PROJETOS DE PESQUISAS ATUAIS
Overcome insecticide resistance using diverse funga pathogens and heterogeneus agricultural landscapes (FAPESP-BBSEC) Processo FAPESP 2017/50459-0
Abstract: Pesticide-resistant insects remain among the most important obstacles to global food security; each newly developed control measure imposes intense selection on insect pests, which inevitably evolve resistance. Evolutionary genetic theory has established that balancing selection (which is needed to maintain genetic diversity for susceptible alleles) is more likely in heterogeneous environments that contrast sharply with industrial monocultures. However, practical considerations, such as difficulties in harvesting polycultures, have constrained previous efforts to incorporate this insight and overcome insecticide resistance. Our proposal exploits the fact that natural insect pathogens have substantially divergent modes of action that have been shaped over millions of years to elude resistance, and overlays this heterogeneity with practically feasible approaches to increasing the complexity of the agricultural landscape. In the pump-priming phase of our project, we will use lab experiments to demonstrate the theoretical principles with relevant insect pests and pathogens, and field experiments under real agricultural conditions to quantify the effects of implementing our system of dynamic control on insect demographics, crop damage, and selection for resistance.
Interações entre as toxinas Cry de Bacillus thuringiensis e receptores de diferentes instares de Chrysodeixis includens
Resumo: A suscetibilidade de lagartas ao Bt varia entre instares. O objetivo de projeto sera avaliar esta suscetibilidade usando Chrysodeixis includens, uma das principais pragas da soja e a toxina Cry1Ac, de amplo espectro de ação para Noctuidae como objetos do estudo. Este projeto sera uma parceria entre a FCAV/UNESP (testes de suscetibilidade de diferentes instares a toxina Cry1Ac) e a Universidade Autônoma do México (testes de ligação da toxina Cry1Ac com os receptores presentes nas BBMV do intestino médio do inseto).
Seletividade de agrotóxicos utilizados na cultura da cana-de-açúcar a Cotesia flavipes (Cameron, 1891) (Hymenoptera: Braconidae) e Trichogramma galloi (Zucchi, 1988) (Hymenoptera: Trichogrammatidae)
Resumo: Diatraea saccharalis (Fabricius, 1794) (Lepidoptera: Crambidae) é considerado um dos principais insetos no Estado de São Paulo. Seu controle é realizado por métodos químicos até o 2° instar e a partir do 3° as lagartas acabam entrando no colmo, utilizando assim o controle biológico. Outro inseto-praga que acabam proporcionando prejuízos são as cigarrinhas-das-pastagem que tem a ocorrência nas mesmas épocas que as brocas da cana-de-açúcar. Havendo a necessidade de aplicação de produtos químicos e biológicos para o seu controle. Além dos inseticidas, outros agrotóxicos também são utilizados, com destaque para os herbicidas e os reguladores de crescimento. Com isso, as interações praga x parasitoide x agrotóxicos ainda não estão bem claras em relação aos possíveis efeitos que ocorrem sobre os parâmetros biológicos dos parasitoides. Objetivou-se avaliar a interação de agrotóxicos, o parasitismo de Cotesia flavipes (Cameron, 1891) (Hymenoptera: Braconidae) e Trichogramma galloi (Zucchi, 1988) (Hymenoptera: Trichogrammatidae) em lagartas de D. saccharalis utilizados no manejo da cultura. Os bioensaios consistirão em avaliar os efeitos no parasitismo, nos parasitóides, residual, seletividade de inseticidas e testes de chance de escolha nos parasitóides que são importantes agentes de controle. Tais estudos geraram informações de compatibilidade entre os controles com objetivo de associar essas ferramentas no manejo integrado de pragas da cana-de-açúcar.
Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia dos Hymenoptera Parasitoides (INCT-HYMPAR)
Resumo: O INCT-HYMPAR é um centro de investigação e gestão da biodiversidade brasileira que agrega universidades, institutos de pesquisa e outras entidades públicas e privadas nacionais e internacionais com ações de inventariamento e monitoramento, conservação, comunicação e educação e, bioinformática e bioprospecção. O projeto coordenado pela Dra. Angélica Maria Penteado Martins Dias (Universidade Federal de São Carlos), congrega cerca de 70 pesquisadores de 32 instituições de ensino/pesquisa distribuídas por 15 estados da federação. Entre 2016 e 2022 serão desenvolvidos no INCT-HYMPAR 32 subprojetos integrados; cada um deles a ser desenvolvido por grupos de pesquisadores e suas respectivas equipes, de duas ou mais instituições, e os dados obtidos serão disponibilizados aos demais núcleos. Prof. Ricardo Polanczyk participa do subprojeto: ?O que nos dizem os genes de Cotesia flavipes Cameron, 1891 (Hymenoptera, Braconidae), agente utilizado em um dos maiores programas de controle biológico do mundo?
Interação entre Bacillus thuringiensis e a fase jovem e adulta de Helicoverpa armigera (Lepidoptera: Noctuidae)
Resumo: A bactéria entomopatogênica B. thuringiensis tem sido utilizada em vários países no manejo de H. armigera, seja na forma de bioinseticidas ou na forma de planta transgênica, expressando toxinas deste micro-organismo. Bioensaios realizados (dados não publicados) no Laboratório de Controle Microbiano de Artrópodes Praga da UNESP Jaboticabal demonstram que H. armigera é suscetível ao Bt, porém com grande diferença entre os instares larvais. A perspectiva do aumento da utilização de Bt bioinseticidas como ferramenta do manejo de H. armigera no Brasil demanda uma série de estudos básicos, incluindo bioensaios de virulência (estimativa da CL50) e efeitos subletais de Bt bioinseticidas e toxinas Cry em lagartas de todos os instares de várias populações, além do efeito destes sobre os adultos. Desta forma, este projeto visa contribuir com o manejo de H. armigera utilizando diversas ferramentas entomológicas e biotecnológicas com vários níveis de complexidade para obtenção de dados cruciais para o sucesso de um sistema de manejo de H. armigera que inclua a bactéria entomopatogênica Bacillus thuringiensis.
Desenvolvimento de microcápsulas de defensivos agrícolas orgânicos por spray dryer
Resumo: A microencapsulação de ativos é uma técnica muito utilizada nas áreas de alimentos, farmacêutica e cosmética e tem ganhado destaque na melhoria da estabilidade, diminuição da oxidação das substâncias, proteção contra umidade, diminuição de danos ocasionados pela luz e proteção de aromas. Assim, o principal objetivo deste projeto é o desenvolvimento de microcápsulas com ativos naturais que já tem ação comprovada como defensivos agrícolas e que possam ser utilizadas na agricultura orgânica. Nesta fase 1, as microcápsulas serão produzidas a nível laboratorial através da metodologia do spray dryer e e avaliadas por métodos físico-químicos e bioensaios, para comprovação da sua eficiência.
