O mosquito Aedes (Stegomyia) aegypti Linnaeus, 1762 é o principal vetor do vírus do dengue sorotipo 1-4 (DEN 1-4) e da febre amarela. Por não haver vacina disponível, a redução da transmissão da dengue só pode ser alcançada mediante o controle do vetor. Entre as medidas de controle, os órgãos responsáveis utilizam-se de compostos químicos, principalmente organofosforados. Além disso, devido ao grande incomodo causado pelo Aedes, a população faz uso de inseticidas domésticos, a base de piretróides, na tentativa de eliminar e ou repelir o mosquito. As repetidas aplicações destes inseticidas e seu uso contínuo possibilitam o desenvolvimento de resistência em populações de mosquitos, processo resultante do efeito seletivo de exposição a dosagens que matam os indivíduos suscetíveis, sobrevivendo os resistentes, que transferem essa capacidade a seus descendentes. Dentre os mecanismos de resistência, a redução da sensibilidade do sítio alvo é dada por mutações pontuais no sitio de ação dos inseticidas. Tais mutações podem levar a uma substituição de aminoácidos na molécula alvo e a uma diminuição da afinidade do inseticida com essa molécula. No caso dos piretróides a mudança estrutural na molécula formadora do canal de sódio (Nav), sítio alvo deste inseticida, é a causa da resistência tipo knockdown resistence (kdr), um mecanismo de resistência bastante conhecido. Em Aedes aegypti, a associação entre a presença da mutação V1016I e o fenótipo de resistência a piretróide já foi verificada em algumas regiões Brasileiras, utilizando primers alelo-específicos. A mutação I1011M também está associada à resistência a piretróides e já foi descrita no Brasil. O objetivo deste estudo foi determinar a frequência destas mutações que levam às substituições V1016I e I1011M no AaNav de populações de Aedes aegypti no estado de São Paulo e avaliar a evolução desta frequência no período de dez anos. Para isso, indivíduos coletados em 2001 e 2011 tiveram o DNA extraído e primers alelo específicos foram utilizados para a realização de PCR a fim de verificar a presença da mutação. Houve um aumento significativo do alelo 1016 Ile nas populações estudadas, comparando-se os anos 2001 e 2011. Entretanto para o alelo 1011 Met, somente a população de Santos apresentou essa diferença significativa. Este aumento na frequência destas mutações pode ter sido ocasionado pela utilização de inseticidas domésticos à base de piretróides, uma vez que os órgãos de controle interromperam a utilização desses compostos / The mosquito Aedes (Stegomyia) aegypti Linnaeus, 1762 is the main vector of the virus dengue serotypes 1-4 (DEN 1-4) and the yellow fever virus. As there is not vaccine available, the reduction of the transmission of dengue can only be achieved by controlling the vector. Among the control measures, the responsible agencies use chemical compounds, organophosphate mainly. Furthermore, due to the big nuisance caused by Aedes, the population makes use of domestic insecticide, pyrethroids based, trying to eliminate or repel the mosquito. The repeated applications of these insecticides and the continuous use of them enable the resistance development in the mosquitoes population. This process is the result of selective effect of exposure to dosages that can kill the susceptible individuals, and then the surviving individuals transfer these characteristics to their descendents. Among the mechanism of resistance, the reduction of sensibility of the target site is given by punctual mutation (SNIP) in the action site of the insecticides. This mutation can lead to a substitution of amino acids in the target molecule and a reduction of affinity of the insecticide with this molecule. In the case of pyrethroids, the structural change in the forming molecule of the sodium channel (Nav), target site of this insecticide, is the cause of knockdown resistence (kdr) type. In Aedes aegypti, the association between the presence of the mutation V1016I and the pyrethroid resistance phenotype has been previously verified in many Brazilian regions, using Allele Specific primers The mutation I1011M is also associated with the pyrethroids resistance and it has been described in Brazil. The objective of the this study was to determine the frequency of the mutations that leads to the substitutions V1016I e I1011M in AaNav of the Aedes aegypti population in the state of Sao Paulo and to evaluate the evolution of this frequency in the period of ten years. Therefore, collected individuals in 2001 and 2011 had their DNA extracted and specific primers were used for PCR, in order to verify the presence of the mutation. There was a significant raise of allele 1016 Ile in the studied population, comparing the years 2001 and 2011. Nevertheless for allele 1011 Met, only the population of Santos showed this significant difference. This raise in the frequency of these mutations may have been caused by the utilization of domestic insecticides pyrethroid based, whereas the control agencies interrupted the utilization of this compost

