Avaliação da resistência da cana-de-açúcar frente à praga broca da cana (Diatraea saccharalis) utilizando análises cromatográficas e modelos quimiométricos de classificação a partir de dados espectroscópicos

Abstract

Desde sua adaptação em solo brasileiro, a cana-de-açúcar sempre foi parte da economia do país, chegando a produzir mais de meio bilhão de toneladas por safra nos últimos anos. Apesar de ser uma cultura bem estabelecida nas nossas condições climáticas, seu cultivo pode ser afetado por diversos fatores, sendo um deles a infestação de pragas como as larvas da mariposa Diatraea saccharalis (broca da cana). Entretanto, alguns genótipos desenvolvidos com melhoramento genético apresentam resistência ao ataque da broca. Neste trabalho, foi feita a identificação de 28 compostos presentes na cera de folhas de cana-de-açúcar e um dos compostos identificados (friedelina) foi quantificado. Os teores de friedelina se mostraram diferentes na maioria dos genótipos resistentes e suscetíveis. Os genótipos resistentes apresentaram teores de friedelina superiores a 0,35 g em 100 g de cera, com exceção de dois genótipos que apresentaram concentrações de friedelina abaixo desse valor. Nos genótipos suscetíveis, o teor de friedelina observado foi inferior a 0,26 g a cada 100 g de cera, ou não foram detectados. Neste trabalho, também foi desenvolvido um modelo de classificação, quanto à resistência dos genótipos com base em espectros de infravermelho próximo obtidos das folhas da cana-de-açúcar. Para isso, foi utilizado o método quimiométrico de quadrados mínimos parciais para análise discriminante (Partial Least Squares Discriminant Analysis, PLS-DA) juntamente com um método de seleção de variáveis chamado “Seleção de Preditores Ordenados” (OPS). O modelo desenvolvido foi capaz de classificar corretamente os genótipos resistentes e suscetíveis com 11 meses após o plantio em campo, sendo sua principal vantagem não necessitar de etapas de preparo de amostra e ser um método não destrutivo. Além disso, também foi feito um bioensaio com larvas da broca da cana, onde foi oferecida uma dieta contaminada com concentrações compatíveis de friedelina encontradas na cera das folhas da cana. Este ensaio foi realizado para investigar se as concentrações de friedelina que foram encontradas eram responsáveis pela resistência exibida por alguns genótipos. As larvas foram acompanhadas durante sete dias e a maior taxa de mortalidade observada foi de 62,5%. Além disso, também foi observado um déficit de desenvolvimento nas larvas que ingeriram a dieta contaminada com friedelina em relação ao grupo de controle. Com isso, foi possível concluir que a friedelina faz parte do mecanismo de resistência desses genótipos, embora possa não ser o único. Palavras-chave: Cromatografia gasosa. Quimiometria. Cana-de-açúcar. Broca da cana. Friedelina.

Despite being a well-established crop in the territory, its cultivation can be affected by several factors, one of which is the infestation of pests such as larvae of the moth Diatraea saccharalis (sugarcane borer). However, some genotypes developed with genetic improvement show resistance to the borer attack. In this work, 28 compounds present in sugarcane leaf wax were identified and one of the identified compounds (friedelin) was quantified. Friedelin levels were different in most resistant and susceptible genotypes. Resistant genotypes had friedelin levels greater than 0.35 g in 100 g of wax, with the exception of two genotypes that had friedelin concentrations below this value. In susceptible genotypes, the friedelin content observed was less than 0.26 g per 100 g of wax, or it was not detected. In this work, a classification model was also developed regarding the resistance of genotypes based on near infrared spectra obtained from sugarcane leaves. For this purpose, the partial least squares chemometric method for discriminant analysis (Partial Least Squares Discriminant Analysis, PLS-DA) was used together with a variable selection method called “Ordered Predictor Selection” (OPS). The developed model was able to correctly classify resistant and susceptible genotypes 11 months after field planting, with its main advantage not requiring sample preparation steps and being a non-destructive method. In addition, a bioassay was also carried out with sugarcane borer larvae, where a diet contaminated with compatible concentrations of friedelin found in the wax of sugarcane leaves was offered. This assay was performed to investigate whether the friedelin concentrations that were found were responsible for the resistance exhibited by some genotypes. Larvae were monitored for seven days, and the highest mortality rate observed was 62.5%. In addition, a development deficit was also observed in the larvae that ingested the diet contaminated with friedelin in relation to the control group. Thus, it was possible to conclude that friedelin is part of the resistance mechanism of these genotypes, although it may not be the only one. Keywords: Gas chromatography. Chemometrics. Sugarcane. Sugarcane borer. Friedelin.