Comparative evaluation of biotechnologies for the management of lepidopteran pests in soybean crop (Glycine max (L.) Merrill)

Abstract

Brazil is the largest soybean producer and exporter in the world. In harvesting season 2023/24, there were over than 46 million of hectares cultivated, with a final productivity average of 3,204 kilos per hectare (Conab, 2024). Nowadays, more than 90% of cultivated cultivars contain biotechnology, which represent an important role on the weeds control, protection against lepidopteran pests, and simplifying producers´ management. Nowadays in Brazil, besides cultivars non-Bt, there are 3 options of biotechnologies containing the Bt proteins (Bacillus thuringiensis) commercially approved, Cry1Ac, Cry1Ac+Cry1A.105+Cry2Ab2 and Cry1F+Cry1Ac. Thus, the objective of the current study was to evaluate the performance of available Bt biotechnologies, including non-Bt, and their protection against lepidopteran pests. The study was carried out in 15 locations during 2022/23 season and 10 locations during 2023/24 season, using repetitions randomized within treatments, collecting information of counting of different lepidopteran species per meter (through beating cloth), defoliation damage and productivity. For the statistical analysis, a Quasi- Poisson regression using a generalized linear model was performed through R (R Core Team, 2022). Results shown that the 3 most abundant species found were Spodoptera frugiperda (48,82%), followed by Rachiplusia nu (35,13%) and S. eridania (10,10%). Out of the total lepidopteran larvae collected, R. nu was the most predominant specie in the South (84,08%) and S. frugiperda in the North (75,80%). Relative insect abundance was statistically significant lower over Cry1Ac+Cry1A.105+Cry2Ab2 when compared to Cry1Ac+Cry1F and Cry1Ac, for both R. nu and S. frugiperda. As conclusion, Cry1Ac+Cry1A.105+Cry2Ab2 was superior in comparison with the other biotechnologies regarding protection against lepidopteran pests, and this protection is a very important aspect on the soybean production, which ultimately has a highly significant impact on farmers´ production. Keywords: soybeans; biotechnology; protection; lepidopteran; caterpillars.O Brasil é o maior produtor e exportador de soja no mundo. Na safra 2023/24, tivemos mais de 46 milhões de hectares cultivados, com uma média final de produtividade de 3,204 kg/ha (Conab, 2024). Atualmente, mais de 90% das cultivares plantadas contém biotecnologias, que apresentam um papel importante no controle de plantas daninhas, proteção contra lagartas, e na simplificação do manejo pelo produtor. Atualmente no Brasil, além das cultivares não-Bt, temos 3 opções de biotecnologia contendo as proteínas Bt (Bacillus thuringiensis) aprovadas comercialmente, Cry1Ac, Cry1Ac+Cry1A.105+Cry2Ab2 e Cry1F+Cry1Ac. Dessa forma, o objetivo do presente trabalho foi avaliar a performance dessas diferentes biotecnologias Bt disponíveis, incluindo não-Bt, na proteção contra lagartas. O experimento foi conduzido em 15 locais durante a safra 2022/23 e em 10 locais durante a safra 2023/24, utilizando repetições randomizadas dentro dos tratamentos, coletando informações de contagem de diferentes espécies de lagartas por metro (através dos panos de batida), danos de desfolha e produtividade. Para as análises estatísticas, foi realizada regressão de Quasi-Poisson usando um modelo linear generalizado, através do R (R Core Team, 2022). Resultados mostraram que as 3 espécies mais abundantes foram Spodoptera frugiperda (48,82%), seguida de Rachiplusia nu (35,13%) e S. eridania (10,10%). Do total das lagartas coletadas, R. nu foi a espécie mais predominante no Sul (84,08%) e S. frugiperda no Norte (75,80%). A abundância relativa das lagartas foi estatisticamente significativa inferior sobre Cry1Ac+Cry1A.105+Cry2Ab2 quando comparada com Cry1F+Cry1Ac e Cry1Ac, para ambas as espécies R. nu e S. frugiperda. Como conclusão, Cry1Ac+Cry1A.105+Cry2Ab2 se mostrou superior em comparação às outras biotecnologias na proteção contra lagartas, sendo essa proteção um aspecto muito importante na produção de soja, que ao final, tem um impacto altamente significante para o produtor. Palavras-chave: soja; biotecnologia; proteção; lepidópteros; lagartas.