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2017-04-19T11:06:18Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 594922 bytes, checksum: 31aa9d40b1b286e2bf1174ef2d55e775 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-19T11:06:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 594922 bytes, checksum: 31aa9d40b1b286e2bf1174ef2d55e775 (MD5) Previous issue date: 2005-02-10 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Diferenças na taxa respiratória e morfologia do corpo gorduroso foram investigadas em populações resistentes e susceptível de Sitophilus zeamais. Os resultados do estudo de citomorfologia do corpo gorduroso e taxa respiratória mostraram que existe relação entre produção de CO2, área de trofócitos e massa corporal, independente do sexo e população. Também existe relação entre a citomorfologia do corpo gorduroso e resistência a inseticidas através de incremento no acúmulo de reservas disponíveis para a resistência a inseticidas. A capacidade de acúmulo de reservas energéticas e mobilização destas, possivelmente compensam o custo de energia associado à resistência a inseticidas na população resistente de Jacarezinho, já que esta não apresenta custo fisiológico associado à resistência. O mesmo não acontece com a população resistente de Juíz de Fora. O segundo estudo desta tese objetivou determinar a existência de assimetria flutuante (AF) nas populações de Sitophilus zeamais, e a relação entre AF e resistência a inseticidas e suas conseqüências potenciais. Os resultados mostram que as populações resistentes a inseticidas possuem valores menores de AF com relação à população susceptível. A população resistente de Jacarezinho apresentou o menor valor de AF. Esta população parece apresentar maior capacidade adaptativa por não apresentar custo fisiológico associado à resistência. Os resultados também mostram que fêmeas das populações de Sete Lagoas e Jacarezinho parecem usar AF como parâmetro para seleção sexual. Por fim, a pressão de seleção exercida pela aplicação de inseticidas possivelmente promoveu na população de Jacarezinho a fixação de genes modificadores de performance adaptativa, revertendo a desvantagem adaptativa. / Differences in respiration rate and fat body morphology were investigated in insecticide susceptible and resistant populations of Sitophilus zeamais. The results of fat body citomorphology and respiration rate showed that there is a relationship between Co2 production, area of trophocytes and body mass, regardless of sex and population. There is also a relationship between fat body citomorphology and insecticide resistance through the accumulation of energy reserves for insecticide resistance. The hability to store and mobilize energy reserves probably compensates the energy cost associated with the insecticide resistance of the Jacarezinho population, which did not show physiological cost associated with the resistance. This does not take place for the population from Juiz de Fora. The second study of the present thesis aimed to determine the fluctuating assimetry (FA) in the populations of Sitophilus zeamais, and the relationship between FA and insecticide resistance with its likely consequences. The results showed that the insecticide resistant populations have lower levels of FA compared with the susceptible population. The resistant population from Jacarezinho showed the lowest FA values. This population seems better adapted for not showing physiological costs associated with insecticide resistance. The results also showed that females from Sete Lagoas and Jacarezinho may use FA as a parameter for sexual selection. It seems that the selection pressure imposed upon the insects from Jacarezinho by the intense insecticide application for a long period of time probably favored the fixation of fitness modifier genes in this population mitigating the adaptative advantage usually associated with insecticide resistance.

