dc.creator | Perini, Clérison Régis | |
dc.date.accessioned | 2019-01-16T14:48:36Z | |
dc.date.available | 2019-01-16T14:48:36Z | |
dc.date.issued | 2018-09-07 | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/15377 | |
dc.description.abstract | Larvae of the soybean looper, Chrysodeixis includens (Walker, [1858]) (Lepidoptera:
Noctuidae), is the most important soybean caterpillar pest in Brazil due to high tolerance to
insecticides and control failures in soybean fields. In this sense, we conducted some
researches to evaluate the performance of insecticides against C. includens on soybean in field
conditions over three years (2014, 2015, and 2016) and a high-throughput RNA sequencing
on two Brazilian populations of C. includens, LAB and MS, differing in susceptibility to
pyrethroid λ-cyhalothrin. In the first research, the number of surviving small and large larvae
of C. includens was evaluated at 3, 7, and 10 days after spray. Moreover, in 2016 we
compared the efficacy of one and two applications of each insecticide within a seven-day
interval. In the second research, RNA was extracted from head and thorax + abdomen parts of
3° instar larvae of C. includens susceptible and resistant and paired-end Illumina libraries
were generated using the TruSeq® RNA Library Prep Kit. The Illumina data was used to
compare the transcriptomes evaluating mutations and a global differential gene expression
between these populations. Considering the results of the field trials the majority of
insecticides showed low efficacy against larvae of C. includens, over three years of
experiments. The insecticides indoxacarb and chlorfenapyr had consistently the highest
reduction of larvae of C. includens. The second application of methoxyfenozide, spinetoram,
indoxacarb, and flubendiamide+thiodicarb increased efficacy significantly against large
larvae. The mixture of chlorfluazuron+acephate reduced defoliation in 2016 but did not effect
larval density. Considering the three-year period, these findings demonstrate that few
insecticides are effective to cause mortality of C. includens on soybean, suggesting further
investigation of insecticide resistance. Some of the insecticides needed a second application to
improve efficacy or to reduce the injury on soybean leaves. Based on these results, the grower
also has to take into account the cost of these insecticides, because the most effective
insecticides in this case are costlier. In the other hand, based on the second research, our
results revealed several potential molecular mechanisms on C. includens responsible for its
low susceptibility to pyrethroid insecticides. The comparison between sodium channel
transcript, which is the target of pyrethroids, resistant vs. susceptible populations, MS vs.
LAB, we found five nonsynonymous mutations within the coding region of the voltage gated
sodium channel in the resistant population (N1013I, L1314V, Q1433H, F1608C, and
P1800S), specifically in domains II, III, and IV. These mutations might alter the protein
conformation and reduce sensitivity of connection between pyrethroids and sodium channel.
Also, the high abundance of transcripts related to metabolic enzymes including cytochrome
p450s, glutathione s-transferases, esterases, and UDP glycosyltransferases, suggests an
intense detoxification process of pyrethroid in C. includens. Some of these enzymes were upregulated
in the head of the resistant population, suggesting that a detoxification process
begins in the mouth parts and continues through the gut. This overexpression of detoxification
genes in MS population might be enhanced via a signaling pathway of two overexpressed
GPCR genes in the head. In order to compensate the spent energy in the detoxification
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process, larvae of soybean looper showed high expression of some potential digestive and
metabolic energy enzymes such as: trypsin, serine protease, lipase, and chymotrypsin. In
addition, cuticle genes were found to be upregulated in the thorax + abdomen, which
represents a potential barrier to insecticide penetrate in the resistant larvae. In summary, our
findings represent the first insights into the molecular mechanisms underlying insecticide
resistance in C. includens. Thus, the management of C. includens in soybean is challenging
and the tactics have to be combined in an integrated pest management and insecticide
resistance management. | eng |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | por |
dc.language | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de Santa Maria | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | * |
dc.subject | Falsa-medideira | por |
dc.subject | Controle químico | por |
dc.subject | Transcriptoma | por |
dc.subject | Mutação genética | por |
dc.subject | Genes detoxificantes | por |
dc.subject | Soybean looper | eng |
dc.subject | Chemical control | eng |
dc.subject | Transcriptome | eng |
dc.subject | Genetic mutation | eng |
dc.subject | Detoxification genes | eng |
dc.title | Eficiência de inseticidas químicos e identificação de mecanismos moleculares de resistência a piretroides em Chrysodeixis includens (Lepidoptera: Noctuidae) | por |
dc.title.alternative | Efficacy of chemical insecticides and identification of molecular mechanisms of pyretroid resistance in Chrysodeixis includens (Lepidoptera: Noctuidae) | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.description.resumo | A lagarta falsa-medideira, Chrysodeixis includens (Walker, [1858]) (Lepidoptera: Noctuidae),
é a mais importante praga da soja no Brasil devido à alta tolerância aos inseticidas e as falhas
de controle em lavouras de soja. Neste sentido, foram realizadas pesquisas para avaliar o
desempenho de inseticidas no controle de C. includens em soja em condições de campo
durante três anos (2014, 2015 e 2016) e o sequenciamento de mRNA (RNA-seq) de duas
populações brasileiras de C. includens que diferiram em suscetibilidade à λ-cialotrina
piretroide. Na primeira pesquisa, o número de larvas pequenas e grandes de C. includens
sobreviventes foi avaliado aos 3, 7 e 10 dias após a pulverização. Além disso, em 2016, foi
comparada a eficácia de uma e duas aplicações de cada inseticida em um intervalo de sete
dias. No segundo trabalho, o RNA total foi extraído das partes da cabeça e do tórax +
abdômen de larvas de 3° instar de C. includens suscetíveis e resistentes e bibliotecas Illumina
de extremidade dupla foram geradas usando o TruSeq® RNA Library Prep Kit. Os dados do
sequenciamento foram utilizados para comparar os transcriptomas e avaliar mutações e a
expressão diferencial de genes entre essas populações. Considerando os resultados dos
ensaios de campo, a eficácia de controle da maioria dos inseticidas foi baixa para larvas
pequenas e grandes de C. includens ao longo dos três anos de experimentos. Os inseticidas
indoxacarbe e clorfenapir apresentaram consistentemente a maior redução de larvas de C.
