Potential of integrating mating disruption with resistance management and stable isotope to track dispersion of lepidopteran pests
Arquivos
Data
2024-02-19
Autores
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Federal de Viçosa
Resumo
Recent advances in organic synthesis have enabled the production of more cost-effective insect pheromone formulations for mating disruption over extensive agricultural areas. Mating disruption can interrupt the chemical communication system between males and females, safeguarding crops in treated regions. The technique can suppress Spodoptera frugiperda populations, a polyphagous lepidopteran pest causing significant global economic losses. However, validating mating disruption remains an ongoing effort. Results revealed a high percentage of mating disruption in four out of the five locations tested and a reduction in plant damage in three locations due to the pheromone application. While the crop yield was not significantly impacted, a significant decrease in ear damage was observed in treated areas. These findings highlight the potential of synthetic pheromones to disrupt mating and mitigate plant damage in maize fields infested by this pest. Escalating issues of evolution of resistance to conventional control methods in S. frugiperda increases the need for alternative approaches. Mating disruption, which affects the success of pest mating, is a potential tool to benefit resistance management. In that matter, we aimed to monitor the susceptibility of S. frugiperda populations to insecticides and Bt traits while exploring the feasibility of mating disruption as a resistance management tool. Neurotoxic insecticides demonstrated continued efficacy against the larvae despite concerns regarding potential resistance development within the benzoylurea insecticide group. Two populations exhibited incomplete resistance to the dual-gene Bt maize, which impacted various life-history population traits. We discussed the potential benefits and challenges of implementing mating disruption within insect resistance management strategies. Additionally, understanding the insect movement patterns between host plants is essential to effectively implementing these biorational pest management tools. Nitrogen-15 (15N) is a stable isotope and offers a promising tool for tracking insect dispersal among agricultural fields. Applying 15N-enriched fertilizers to specific crop areas allows plants to be labeled with a distinct isotopic signature, which can be transferred between host plants and their herbivores. The 15N levels in plant tissues were significantly higher in treatments sprayed with the isotope than in the control. The moths originating from isotope-treated plants absorbed the labeled nitrogen isotope into their tissues, although a non-significant difference was found among insects from treated and control plants. Our findings highlight the potential of integrating mating disruption with resistance management and 15N isotope tracing as feasible tools for improving our capacity to manage agricultural pests effectively. Further field trial replications should help refine and integrate these techniques into sustainable pest management programs, ensuring effective and resilient crop protection strategies. Keywords: pheromone, Spodoptera frugiperda, behavioral manipulation, insecticides and Bt crops, tracing tool, nitrogen.
Avanços recentes na síntese orgânica permitiram a produção de formulações de feromônios de insetos mais econômicas para a confusão sexual em extensas áreas agrícolas. A confusão sexual pode interromper o sistema de comunicação química entre machos e fêmeas, protegendo as plantações nas regiões tratadas. A técnica pode causar a supressão das populações de Spodoptera frugiperda, um lepidóptero-praga altamente polífago que causa perdas econômicas globais significativas. No entanto, a validação dessa técnica continua sendo um esforço contínuo. Os resultados mostraram uma alta porcentagem de confusão sexual em quatro dos cinco locais testados e a redução nos danos às plantas em três locais devido à aplicação do feromônio. Embora o rendimento da colheita não tenha sofrido impacto significativo, foi observada uma redução significativa nos danos às espigas nas áreas tratadas. Essas descobertas destacam o potencial dos feromônios sintéticos para interromper o acasalamento e reduzir os danos às plantas em campos de milho infestados por essa praga. Os problemas crescentes de evolução da resistência aos métodos de controle convencionais em S. frugiperda aumentam a necessidade de abordagens alternativas. A confusão sexual, que manipula o comportamento reprodutivo da praga, é uma ferramenta potencial que pode beneficiar o manejo da resistência. Nesse sentido, nosso objetivo foi monitorar a suscetibilidade das populações de S. frugiperda aos inseticidas e às culturas Bt e, ao mesmo tempo, explorar a viabilidade da confusão sexual como uma ferramenta que beneficie o gerenciamento de resistência. Os inseticidas neurotóxicos demonstraram eficácia contínua contra as larvas, apesar das preocupações com o possível desenvolvimento de resistência dentro do grupo da benzoiluréia. Duas populações apresentaram resistência incompleta ao milho Bt piramidado, o que afetou várias características populacionais da história de vida. Discutimos os possíveis benefícios e desafios da implementação da confusão sexual nas estratégias de gerenciamento da resistência de insetos. Além disso, a compreensão dos padrões de movimento dos insetos entre as plantas hospedeiras é essencial para a implementação eficaz dessas ferramentas bioracionais de controle de pragas. O nitrogênio-15 (15N), um isótopo estável, oferece uma ferramenta promissora para rastrear a dispersão de insetos em campos agrícolas. A aplicação de fertilizantes enriquecidos com 15N em áreas específicas de cultivo permite que as plantas sejam marcadas com uma assinatura isotópica distinta, que pode ser transferida entre as plantas hospedeiras e seus herbívoros. Os níveis de 15N nos tecidos das plantas foram significativamente mais altos nos tratamentos pulverizados com o isótopo do que no controle. As mariposas originárias de plantas tratadas com isótopo absorveram o isótopo de nitrogênio marcado em seus tecidos, embora não tenha sido encontrada uma diferença significativa entre os insetos de plantas tratadas e de controle. As nossas descobertas destacam o potencial de integração da confusão sexual com o manejo de resistência e o rastreio com isótopo 15N como ferramentas viáveis para melhorar a nossa capacidade de gerir as pragas agrícolas de forma eficaz. Futuras repetições com ensaios de campo deverão ajudar a refinar e integrar estas técnicas em programas sustentáveis de gestão de pragas, garantindo estratégias de proteção de culturas eficazes e resilientes. Palavras-chave: feromônio, Spodoptera frugiperda, manipulação comportamental, inseticidas e culturas Bt, ferramenta de rastreio, nitrogênio.
