Resistência de Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae) a inseticidas bloqueadores de canais de sódio

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2021
Autor(a) principal: Ingrid Schimidt Kaiser
Orientador(a): Celso Omoto
Banca de defesa: Mário Eidi Sato, Fábio Maximiano de Andrade Silva, Pedro Takao Yamamoto
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade de São Paulo
Programa de Pós-Graduação: Entomologia
Departamento: Não Informado pela instituição
País: BR
Link de acesso: https://doi.org/10.11606/T.11.2021.tde-05082021-162714
Resumo: Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae) é a principal praga do milho no Brasil, e seu controle tem sido baseado principalmente no uso de inseticidas químicos e plantas geneticamente modificadas que expressam toxinas de Bacillus thuringiensis Berliner (Bt). Vários casos de resistência de S. frugiperda a estas táticas de controle já foram documentados e a resistência tem sido uma das grandes ameaças em programas no manejo integrado de pragas (MIP). Portanto, o uso de inseticidas com mecanism de ação único como os bloqueadores de canais de sódio (indoxacarb e metaflumizone) poderiam auxiliar em programas de manejo de resistência de insetos (MRI). Para subsidiar um programa de MRI, os objetivos da presente pesquisa foram (i) Caracterizar as linhas-básicas de suscetibilidade a indoxacarb e metaflumizone em populações de S. frugiperda coletadas nas principais regiões produtoras de milho no Brasil; (ii) Monitorar a resistência de S. frugiperda a indoxacarb e metaflumizone em populações coletadas nas safras agrícolas de 2017 a 2020; (iii) Avaliar a resposta a indoxacarb e metaflumizone em linhagens suscetíveis e resistentes de S. frugiperda a inseticidas e proteinas Bt selecionadas em laboratório; (iv) Selecionar linhagens de S. frugiperda resistente a indoxacarb e metaflumizone para caracterizar as bases genéticas da resistência e a resistência cruzada entre inseticidas que atuam nos canais de sódio; e (v) Avaliar os custos adaptativos associados à resistência de S. frugiperda a indoxacarb e metaflumizone. A variação na suscetibilidade foi baixa a indoxacarb (4,6 vezes) e a metaflumizone (2,6 vezes) entre as populações de S. frugiperda coletadas em 2017. A frequência estimada dos alelos que confere resistência a indoxacarb foi de 0,0452 (0,0382 - 0,0527 CI 95%), usando o método F2 screen, em populações de S. frugiperda coletadas em 2017 e 2018. A sobrevivência média na concentração diagnóstica baseada na CL99 variou de 0,2 a 12,2% para indoxacarb e de 0,0 a 12,7% para metaflumizone em populações de S. frugiperda coletadas em diferentes regiões do Brasil de 2017 a 2020. A razão de resistência de S. frugiperda para indoxacarb foi de ≈ 30 vezes e para metaflumizone foi > 600 vezes Não foi detectada resistência cruzada entre os inseticidas bloqueadores de canais de sódio (indoxacarb e metaflumizone) e outros inseticidas (chlorpyrifos, lambda-cyhalothrin, lufenuron, teflubenzuron, spinetoram e chlorantraniliprole) e proteínas Bt (Cry1A.105/Cry2Ab2/Cry1F e Vip3Aa20). Por outro lado, foi verificada a presença de resistência cruzada entre os inseticidas indoxacarb e metaflumizone. O padrão de herança da resistência de S. frugiperda para indoxacarb e metaflumizone foi autossômica, incompletamente recessiva e com efeito poligênico. Além disso, foi verificada a presença de custos adaptativos associados à resistência de S. frugiperda a indoxacarb e metaflumizone, baseado nos parâmetros biológicos avaliados em condições de laboratório na ausência de pressão de seleção. Portanto, baseado nas informações obtidas no presente estudo, indoxacarb e metaflumizone são importantes ferramentas a serem explorados em programas de MRI em S. frugiperda no Brasil.
