Suscetibilidade de ínstares larvais de populações de Spodoptera frugiperda a milhos Bt e o potencial de um marcador proteico para estudar a dispersão de mariposas

Abstract

A adoção de refúgio tem sido a principal estratégia para postergar a seleção de resistência de pragas em cultivos Bt. Dependendo do tipo de refúgio, a movimentação larval entre plantas e o padrão de dispersão dos adultos podem afetar a eficácia desta estratégia. Na modalidade de refúgio por mistura de sementes, a exposição a plantas Bt em diferentes idades larvais pode favorecer a seleção de resistência se a suscetibilidade for diminuída em ínstares avançados. Já na modalidade de refúgio em bloco, a distância entre as áreas Bt e não-Bt deve permitir o encontro de adultos provenientes do refúgio e da área Bt. Nesta dissertação de mestrado, determinou-se a suscetibilidade larval da lagarta-do-cartucho em diferentes ínstares a milhos Bt e testou-se o potencial da proteína albumina para estudos de marcação-recaptura de adultos de S. frugiperda e Helicoverpa zea (Lepidoptera: Noctuidae). Ao se expor larvas de populações de S. frugiperda com distintos perfis de resistência a toxinas Bt a folhagem de diferentes milhos Bt, a suscetibilidade variou com o perfil da resistência a Bt da população e com a idade larval (i.e., tempo de exposição) em dois dos três tipos de milho Bt testados. A sobrevivência larval da população resistente a toxina Cry1F aumentou de 8.33% (< 24h de idade) a 100% (larvas expostas com 10 dias) no milho piramidado Cry1A.105+Cry2Ab2. Em contrapartida, a população suscetível padrão apresentou alta mortalidade larval independentemente da idade de exposição ao milho Cry1A.105+Cry2Ab. Diferentemente do milho Cry1A.105+Cry2Ab, folhagem de milho Bt com a toxina Vip3Aa causou perto de 100% de mortalidade em larvas com até 10 dias de idade (máxima idade testada) independente do genótipo da população. Estes resultados indicam que a resistência prévia a certas toxinas Bt pode reduzir a suscetibilidade a alguns milhos Bt e que a toxina Vip3Aa tem grande potencial para o controle de populações de S. frugiperda resistentes a toxinas Cry, inclusive de larvas de último ínstar. No segundo estudo, a viipulverização de mariposas com albumina no laboratório resultou em 100% de indivíduos marcados de ambas as espécies e com cinco dias após a marcação a proteína foi adequadamente detectada. A maioria dos adultos pulverizados em gaiolas no campo também foram marcados pela proteína e esta foi detectada até cinco dias depois. Finalmente, a pulverização direta de albumina no campo resultou em 15% de adultos de H. zea marcados em 317 que foram coletados em armadilhas luminosas e de feromônio. Estes resultados demonstram que albumina é um potencial marcador que pode ser adotado para o estudo do comportamento de dispersão de S. frugiperda e H. zea. Em conjunto, os resultados desta dissertação devem auxiliar na tomada de decisões no manejo de populações da S. frugiperda e em futuras pesquisas relacionadas à adequada adoção de refúgio para manejo de resistência em culturas Bt.

The adoption of refuge has been the main strategy to delay the evolution of pest resistance in Bt crops. Depending on the refuge configuration, the larval movement between plants and the dispersion pattern of adults may affect the efficiency of this strategy. In seed-mixture refuge, the exposure to Bt plants at different larval ages may favor the evolution of resistance if the susceptibility is decreased at advanced instars. In structured refuge (i.e., in blocks), the distance between Bt and non-Bt areas must allow the encounter between adults from the refuge and the Bt area. In this master thesis, we determined the susceptibility of fall armyworm at different larval stages to Bt corn hybrids and tested the potential of the protein albumin for marking-recapture studies of moths of S. frugiperda and Helicoverpa zea (Lepidoptera: Noctuidae). When exposing S. frugiperda larvae from populations of contrasting Bt resistance profile to different types of Bt corn, the susceptibility varied with the population and the age of exposure in some Bt transgenic events. Larval survival of the Cry1F- resistant population varied from 8.33% (< 24h old) to 100% (exposed at 10 days old) on Cry1A.105+Cry2Ab. In contrast, the standard susceptible population showed high mortality on Cry1A.105+Cry2Ab regardless of the age of exposure. Unlike Cry1A.105+Cry2Ab corn, Bt corn with Vip3Aa toxin effectively killed close of 100% of larvae up to 10 days old (the highest age tested) regardless of the population tested. These results indicate that previous development of resistance to Bt toxins can reduce the susceptibility to certain Bt corn hybrids and that the Vip3Aa toxin has high potential to control S. frugiperda populations that have developed resistance to other Cry toxins even if the larvae are close to pupation. In the second study, spraying H. zea and S. frugiperda moths with albumin in the laboratory resulted in 100% individuals marked of both species, and the protein was properly detected five days later. Most adults sprayed in field cages were also marked by the protein, and they ixwere detected up to five days later. In a broadcast application of albumin in the field, 15% of H. zea adults scored positive out of the 317 ones that were collected in light and pheromone traps. These results show that the protein albumin is a potential marker that can be used to study the dispersion behavior of S. frugiperda and H. zea. Taken together, the results of these studies should assist in decisions for pest management of S. frugiperda and in future research on the appropriate use of refuge for resistance management in Bt crops.