Avanços recentes na síntese orgânica permitiram a produção de formulações de feromônios de insetos mais econômicas para a confusão sexual em extensas áreas agrícolas. A confusão sexual pode interromper o sistema de comunicação química entre machos e fêmeas, protegendo as plantações nas regiões tratadas. A técnica pode causar a supressão das populações de Spodoptera frugiperda, um lepidóptero-praga altamente polífago que causa perdas econômicas globais significativas. No entanto, a validação dessa técnica continua sendo um esforço contínuo. Os resultados mostraram uma alta porcentagem de confusão sexual em quatro dos cinco locais testados e a redução nos danos às plantas em três locais devido à aplicação do feromônio. Embora o rendimento da colheita não tenha sofrido impacto significativo, foi observada uma redução significativa nos danos às espigas nas áreas tratadas. Essas descobertas destacam o potencial dos feromônios sintéticos para interromper o acasalamento e reduzir os danos às plantas em campos de milho infestados por essa praga. Os problemas crescentes de evolução da resistência aos métodos de controle convencionais em S. frugiperda aumentam a necessidade de abordagens alternativas. A confusão sexual, que manipula o comportamento reprodutivo da praga, é uma ferramenta potencial que pode beneficiar o manejo da resistência. Nesse sentido, nosso objetivo foi monitorar a suscetibilidade das populações de S. frugiperda aos inseticidas e às culturas Bt e, ao mesmo tempo, explorar a viabilidade da confusão sexual como uma ferramenta que beneficie o gerenciamento de resistência. Os inseticidas neurotóxicos demonstraram eficácia contínua contra as larvas, apesar das preocupações com o possível desenvolvimento de resistência dentro do grupo da benzoiluréia. Duas populações apresentaram resistência incompleta ao milho Bt piramidado, o que afetou várias características populacionais da história de vida. Discutimos os possíveis benefícios e desafios da implementação da confusão sexual nas estratégias de gerenciamento da resistência de insetos. Além disso, a compreensão dos padrões de movimento dos insetos entre as plantas hospedeiras é essencial para a implementação eficaz dessas ferramentas bioracionais de controle de pragas. O nitrogênio-15 (15N), um isótopo estável, oferece uma ferramenta promissora para rastrear a dispersão de insetos em campos agrícolas. A aplicação de fertilizantes enriquecidos com 15N em áreas específicas de cultivo permite que as plantas sejam marcadas com uma assinatura isotópica distinta, que pode ser transferida entre as plantas hospedeiras e seus herbívoros. Os níveis de 15N nos tecidos das plantas foram significativamente mais altos nos tratamentos pulverizados com o isótopo do que no controle. As mariposas originárias de plantas tratadas com isótopo absorveram o isótopo de nitrogênio marcado em seus tecidos, embora não tenha sido encontrada uma diferença significativa entre os insetos de plantas tratadas e de controle. As nossas descobertas destacam o potencial de integração da confusão sexual com o manejo de resistência e o rastreio com isótopo 15N como ferramentas viáveis para melhorar a nossa capacidade de gerir as pragas agrícolas de forma eficaz. Futuras repetições com ensaios de campo deverão ajudar a refinar e integrar estas técnicas em programas sustentáveis de gestão de pragas, garantindo estratégias de proteção de culturas eficazes e resilientes. Palavras-chave: feromônio, Spodoptera frugiperda, manipulação comportamental, inseticidas e culturas Bt, ferramenta de rastreio, nitrogênio.
Descrição
Palavras-chave
Spodoptera frugiperda - Controle, Feromônios, Spodoptera frugiperda - Comportamento sexual, Inseticidas, Nitrogênio
Citação
SANTOS, Camila Oliveira. Potential of integrating mating disruption with resistance management and stable isotope to track dispersion of lepidopteran pests. 2024. 83 f. Tese (Doutorado em Entomologia) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2024.