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spelling info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis Resistência de Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae) a inseticidas bloqueadores de canais de sódio Resistance of Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae) to sodium channel blocker insecticides 2021-05-07Celso OmotoMário Eidi SatoFábio Maximiano de Andrade SilvaPedro Takao YamamotoIngrid Schimidt KaiserUniversidade de São PauloEntomologiaUSPBR Fall armyworm Indoxacarb Indoxacarb Insect resistance management Lagarta-do-cartucho do milho Manejo da resistência de insetos Metaflumizone Metaflumizone Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae) é a principal praga do milho no Brasil, e seu controle tem sido baseado principalmente no uso de inseticidas químicos e plantas geneticamente modificadas que expressam toxinas de Bacillus thuringiensis Berliner (Bt). Vários casos de resistência de S. frugiperda a estas táticas de controle já foram documentados e a resistência tem sido uma das grandes ameaças em programas no manejo integrado de pragas (MIP). Portanto, o uso de inseticidas com mecanism de ação único como os bloqueadores de canais de sódio (indoxacarb e metaflumizone) poderiam auxiliar em programas de manejo de resistência de insetos (MRI). Para subsidiar um programa de MRI, os objetivos da presente pesquisa foram (i) Caracterizar as linhas-básicas de suscetibilidade a indoxacarb e metaflumizone em populações de S. frugiperda coletadas nas principais regiões produtoras de milho no Brasil; (ii) Monitorar a resistência de S. frugiperda a indoxacarb e metaflumizone em populações coletadas nas safras agrícolas de 2017 a 2020; (iii) Avaliar a resposta a indoxacarb e metaflumizone em linhagens suscetíveis e resistentes de S. frugiperda a inseticidas e proteinas Bt selecionadas em laboratório; (iv) Selecionar linhagens de S. frugiperda resistente a indoxacarb e metaflumizone para caracterizar as bases genéticas da resistência e a resistência cruzada entre inseticidas que atuam nos canais de sódio; e (v) Avaliar os custos adaptativos associados à resistência de S. frugiperda a indoxacarb e metaflumizone. A variação na suscetibilidade foi baixa a indoxacarb (4,6 vezes) e a metaflumizone (2,6 vezes) entre as populações de S. frugiperda coletadas em 2017. A frequência estimada dos alelos que confere resistência a indoxacarb foi de 0,0452 (0,0382 - 0,0527 CI 95%), usando o método F2 screen, em populações de S. frugiperda coletadas em 2017 e 2018. A sobrevivência média na concentração diagnóstica baseada na CL99 variou de 0,2 a 12,2% para indoxacarb e de 0,0 a 12,7% para metaflumizone em populações de S. frugiperda coletadas em diferentes regiões do Brasil de 2017 a 2020. A razão de resistência de S. frugiperda para indoxacarb foi de ≈ 30 vezes e para metaflumizone foi > 600 vezes Não foi detectada resistência cruzada entre os inseticidas bloqueadores de canais de sódio (indoxacarb e metaflumizone) e outros inseticidas (chlorpyrifos, lambda-cyhalothrin, lufenuron, teflubenzuron, spinetoram e chlorantraniliprole) e proteínas Bt (Cry1A.105/Cry2Ab2/Cry1F e Vip3Aa20). Por outro lado, foi verificada a presença de resistência cruzada entre os inseticidas indoxacarb e metaflumizone. O padrão de herança da resistência de S. frugiperda para indoxacarb e metaflumizone foi autossômica, incompletamente recessiva e com efeito poligênico. Além disso, foi verificada a presença de custos adaptativos associados à resistência de S. frugiperda a indoxacarb e metaflumizone, baseado nos parâmetros biológicos avaliados em condições de laboratório na ausência de pressão de seleção. Portanto, baseado nas informações obtidas no presente estudo, indoxacarb e metaflumizone são importantes ferramentas a serem explorados em programas de MRI em S. frugiperda no Brasil. Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae) is the major maize pest in Brazil, and its control have been based on the use insecticides and transgenic plants expressing proteins of Bacillus thuringiensis Berliner (Bt). Several cases of S. frugiperda resistance to these control tactics have already been documented and resistance has been one of the major threats to integrated pest management (IPM) programs. Therefore, the use of insecticides with new modes of action such as sodium channel blockers (indoxacarb and metaflumizone) could help in insect resistance management programs (IRM). To develop an IRM program, the goals of this research were (i) To characterize the baseline susceptibility to indoxacarb and metaflumizone in S. frugiperda populations colletected from major maize-growing regions in Brazil; (ii) To monitor the S. frugiperda resistance to indoxacarb and metaflimizone in populations collected from 2017 to 2020 growing seasons; (iii) To evaluate the response to indoxacarb and metaflumizone in strains of S. frugiperda susceptible and resistant to some selected insecticides and Bt proteins; (iv) To select a resitant strain of S. frugiperda resistant to sodium channel blockers insecticides under laboratory coditions to characterize the genetic basis of resistance and cross-resistance between insecticides that act on sodium channels; and (v) To evaluate fitness costs associated with resistance of S. frugiperda to indoxacarb and metaflumizone. Low variation in susceptibility to indoxacarb (4.6-fold) and metaflumizone (2.6-fold) was detected in populations of S. frugiperda collected in 2017. The frequency of the resistance allele to indoxacarb was 0.0452 (0.0382 - 0.0527 CI 95%), by using F2 screen method. The mean survival at diagnostic concentration, based on LC99, varied from 0.2 to 12.2% for indoxacarb and from 0.0 to 12.7% for metaflumizone in populations of S. frugiperda collected in Brazil from 2017 to 2020. The resistance ratio of S. frugiperda to indoxacarb was ≈ 30-fold and to metaflumizone was > 600-fold No cross-resistance was detected between sodium channel blocker insecticides (indoxacarb and metaflumizone) and other insecticides (chlorpyrifos, lambda-cyhalothrin, lufenuron, teflubenzuron, spinetoram and chlorantraniliprole) and Bt proteins (Cry1A.105/Cry2Ab2/Cry1F and Vip3Aa20). On the other hand, cross-resistance between indoxacarb and metaflumizone was detected. The inheritance of resistance of S. frugiperda to indoxacarb and metaflumizone was autosomal, incompletely recessive and with polygenic effect. In addition, significant fitness costs associated with S. frugiperda resistance to indoxacarb and metaflumizone were observed in life history traits evaluated under laboratory conditions in the absence of selection pressure. Thus, based on information obtained in this study, indoxacarb and metaflumizone are important tools to be exploited in IRM programs in Brazil. https://doi.org/10.11606/T.11.2021.tde-05082021-162714info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USP2023-12-21T18:16:29Zoai:teses.usp.br:tde-05082021-162714Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212021-08-09T20:22:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false
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