PRINCIPAIS PROJETOS FINALIZADOS
Interação da toxina Cry1Ac de Bacillus thurigiensis às microvilosidades apicais das células colunares (BBMVs) do intestino médio de diferentes instares larvais de Helicoverpa armigera (Lepidoptera:Noctuidae)
Resumo: Helicoverpa armigera é uma das mais importantes espécies praga brasileiras, pois ataca várias culturas economicamente importantes chegando a causar perdas de mais de 2 bilhões de dólares anuais. Devido à intensa utilização de inseticidas químicos para o controle desta praga, populações tem desenvolvido resistência a vários inseticidas químicos, sendo esta espécie a que apresenta maior número de relatos de resistência a inseticidas no mundo. Desta forma, é necessário a utilização de outras formas de controle, como por exemplo, o controle microbiano com o uso da bactéria Bacillus thuringiensis (Bt), que além da sua eficiência e baixa pressão de seleção que reduz a possibilidade de resistência, preserva o meio ambiente a não afeta os inimigos naturais. Esta bactéria tem sido utilizada em vários países no controle desta praga, seja na forma de bioinseticidas ou na forma de planta transgênica. Dentre as toxinas altamente toxicas para H. armigera, Cry1Ac se destaca com uma das mais virulentas para este inseto. No entanto, há vários relatos de diferenças na suscetibilidade de H. armigera a toxina Cry1Ac em seus diferentes instares larvais. Esta variação na susceptibilidade a toxina Cry1Ac pode estar relacionada a modificações na interação da toxina aos receptores de membrana presentes nas microvilosidades apicais das células colunares (BBMVs) do intestino médio, com a capacidade de ligação da toxina Cry aos receptores (reversibilidade da ligação) ou a expressão destes receptores na membrana. Desta forma, os objetivos deste projeto são avaliar a toxicidade da toxina Cry1Ac em diferentes instares de H. armigera, correlacionar a susceptibilidade do inseto com a capacidade de ligação da toxina às suas BBMVs e identificar e quantificar os receptores funcionais para Cry1Ac em diferentes instares desta praga.
Investigação dos fatores envolvidos na resistência a Bacillus thuringiensis Berliner em populações nativas de Plutella xylostella
(Lepidoptera: Plutellidae)
Resumo: Plutella xylostella (L., 1758) (Lepidoptera: Plutellidae) é uma das principais pragas de insetos de plantas crucíferas em todo o mundo. Os biopesticidas mais comuns utilizados para controlar a P. xylostella são baseados na bactéria entomopatogenica Bacillus thuringiensis Berliner (Bt) (Bacillaceae). P. xylostella foi o primeiro insetos em que foi identificada a resistência de campo Bt. Embora muitos insetos diferentes sejam suscetíveis a toxinas Cry, o modo Bt de ação não é claro. Um modelo elaborado, envolvendo a ligação sequencial das toxinas para receptores de membrana diferentes, foi proposto para descrever os acontecimentos que conduzem à inserção da membrana e formação de poros. No entanto, também foi proposto que, em contradição com o mecanismo, as toxinas ativam vias de sinalização intracelular que conduzem à morte necrótica das suas células alvo sem a necessidade de formação de poros. A compreensão do mecanismo de ação das toxinas Bt tornou-se ainda mais complicada recentemente pela descoberta de que as mutações no gene que codifica um transportador ABCG2 são responsáveis pela resistência a toxinas Bt em quatro diferentes espécies de insetos. Os estudos de laboratório com Spodoptera exigua (Huebner, 1808) (Lepidoptera: Noctuidae) identificou um grupo de proteínas, conhecida como REPAT proteínas (resposta a patógenos) foram observados como genes responsáveis pela resistência não só a toxinas Cry, mas também para bioinseticidas a base de B. thuringiensis e outros patógenos microbianos. Abordagens de genômica e proteômica começaram a desvendar como as defesas de invertebrados respondem às toxinas Bt em um nível bioquímico e celular. Em geral os resultados demonstram a expressão alterada de vários genes, incluindo a superfamília REPAT que são induzidos por uma variedade de agentes patogénicos. Várias funções diferentes foram descritas para os genes relacionados a exposição ao Bt, incluindo a defesa imunológica, ativação toxina ou de ligação, metabolismo oxidativo ou geral e resposta ao estresse. O objetivo desta pesquisa é testar a hipótese de que a susceptibilidade de P. xylostella ao Bt se correlaciona com o nível de expressão de componentes deste gene regulador de estresse-resposta. Isto incluirá a investigação se a supressão de alguns componentes afeta a expressão de outras toxinas através de um mecanismo de "feedback".
