Evolução e mecanismos moleculares da resistência de Spodoptera frugiperda (J.E. Smith, 1797) (Lepidoptera: Noctuidae) a teflubenzuron

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Amaral, Fernando Semmelroth de Assunção e
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Fall armyworm; Genômica; Genomics; Lagarta-do-cartucho; Manejo da resistência; Mecanismos de resistência; Monitoramento; Monitoring; Resistance management; Resistance mechanisms; Teflubenzuron; Transcriptome; Transcritoma
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11146/tde-10102023-094847/

A lagarta-do-cartucho, Spodoptera frugiperda (J.E. Smith, 1797) (Lepidoptera: Noctuidae), é uma praga de importância mundial e de difícil controle, devido à sua alta capacidade adaptativa. Recentemente, a resistência de S. frugiperda ao inseticida teflubenzuron foi caracterizada no Brasil. Não foram detectadas mutações nas enzimas quitina sintases e alguns polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs) foram idenficados. Até o momento, os mecanismos moleculares de resistência de S. frugiperda a teflubenzuron ainda não foram completamentemte elucidados. Portanto, os objetivos desta pesquisa foram i) compreender a evolução da resistência de S. frugiperda a teflubenzuron em condições de campo no Brasil, e ii) avaliar os mecanismos moleculares associados a esta resistência por meio do sequenciamento do DNA e RNA de linhagens de S. frugiperda obtidas por cruzamentos controlados para otimizar a segregação dos alelos associados à resistência. Para compreender a evolução da resistência de S. frugiperda a teflubenzuron, foi realizado o monitoramento da suscetibilidade a teflubenzuron em mais de 200 populações de S. frugiperda coletadas nas principais regiões produtoras de milho no Brasil de 2004 a 2020. A concentração diagnóstica de 10 g.ml-1 de teflubenzuron foi definida para o monitoramento da suscetibilidade mediante bioensaios de contaminação superficial da dieta. Foram verificadas reduções significativas na suscetibilidade a teflubenzuron, de acordo com a localidade e no decorrer do tempo, em todas as populações de S. frugiperda avaliadas, com sobrevivência larval na concentração diagnóstica variando entre <5% em 2004 até 80% em 2020. Para entender os mecanismos moleculares da resistência a teflubenzuron, os sequenciamentos do DNA e RNA de linhagens de S. frugiperda foram realizados para uma linhagem suscetível (Sf-ss) e uma resistente a teflubenzuron (Tef-rr) e mais duas linhagens provenientes de cruzamentos controlados. Estes cruzamentos foram realizados autocruzando as linhagens Tef-rr e Sf-ss por 8 gerações para alta recombinação; após essas gerações parte dos indivíduos foi selecionada com uma concentração discriminatória (Tef-sel), enquanto o restante dos indivíduos não sofreu seleção (Tef-unsel). Com relação aos mecanismos moleculares envolvidos na resistência de S. frugiperda a teflubenzuron, foram verificadas mutações de SNPs em genes associados com a desintoxicação, com proteínas cuticulares e genes responsáveis por regulação gênica. No total foram obtidas 3.543 SNPs, entre os quais 89 representavam enzimas associadas com processos de desintoxicação, 26 representavam genes associados a cutícula, além de mutações associadas com regulação gênica. O estudo de genômica funcional, por meio do sequenciamento do cDNA, apresentou a participação principal de enzimas associadas com desintoxicação, degradação de quitina e proteínas cuticulares. Foram observados um total de 3413 genes diferencialmente expressos entre Sf-ss e Tef-sel, 3562 genes diferencialmente expressos entre Sf-ss e Tef-unsel e apenas um gene diferencialmente expresso entre Tef-sel e Tef-unsel. Dentre estes genes, se detacaram os que codificam enzimas envolvidas na desintoxicação de inseticidas, incluindo monooxigenases citocromo P450 (CYP), esterases (EST), glutationa S-transferases (GST), UDP- glucuronosiltransferases (UGT), enzimas associadas com a degradação de quitina e proteínas associadas a cutícula. No presente estudo foi possível demonstrar a evolução da resistência a campo de S. frugiperda a teflubenzuron no Brasil, além de contribuir para uma maior compreensão dos mecanismos moleculares associados a esta resistência.