Made available in DSpace on 2015-10-21T12:19:25Z (GMT). No. of bitstreams: 2 gabriela_garcia_ioc_mest_2012.pdf: 5953983 bytes, checksum: 9330fc410b9489226898cb3a6791b904 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2015-05-21 / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / A utilização de inseticidas neurotóxicos contra insetos vetores ainda tem um papel crucial nos programas de controle de doenças. No Brasil é uma estratégia importante no controle do vetor da dengue, o Aedes aegypti. O principal larvicida utilizado para este fim em ca mpo tem sido o organofosforado (OP) temephos, desde 1967, com utilização intensificada a partir da epidemia de 1986. Em função do diagnóstico de resistência em diversas populações brasileiras a este OP, atualmente se encontra em andamento a substituição pelo inibidor de síntese de quitina (ISQ) diflubenzuron. Para o controle da fase adulta dos mosquitos, os inseticidas mais utilizados atualmente pertencem à classe dos piretróides (PI). Contamos no país com a Rede Nacional de Monitoramento da Resistência de Aedes aegypti a Inseticidas (MoReNAa), com metodologias consolidadas para a avaliação da resistência e de seus mecanismos em populações do vetor de dengue. No presente estudo, essas metodologias foram empregadas para avaliar ao longo de um ano, em quatro localidades do Brasil, de quatro regiões distintas, a resistência aos inseticidas citados anteriormente. Identificamos alterações de susceptibilidade ao larvicida temephos em todas as populações participantes do estudo; entretanto, observamos, em todos os casos, tendência de queda da razão de resistência ao longo do estudo, que atribuímos à interrupção do uso deste composto em campo Em relação ao outro larvicida investigado, o diflubenzuron, foram constatadas razões de resistência baixas para todas as populações, em todos os momentos, provavelmente em função da sua recente incorporação no âmbito do controle químico no país. Ressaltamos no entanto a importância de avaliações deste ISQ mediante simulados de campo para uma melhor compreensão sobre o significado funcional das razões de resistência encontradas neste estudo, e seu impacto no controle efetuado em campo no país. Já para o adulticida investigado, a deltametrina (PI), observamos uma resistência disseminada no país, sendo extremamente elevada em três das quatro populações estudadas. Os resultados indicam uso público indiscriminado de inseticidas em uma das localidades e sugerem correlação entre a resistência a PI e a utilização doméstica deste inseticida, o que chama atenção para a necessidade de adoção de medidas de conscientização do uso deste tipo de ferramenta pela sociedade. Após a quantificação da resistência a estes três inseticidas, partimos para a investigação dos mecanismos responsáveis, analisando a resistência metabólica \2013 derivada de alterações nas atividades de enzimas que detoxificam estes compostos \2013 por meio de ensaios bioquímicos e a resistência por alteração no sítio alvo \2013 derivada de modificações estruturais nas moléculas alvo dos inseticidas - por meio de ensaios bioquímicos e moleculares Foram diagnosticadas principalmente alterações na atividade de duas enzimas na fase adulta das quatro populações, GST e PNPA. Estas enzimas já haviam sido relacionadas à resistência a PI anteriormente. Na fase de larvas, não foi possível estabelecer qualquer correlação diagnóstica com a resistência a temephos ou diflubenzuron: alterações na atividade das enzimas variaram entre as populações estudadas. De maneira geral, verificamos tendência de queda na atividade de PNPA em Duque de Caxias, de MFO em Parnamirim e das Esterases ALFA e BETA em Campo Grande . Em relação aos ensaios moleculares, diagnosticamos três diferentes mutações no canal de sódio das populações avaliadas (nas posições 1011, 1016, 1534). Destas, duas mutações (1016 e 1534) foram correlacionadas com a elevada resistência a PIs neste estudo. Este trabalho possibilitou uma melhor compreensão sobre a dinâmica da resistência a inseticidas no país. Esperamos, desta forma, contribuir para o manejo do controle químico de Ae. aegypti, auxiliando a recomendação de inseticidas, tanto para larvas quanto para adultos, de uma forma eficiente e racional / The utilization of neurotoxic insecticides against insect vectors has a crucial role in disease control programs. In Bra zil it is an important strategy against the dengue vector, Aedes aegypti . Since 1967 the main larvicide used in the