Persistência em campo de bioinseticidas à base de Bacillus thuringiensis Berliner (BACILLALES: Bacillaceae)
Resumo: Um dos principais entraves à utilização de bioinseticidas à base de Bacillus thuringiensis (Bt) é a baixa persistência em campo que resulta em reaplicações para garantir o controle satisfatório da praga aumentando o custo de controle. Desta forma, o objetivo dessa pesquisa é avaliar a persistência de três Bt bioinseticidas no campo utilizando meia dose, dose recomendada e dobro da dose recomendada por duas safras de milho. Cada dose será aplicada em 45 plantas de milho (distribuídas em três repetições) no estágio de crescimento v3-v4. Três plantas serão escolhidas de forma aleatória em cada repetição e em cada planta serão avaliadas seis folhas na parte superior (sem sombreamento e orientação semelhantes). Dois discos foliares (2 cm de diâmetro) serão retirados com vazador metálico em vários intervalos entre 3 e 72 horas após a aplicação dos tratamentos. Na testemunha as folhas serão destacadas da planta e acondicionadas em laboratório em câmara climatizada (escuro) onde serão retirados os discos foliares conforme descrito anteriormente. Os discos foliares (pares) amostrados em cada folha e em cada período serão imersos em água destilada em laboratório, agitados e submetidos a choque térmico. Posteriormente, uma alíquota de 5µL da suspensão será aplicada em 5 pontos de uma placa de Petri com meio de cultura. Após 48 horas será avaliado o numero de esporos viáveis e os dados serão submetidos à análise de variância (ANOVA) e as médias serão comparadas pelo Teste de Tukey a 5%. A meia vida dos esporos viáveis será calculada de acordo com Pinnock et al. (1971) e para comparação dos p será utilizado o método de sobreposição dos intervalos de confiança (P = 0,05).
Investigação dos fatores que potencialmente afetam a suscetibilidade de populações nativas de Plutella xylostella (L.) (Lepidoptera: Plutellidae) a toxinas Cry de Bacillus Thuringiensis
Resumo: Plutella xylostella (L.) (Lepidoptera: Plutellidae) é a praga mais importante de crucíferas em todo o mundo e tanto inseticidas sintéticos e biológicos são utilizados no seu controle. Os biopesticidas mais comuns utilizados para controlar P. xylostella são baseados na bactéria entomopatogênica Bacillus thuringiensis (Bt), mas existem relatos de variações na suscetibilidade a Bt entre diferentes populações de P. xylostella e elevados níveis de resistência no campo e laboratório. Recentemente, pesquisadores têm destacado que a composição da flora do intestino médio pode afetar a suscetibilidade de insetos ao Bt e algumas dúvidas sobre o modo de ação desta bactéria surgiram devido ao novo modelo proposto para a interação inseto x Bt, possivelmente envolvendo o gene ABCC2 como transportador da toxina nas microvilosidades apicais das células do intestino médio do inseto. O objetivo desta pesquisa é obter informações sobre esses fatores recentemente identificados que podem afetar a suscetibilidade dos insetos ao Bt (bactérias do intestino médio e que o transportador ABCC2) e investigar possíveis correlações entre estes, outros parâmetros fisiológicos, e a susceptibilidade de lagartas de cinco populações brasileiras de P. xylostella a três toxinas Bt (Cry1Ac, Cry1Ie Cry2Aa e), que possuem diferentes receptores no intestino médio deste inseto.
