Análise proteômica da espuma produzida pela ninfa da cigarrinha-das-pastagens (Mahanarva spectabilis)

Abstract

A cigarrinha-das-pastagens (Mahanarva spectabilis) é um dos principais insetos- praga que afetam as gramíneas forrageiras em regiões tropicais, causando prejuízos significativos à produtividade e à sustentabilidade dos sistemas de produção animal. Esta tese investigou a composição proteica da espuma secretada pelas ninfas de M. spectabilis em diferentes genótipos de gramíneas, com ênfase na relação entre os perfis proteômicos e os níveis de resistência por antibiose das plantas hospedeiras. Foram utilizadas técnicas de extração proteica, SDS-PAGE, espectrometria de massas (LC-MS/MS) e predição estrutural por AlphaFold para caracterizar qualitativamente e quantitativamente as proteínas presentes na espuma. Os resultados demonstraram que, embora a concentração total de proteínas da espuma não varie significativamente entre os genótipos, há diferenças marcantes na abundância de proteínas específicas. Diversas proteínas identificadas apresentam domínios estruturais conservados associados a adesão, resposta imune e estabilidade matricial, sugerindo funções multifuncionais da espuma além da proteção física. Notadamente, a presença de proteínas com atividade antifúngica, como quitinases, e domínios de adesão como WSC, SLH e I/LWEQ, aponta para um papel adaptativo da espuma na sobrevivência das ninfas sob diferentes condições ambientais. Os dados obtidos revelam que a composição da espuma pode ser influenciada pela planta hospedeira e influenciar diretamente a eficiência da defesa do inseto, o que fornece subsídios para o desenvolvimento de estratégias sustentáveis de manejo, incluindo a seleção de genótipos resistentes e o uso de biossensores ou agentes de controle biológico que atuem sobre a matriz espumosa. Palavras-chave: Mahanarva spectabilis; resistência vegetal; proteômica; espuma; controle biológico; gramíneas forrageiras

The spittlebug (Mahanarva spectabilis) is one of the major insect pests affecting forage grasses in tropical regions, causing significant losses in pasture productivity and compromising the sustainability of livestock production systems. This thesis investigated the protein composition of the foam secreted by M. spectabilis nymphs on different grass genotypes, focusing on the relationship between proteomic profiles and the antibiosis-type resistance levels of host plants. Protein extraction, SDS- PAGE, mass spectrometry (LC-MS/MS), and structural prediction using AlphaFold were employed to qualitatively and quantitatively characterize the proteins in the foam. The results showed that while total protein concentration in the foam does not significantly vary among genotypes, there are marked differences in the abundance of specific proteins. Several identified proteins contain conserved structural domains associated with adhesion, immune response, and matrix stability, suggesting multifunctional roles for the foam beyond physical protection. Notably, the presence of antifungal proteins such as chitinases and adhesive domains like WSC, SLH, and I/LWEQ indicates an adaptive role of the foam in nymph survival under varying environmental conditions. These findings reveal that foam composition can be modulated by the host plant and directly influence the effectiveness of the insect’s defense. This provides insights for the development of sustainable pest management strategies, including the selection of resistant genotypes and the use of biosensors or biological control agents targeting the extracellular foam matrix. Keywords: Mahanarva spectabilis; plant resistance ; proteomics; foam ; biological control; forage grasses