and abundance, prey/predator interactions of important generalist maize predators. To achieve these objectives, five areas of organic and conventional corn were sampled in the state of São Paulo, with dry pitfall traps and active collection. Richness and abundance were analyzed using all samples. The main prey and predators had their DNA barcodes produced through the amplification of the COI gene. For the detection of predation, specific primers were designed for these most common pests in corn, and PCR reactions were performed with the intestinal contents of predators to detect the presence of pest DNA. Bioassays were done to identify the half-life of prey DNA in the gut of predators. To evaluate the impact of different farming systems on the food web, predators collected in dry pitfall traps and manual collection were used. DNA from the intestinal contents was extracted and then the Amplicon libraries were prepared for metabarcoding, and the sequences edited and compared with the sequences available at the NCBI by bioinformatics. The primers designed for Spodoptera frugiperda and Diabrotica speciose were efficient in prey amplification. It was possible to detect in the field the presence of predation by Coccinellidae and Doru luteipes on S. frugiperda. With metabarcoding it was possible to detect predation events in insects of no economic importance and only one species of agricultural pest. Intraguild predation events were detected mainly from Tachinidae in Harmonia axyridis and among coccinellids. Molecular tools are important to elucidate trophic interactions, allowing us to understand how species interact in the field. In addition, results such as those found here can help in future biological control work and also in integrated pest management.
Título em português
Influência dos sistemas de cultivo na diversidade de insetos predadores e suas interações tróficas
Palavras-chave em português
Controle biológico
DNA metabarcoding
Milho
PCR
Predador
Presa
Resumo em português
As áreas de agricultura tropical são sistemas complexos para manejo porque possuem alta diversidade de espécies (principalmente artrópodes) que interagem entre si. A falta de conhecimento sobre a diversidade de espécies e interações ecológicas promove a escolha de práticas agrícolas simplistas e com impacto negativo na comunidade de artrópodes e ambiente (por exemplo, aplicação intensa de pesticidas). As interações ecológicas entre as pragas e seus inimigos naturais (predadores e parasitoides) são particularmente interessantes, pois podem ajudar na adoção de estratégias de controle eficientes e sustentáveis. Utilizando marcadores moleculares e ferramentas de sequenciamento, é possível identificar as espécies de predadores e o seu conteúdo intestinal para aferir com precisão quais presas foram ingeridas por cada espécie de predador e descobrir a presença de outras interações ecológicas, como a predação intraguilda. Assim, o objetivo do presente estudo foi avaliar o impacto de diferentes sistemas de cultivo de milho na riqueza e abundância de espécies, interações presa / predador de importantes predadores generalistas da cultura do milho. Para atingir esses objetivos, foram amostradas cinco áreas de milho orgânico e convencional no estado de São Paulo, com armadilhas pitfalls secas e coleta ativa. Foram analisadas a riqueza e abundância usando todas as amostras. As principais presas e predadores tiveram seus DNA barcodes produzidos através da amplificação do gene COI. Para a detecção de predação foram desenhados primers específicos para essas pragas mais comuns no milho, e feitas reações de PCR com o conteúdo intestinal dos predadores para detectar a presença de DNA das principais pragas do milho. Bioensaios foram feitos para identificar a meia-vida do DNA das presas no intestino dos predadores. Para avaliar o impacto de diferentes sistemas de cultivo na teia trófica, foram utilizados os predadores coletados em armadilhas pitfall seca e coleta manual. O DNA do conteúdo intestinal foi extraído e em seguida, as bibliotecas de Amplicon foram preparadas para metabarcoding, e as sequências editadas e comparadas com as sequências disponíveis no NCBI por bioinformática. Os primers desenhados para Spodoptera frugiperda e Diabrotica speciosa foram eficientes na amplificação da presa. Foi possível detectar em campo a presença de predação por Coccinellidae e Doru luteipes sobre S. frugiperda. Com o metabarcoding foi possível detectar eventos de predação em insetos de importância econômica e de não importância. Eventos de predação intraguilda foram detectados principalmente de Tachinidae em Harmonia axyridis e entre coccinélides. As ferramentas moleculares são importantes para elucidar as interações tróficas, permitindo compreender como as espécies interagem em campo. Além disso, resultados como os aqui encontrados podem auxiliar em trabalhos de controle biológico futuros e também no manejo integrado de pragas.
 
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Data de Publicação
2023-02-24
 
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