field has been the organophosphate (OP) temephos, with a strong utilization after the dengue epidemy in 1986. Due to OP resistance of seve ral Brazilian vector populations, nowadays it’s substitution by the chitin synthesis inhibitor (CSI) diflubenzuron is in progress. Pyrethroids (PI) are the most widely used insecticides in the control of adult mosquitoes. In Brazil the National Network f or Aedes aegypti Insecticide Resistance Monitoring (MoReNAa) relies on consolidated methodologies for assessing resistance and the underlying its mechanisms in populations of the dengue vector. In the present study, we employed these methodologies to eval uate resistance to the above mentioned insecticides of four municipalities, belonging to four Brazilian regions , during one year. We identified changes in the susceptibility levels to the larvicide temephos in all populations considered in the study. How ever , there was a tendency of temephos resistance ratio decrease throughout the period of evaluation, probably due to the interruption of the use of this compound in the field. Diflubenzuron, the other larvicide investigated, elicited low resistance ratio s in all populations considered, and this was attributed to its recent incorporation as a chemical control tool in the country. However, we emphasize the importance of field simulated assays with this CSI in order to better understand the significance of the resistance values found and their impact on vector control. For the adulticide investigated, deltamethrin (PI), we observed widespread resistance all over the country . Resistance levels were particularly high in three out of the four investigated pop ulations. Our results point to an indiscriminate public use of PI in one municipality and suggest correlation between PI resistance and the intense domestic use of this class of insecticides. This calls attention to the need of adopting measures to raise society awareness to the limitations of this kind of tools. After resistance quantification to these three insecticides, we investigated the mechanisms potentially involved by analyzing both metabolic resistance - derived from changes in the activity of detoxifying enzymes - and resistance by altered target site - derived from structural modifications in the insecticide target molecules. Biochemical and molecular assays were employed. GST and PNPA were the main enzymes altered, and this was observed in adult specimens of all populations. These enzymes have been previously associated with PI resistance. In the larval stage, no diagnostic correlation between enzymes activity and temephos or diflubenzuron resistance could be established , enzymatic alterat ions varying among the evaluated populations . In general, we detected tendency of decrease in the PNPA activity at Duque de Caixas, MFO at Parnamirin and ALFA and BETA Esterases at Campo Grande. Regarding the molecular assays, it was possible to identify three different mutations in the sodium channel, the PI target site (at positions 1011, 1016 and 1534). Of these, two mutations (1016 and 1534) were correlated to high resistance levels to PIs. This study contributed to a better understanding of the dyn amics of insecticide resistance in Brazil. We expect to have been contributed to the management of Ae. aegypti chemical control, support ing the recommendation of efficient and rational usage of insecticides for both larvae and adults

O mosquito Aedes (Stegomyia) aegypti Linnaeus, 1762 é o principal vetor do vírus do dengue sorotipo 1-4 (DEN 1-4) e da febre amarela. Por não haver vacina disponível, a redução da transmissão da dengue só pode ser alcançada mediante o controle do vetor. Entre as medidas de controle, os órgãos responsáveis utilizam-se de compostos químicos, principalmente organofosforados. Além disso, devido ao grande incomodo causado pelo Aedes, a população faz uso de inseticidas domésticos, a base de piretróides, na tentativa de eliminar e ou repelir o mosquito. As repetidas aplicações destes inseticidas e seu uso contínuo possibilitam o desenvolvimento de resistência em populações de mosquitos, processo resultante do efeito seletivo de exposição a dosagens que matam os indivíduos suscetíveis, sobrevivendo os resistentes, que transferem essa capacidade a seus descendentes. Dentre os mecanismos de resistência, a redução da sensibilidade do sítio alvo é dada por mutações pontuais no sitio de ação dos inseticidas. Tais mutações podem levar a uma substituição de