Prospecção de Bacillus thuringiensis Berliner em amostras de solos e sua caracterização molecular
Resumo: O isolamento de micro-organismos entomopatogênicos é uma das principais etapas na formulação de bioinseticidas, que possuem grande potencial para substituir e/ou minimizar o uso de agrotóxicos na agricultura, reduzindo o impacto da atividade agrícola sobre o meio ambiente. O processo de isolamento abrange a seleção do substrato que será utilizado, a separação dos micro-organismos nas amostras coletadas, a caracterização morfológica e/ou molecular do material selecionado e, finalmente, o acondicionamento do material obtido, para fins de pesquisa básica e/ou aplicada. O presente estudo tem como objetivo obter isolados da bactéria entomopatogênica Bacillus thuringiensis Berliner a partir de amostras de solos e caracterizar estes isolados utilizando técnica de PCR, o que servirá para predizer a atividade inseticida dos isolados, direcionando os futuros testes de patogenicidade e virulência para grupos e/ou ordens específicas de pragas.
Prospecção de fungos entomopatogênicos para o manejo de Sitophilus oryzae e Sitophilus zeamays
Resumo: Sitophilus zeamays e Sitophilus oryzae são curculionídeos chave em grãos armazenados, pois são altamente polífagos, tem capacidade de atacar a cultura no campo e no armazém e tem grande capacidade reprodutiva. Devido a sua importância os agricultores utilizam agrotóxicos altamente agressivos para o seu controle. Estes produtos não são somente agressivos para a praga, mas também para o meio ambiente podendo ser maléficos ao homem. O controle biológico de pragas é uma alternativa viável ao uso de agrotóxicos e muitas vezes, permite que estes produtos nocivos sejam substituídos por agentes naturais de igual eficácia sem efeitos secundários prejudiciais. Este projeto tem por objetivo selecionar isolados dos fungos entomopatogênicos Beauveria bassiana, Metarhizium anisopliae e Isaria fumosorosea em testes de patogenicidade e virulência para obter informações sobre o potencial destes no manejo de S. oryzae e S. zeamays.
Isolamento de microrganismos entomopatogênicos visando ao controle biológico de artrópodes-praga
Resumo: O isolamento de microrganismos entomopatogênicos é uma das principais etapas da formulação de bioinseticidas, com potencial para substituir e/ou minimizar o uso de agrotóxicos na agricultura. Este processo de isolamento abrange a seleção do substrato a ser utilizado, escolha do processo para isolamento e separação dos microrganismos presentes nas amostras, caracterização morfológica do material selecionado e, finalmente, o acondicionamento do material obtido. Este projeto tem como objetivo o isolamento de fungos entomopatogênicos (principalmente Metarhizium anisopliae, Lecanicillium lecanii e Beauveria bassiana) e da bactéria entomopatogência Bacillus thuringiensis a partir de diversos substratos coletados em diversas regiões do Estado de São Paulo. Esta coleção de entomopatógenos servirá com base de sustentação para pesquisa básica e aplicada no controle microbiano de insetos e ácaros pragas de diversas culturas no Estado de São Paulo.
Plutella xylostella: variabilidade populacional e suscetibilidade à Beauveria bassiana e nematóides entomopatogênicos
Resumo: O cultivo intensivo de brássicas favorece o aparecimento de pragas como a traça-das-crucíferas (Plutella xylostella) cujos danos podem comprometer seriamente a produção sendo comum o uso de agrotóxicos para minimizar as perdas. Apesar da importância econômica desta espécie são escassos os estudos sobre a estrutura genética de populações, porém existem indícios que variações entre populações pode ser um fator determinante para elaboração de estratégias de manejo desta praga. Considerando estes fatores, com auxílio do ISSR-PCR quatro populações brasileiras de P. xylostella serão caracterizadas molecularmente e sua suscetibilidade a isolados de Beauveria bassiana e nematóides entomopatogênicos será avaliada em bioensaios laboratoriais com lagartas de segundo instar. Além da mortalidade serão mensurados o consumo foliar e os efeitos subletais das diferentes táticas de controle. Com os resultados espera-se determinar se a variabilidade populacional da traça-das-crucíferas afeta a eficiência das táticas de controle. Este estudo fornecerá informações importantes sobre o grau de isolamento entre as populações e seu impacto na elaboração de estratégias de manejo da traça-das-crucíferas.