includens. A segunda aplicação de metoxifenozide, spinetoram, indoxacarb e flubendiamide +
thiodicarb aumentou significativamente a eficácia de larvas grandes. A mistura de
clorfluazuron + acefato reduziu a desfolha em 2016, mas não reduziu a densidade larval.
Considerando o período de três anos, esses resultados demonstram que poucos inseticidas são
eficazes para causar mortalidade de C. includens na soja, sugerindo uma investigação com
bases moleculares da resistência a inseticidas. Alguns dos inseticidas precisaram de uma
segunda aplicação para melhorar a eficácia ou reduzir a injúria nas folhas de soja. Com base
nesses resultados, o produtor também deve levar em conta o custo desses inseticidas, pois os
inseticidas mais eficazes, neste caso, são os mais caros. Por outro lado, com base na segunda
pesquisa, nossos resultados revelaram vários mecanismos moleculares de resistência em C.
includens responsáveis pela baixa suscetibilidade a piretroides. Com análise comparativa do
transcrito do canal de sódio, que é alvo dos priretroides, entre as populações suscetível e
resistente, MS vs. LAB, foram encontradas cinco mutações não sinônimas na região
codificadora do gene na população resistente (N1013I, L1314V, Q1433H, F1608C e P1800S),
especificamente nos domínios II, III e IV. Essas mutações podem alterar a conformação da
proteína e insensibilizar a ligação dos piretroides no canal de sódio. Além disso, a
superexpressão de transcritos relacionados a enzimas metabólicas incluindo do citocromo
P450, glutationa S-transferase, esterases, e UDP-Glucosyltransferase sugere um intenso
processo detoxificativo de inseticidas em C. includens. Algumas destas enzimas foram
superexpressas na cabeça da população resistente, sugerindo que o processo detoxificativo
inicia no aparelho bucal e continua através do aparelho digestivo das lagartas. Essa
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superexpressão de genes detoxificantes na população MS pode estar sendo regulada por meio
de uma via de sinalização de genes GPCR que foram superexpressos no tecido da cabeça. A
fim de compensar a energia gasta no processo detoxificativo, larvas de C. includens
apresentaram alta expressão de enzimas digestivas e de metabolismo energético como:
tripsina, serina protease, lipase e quimotripsina. Além disso, verificou-se também que os
genes da cutícula tiveram alta expressão nos tecidos do tórax + abdómen, o que representa
uma potencial barreira aos inseticidas. Em resumo, nossas descobertas representam os
primeiros insights sobre as dificuldades de controle e os mecanismos moleculares de
resistência a inseticidas em C. includens. Assim, o manejo de C. includens na soja é
desafiador e as táticas de controle devem ser combinadas em um manejo integrado de pragas
e dentro de um manejo de resistência com o uso de inseticidas com diferences mecanismos de
ação. O uso de inseticidas químicos, inseticidas biológicos e plantas geneticamente
modificadas que expressam toxinas inseticidas devem ser utilizados no manejo para manter a
eficiência da tática de controle e retardar ou evitar o aumento da frequência de indivíduos de
C. includens resistentes. | por |
dc.contributor.advisor1 | Guedes, Jerson Carus | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/0846418627719511 | por |
dc.contributor.referee1 | Araújo, Daniel Mendes Pereira Ardisson de | |
dc.contributor.referee1Lattes | http://lattes.cnpq.br/5900778605189135 | por |
dc.contributor.referee2 | Palma, Janine | |
dc.contributor.referee2Lattes | http://lattes.cnpq.br/5211346467980172 | por |
dc.contributor.referee3 | Rosales, Enrique Ariel Castiglioni | |
dc.contributor.referee4 | Jurat-Fuentes, Juan Luiz | |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/5510035365151576 | por |
dc.publisher.country | Brasil | por |
dc.publisher.department | Agronomia | por |
dc.publisher.initials | UFSM | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Agronomia | por |
dc.subject.cnpq | CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::AGRONOMIA | por |
dc.publisher.unidade | Centro de Ciências Rurais | por |