aminoácidos na molécula alvo e a uma diminuição da afinidade do inseticida com essa molécula. No caso dos piretróides a mudança estrutural na molécula formadora do canal de sódio (Nav), sítio alvo deste inseticida, é a causa da resistência tipo knockdown resistence (kdr), um mecanismo de resistência bastante conhecido. Em Aedes aegypti, a associação entre a presença da mutação V1016I e o fenótipo de resistência a piretróide já foi verificada em algumas regiões Brasileiras, utilizando primers alelo-específicos. A mutação I1011M também está associada à resistência a piretróides e já foi descrita no Brasil. O objetivo deste estudo foi determinar a frequência destas mutações que levam às substituições V1016I e I1011M no AaNav de populações de Aedes aegypti no estado de São Paulo e avaliar a evolução desta frequência no período de dez anos. Para isso, indivíduos coletados em 2001 e 2011 tiveram o DNA extraído e primers alelo específicos foram utilizados para a realização de PCR a fim de verificar a presença da mutação. Houve um aumento significativo do alelo 1016 Ile nas populações estudadas, comparando-se os anos 2001 e 2011. Entretanto para o alelo 1011 Met, somente a população de Santos apresentou essa diferença significativa. Este aumento na frequência destas mutações pode ter sido ocasionado pela utilização de inseticidas domésticos à base de piretróides, uma vez que os órgãos de controle interromperam a utilização desses compostos / The mosquito Aedes (Stegomyia) aegypti Linnaeus, 1762 is the main vector of the virus dengue serotypes 1-4 (DEN 1-4) and the yellow fever virus. As there is not vaccine available, the reduction of the transmission of dengue can only be achieved by controlling the vector. Among the control measures, the responsible agencies use chemical compounds, organophosphate mainly. Furthermore, due to the big nuisance caused by Aedes, the population makes use of domestic insecticide, pyrethroids based, trying to eliminate or repel the mosquito. The repeated applications of these insecticides and the continuous use of them enable the resistance development in the mosquitoes population. This process is the result of selective effect of exposure to dosages that can kill the susceptible individuals, and then the surviving individuals transfer these characteristics to their descendents. Among the mechanism of resistance, the reduction of sensibility of the target site is given by punctual mutation (SNIP) in the action site of the insecticides. This mutation can lead to a substitution of amino acids in the target molecule and a reduction of affinity of the insecticide with this molecule. In the case of pyrethroids, the structural change in the forming molecule of the sodium channel (Nav), target site of this insecticide, is the cause of knockdown resistence (kdr) type. In Aedes aegypti, the association between the presence of the mutation V1016I and the pyrethroid resistance phenotype has been previously verified in many Brazilian regions, using Allele Specific primers The mutation I1011M is also associated with the pyrethroids resistance and it has been described in Brazil. The objective of the this study was to determine the frequency of the mutations that leads to the substitutions V1016I e I1011M in AaNav of the Aedes aegypti population in the state of Sao Paulo and to evaluate the evolution of this frequency in the period of ten years. Therefore, collected individuals in 2001 and 2011 had their DNA extracted and specific primers were used for PCR, in order to verify the presence of the mutation. There was a significant raise of allele 1016 Ile in the studied population, comparing the years 2001 and 2011. Nevertheless for allele 1011 Met, only the population of Santos showed this significant difference. This raise in the frequency of these mutations may have been caused by the utilization of domestic insecticides pyrethroid based, whereas the control agencies interrupted the utilization of this compost

