Seed yield and quality of soybean fields infested by Euschistus heros sublethally exposed to imidacloprid

Abstract

Neotropical brown stink bugs, Euschistus heros, 1s the most present pest in Brazilian soybean crop fields. Chemical pesticides are used to reduce this pest on soybean crops such as neonicotinoids. However, some studies reported that, under controlled conditions, these stink bugs demonstrated higher reproduction when exposed to sublethal doses of imidacloprid (neonicotinoid). Thus, the soybean seeds physiological may decrease with these higher E. heros population. Though, plant defence sytem can be induced by herbivores to defend themselves against this pest. Thus, we aimed to known the effects of exposure to imidacloprid sublethal dose on E. heros population under field conditions and possible consequences of such exposure on yield, physiological quality and antioxidant enzymes activity of soybean seeds. Additionally, we investigated whether E. heros exposed to imidacloprid can interfere on the soybean plant defence system by proteinase inhibitor activity. Newly emerged E. heros adults (< 72 h) were exposed to distilled water (control) or imidacloprid dried residuals for 48h. After that, one couple per plant was released in field cages with fourteen plants at pod filling (Rs-Rs). E. heros population was quantified at 15, 22, 30 and 45 days after infestation. Yield and seed quality were assessed at harvest (Rg). In order to study plant defence system a couple of stink bugs per plant or per pods was released in small cages, where they remained for seven days in a greenhouse. E. heros population was higher when stink bugs were previously exposed to imidacloprid than the control (distilled water). Infested soybean plants by E. heros exposed to imidacloprid had significant reduction 1n yield and lower quality seeds. Moreover, we found out E. heros can interfere soybean plant defence system. Therefore, our results showed that imidacloprid sublethal exposure may increase E. heros population and consequently reduce yield and seeds quality. In addition, this pest can likely change soybean seeds defence system.

O percevejo marrom da soja, Euschistus heros, é a praga mais presente nos campos brasileiros de soja e o controle desta praga tem sido feito com pesticidas químicos, como os neonicotinóides. No entanto, alguns estudos reportaram que em condições controladas, esses percevejos têm alta reprodução quando expostos a doses subletais de imidaclopride (neonicotinóide). Esse incremento populacional pode causar aumento na ocorrência de danos às sementes e reduzir a sua qualidade fisiológica. Portanto, objetivou-se avaliar se a população de E. heros em campo pode aumentar quando exposta a doses subletais de imidaclopride e quais as possíveis consequências para a produção, qualidade fisiológica e atividade de ezimas antioxidantes das sementes. Adicionalmente, investigou-se se E. heros exposto a doses subletais interfere no sistema de defesa da planta, avaliando-se a atividade de inibidor de proetase. Inicialmente, adultos recém-emergidos (< 72 h) foram expostos por 48 horas a resíduos secos de imidacloprid ou água destilada (controle). Foram conduzidos experimentos em campo e em casa de vegetação em delineamento inteiramente casualizado com 4 repetições. Em campo, um casal/planta foi liberado em gaiolas com 14 plantas durante os estádios Rs-R6. A população de E. heros foi quantificada com 15, 22, 30 e 45 dias após a infestação. Plantas não infestadas foram utilizadas como controle. A colheita das vagens foi realizada no estádio Rg. A produção, porcentagem de vagens cheias e vazias, a qualidade das sementes e a atividade de enzimas antioxidantes foram determinadas. No experimento em casa de vegetação, plantas de soja no estádio Rs-R6 foram infestadas com um casal de percevejo por planta ou por vagem, em gaiolas, onde permaneceram por sete dias. Plantas não infestadas foram utilizadas como controle. Em seguida, foi realizada a colheita e determinou-se a atividade de inibidor de protease nas sementes. A população da praga foi significativamente maior quando esses foram previamente expostos a imidacloprid comparado ao controle. Plantas de soja infestadas por E. heros exposto a imidacloprid apresentaram redução significativa no rendimento e na qualidade das sementes. Além disso, descobriu-se que o percevejo marrom pode modificar o sistema de defesa da semente de soja. Conclui-se que a população de E. heros aumenta em condições de campo em resposta a doses subletais de imidaclopride e, consequentemente, há redução na produção e na qualidade da semente. Além disso, essa praga possivelmente pode alterar o sistema de defesa das sementes de soja.