Helicoverpa armigera (Hübner) was officially reported in Brazil in 2013 causing serious damage to several crops, especially soybean and cotton crops. Because of this severe damage and also because H. armigera is more tolerant to insecticides in compare to other lepidopteran pests in Brazil, there was a significant increase of selection pressure with insecticides in the field. Many cases of insecticide resistance, especially to pyrethroids, have been reported in some countries of the Old World. The main objective of the present study was to characterize the susceptibility of H. armigera and to investigate the mechanisms of its resistance to pyrethroids and indoxacarb in Brazilian populations. Mortality of H. armigera populations was less than 50% when treated with the highest dose of 10 μg a.i./3rd-instar larva of fenvalerate and deltamethrin. Field populations of H. armigera monitored from 2013 to 2016 growing seasons showed mean mortalities of 10 to 40% at the diagnostic dose of 10 μg a.i./3rd-instar larva. The resistance ratio to pyrethroid was 780-fold. The frequency of the chimeric P450 CYP337B3 gene was above 0.95 in all 33 populations screened. The genetic basis of H. armigera resistance to pyrethroids was also investigated. The dominance degree varied from 0.66 to 0.92, i.e., incompletely to completely dominant, and resistance was characterized as autosomal and polygenic. Possible mutations in the sodium channel were investigated, as well as the expression of other P450 genes via RT-qPCR. Two non-synonymous mutations, V937G and Q960H were found, and the genes CYP6AB10, CYP301A, CYP4S13 and CYP321A5 were up-regulated in the Brazilian pyrethroid-resistant strain compared to the susceptible strain. The susceptibility of H. armigera populations to indoxacarb was characterized with a diet overlay bioassay in 3rd-instar larvae. LC50 values ranged from 0.22 (0.16-0.28) μg a.i./cm2 to 0.57 (0.41-0.82) μg a.i./cm2, varying 2.6-fold. The populations were monitored through the 2013-2017 growing seasons, with the diagnostic dose of 6.1 μg a.i./cm2; during the period, the susceptibility to indoxacarb decreased. An indoxacarb-resistant strain was selected under laboratory conditions and showed a resistance ratio of 297.5-fold. These results will contribute to decision-making and implementation of insect resistance-management (IRM) programs in Brazil and other recently invaded countries in Brazil. / Helicoverpa armigera (Hübner) foi reportada oficialmente no Brasil em 2013, ano em que causou grandes perdas em lavouras de soja e algodão no país. Devido ao ataque severo de H. armigera e por ser mais tolerante do que as demais pragas que ocorriam no Brasil, houve um aumento significativo da pressão de seleção com inseticidas no campo. Inúmeros casos de resistência desta praga a inseticidas do grupo dos piretroides já havia sido reportado em alguns países do Velho Mundo. Dentro desse contexto o objetivo desse trabalho foi caracterizar a suscetibilidade e investigar possíveis mecanismos de resistência a piretroides bem como indoxacarb no Brasil. A mortalidade das populações de H. armigera foi menor do que 50 % quando tratadas com a dose máxima de 10 μg i.a./lagarta de 3º instar para fenvalerato e deltametrina. As populações de campo de H. armigera monitoradas entre os anos de 2013 a 2016 na dose diagnóstica de 10 μg i.a./lagarta de 3º instar apresentaram mortalidade de 10 a 40%. A frequência do gene P450 CYP337B3 foi maior do que 0,95 em 33 populações testada. Além disso, as bases genéticas da resistência de H. armigera a piretroides foram investigadas e a razão de resistência com a linhagem suscetível foi de 780 vezes. O grau de dominância variou de 0,66 a 0,92, incompletamente e completamente dominante e a resistência foi caracterizada como autossômica e poligênica. Adicionalmente investigou-se a presença de possíveis mutações no canal de sódio bem como a expressão de outros genes P450 em uma linhagem resistente a piretroides. Foi possível detectar duas mutações não-sinonímias V937G, e Q960H no canal de sódio e os genes CYP6AB10, CYP301A, CYP4S13 e CYP321A5 foram super expressos na linhagem resistente. A suscetibilidade de populações de H. armigera para o inseticida indoxacarb foi caracterizada a partir de bioensaios de ingestão com lagartas de 3° instar. Os valores de CL50 variaram de 0,22 (0,16 - 0,28) μg i.a./cm2 até 0,57 (0,41 - 0,82) μg i.a./cm2 variando em 2,6 vezes. As populações foram monitoradas ao longo das safras agrícolas entre 2013 e 2017 com a concentração diagnóstica de 6,1 μg i.a./cm2 e observou-se uma diminuição na suscetibilidade da praga a indoxacarb. Uma linhagem resistente a indoxacarb foi selecionada em laboratório e comparada com uma linhagem suscetível de referência, apresentando uma razão de resistência de 297,5 vezes. Os resultados obtidos são extremamente importantes e poderão contribuir na tomada de decisões bem como na implementação de programas de manejo da resistência de insetos (MRI) no Brasil.