A first-of-its-kind, proof-of-concept drug screen with implications for two unmet medical needs. / The actin-bundling protein fascin is a key mediator of tumor invasion and metastasis and its activity drives filopodia formation, cell-shape changes and cell migration. Small-molecule inhibitors of fascin block tumor metastasis in animal models. Conversely, fascin deficiency might underlie the pathogenesis of some developmental brain disorders. To identify fascin-pathway modulators we devised a cell-based assay for fascin function and used it in a bidirectional drug screen. The screen utilized cultured fascin-deficient mutant Drosophila neurons, whose neurite arbors manifest the 'filagree' phenotype. Taking a repurposing approach, we screened a library of 1040 known compounds, many of them FDA-approved drugs, for filagree modifiers. Based on scaffold distribution, molecular-fingerprint similarities, and chemical-space distribution, this library has high structural diversity, supporting its utility as a screening tool. We identified 34 fascin-pathway blockers (with potential anti-metastasis activity) and 48 fascin-pathway enhancers (with potential cognitive-enhancer activity). The structural diversity of the active compounds suggests multiple molecular targets. Comparisons of active and inactive compounds provided preliminary structure-activity relationship information. The screen also revealed diverse neurotoxic effects of other drugs, notably the 'beads-on-a-string' defect, which is induced solely by statins. Statin-induced neurotoxicity is enhanced by fascin deficiency. In summary, we provide evidence that primary neuron culture using a genetic model organism can be valuable for early-stage drug discovery and developmental neurotoxicity testing. Furthermore, we propose that, given an appropriate assay for target-pathway function, bidirectional screening for brain-development disorders and invasive cancers represents an efficient, multipurpose strategy for drug discovery.

Wolbachia é uma bactéria intracelular encontrada tanto nos tecidos somáticos quanto nos reprodutivos de diversas espécies de artrópodes e nematódeos. Estudos filogenéticos baseados nos genes 16S e ftsZ indicaram que o gênero Wolbachia congrega seis supergrupos taxonômicos (\"A\" a \"F\"). Infecções por Wolbachia têm sido associadas a diversas alterações na reprodução de seus hospedeiros, p. exemplo, a incompatibilidade citoplasmática (IC), partenogênese, feminização de machos genéticos e morte dos machos. A identificação das diferentes cepas da bactéria é mais precisa quando a análise por locos múltiplos (MLST) é aplicada. Infecção por Wolbachia foi descrita em diversas espécies de moscas-das-frutas da familia Tephritidae, Bactrocera ascita, Rhagoletis cerasi, Ceratitis capitata, nas quais a bactéria induz a incompatibilidade citoplasmática. No gênero Anastrepha, endêmico do Continente Americano, infecção por Wolbachia foi descrita em várias espécies pela análise do gene wsp, existindo também a indicação de que IC mediada por Wolbachia ocorra em duas espécies do grupo fraterculus. A ocorrência de IC aliada à sugestão do emprego da Wolbachia em programas de controle populacional das moscas-das-frutas, impõem a necessidade de uma caracterização mais precisa das diferentes cepas da Wolbachia. No presente trabalho foram amplificados e sequenciados fragmentos dos genes gatB, coxA, hcpA, ftsZ e fbpA, que integram a metodologia de MLST (\"Multiloci Sequence Typing\") e do gene wsp da Wolbachia. Foram analisadas amostras populacionais do complexo de espécies crípticas de Anastrepha fraterculus do Brasil e da Argentina, Peru, Equador, Colômbia, Guatemala e México, além de amostras de Anastrepha obliqua do Brasil. Todas as amostras estavam infectadas com Wolbachia do supergrupo \"A\". Para os cinco genes, foram encontrados haplótipos únicos e outros já descritos anteriormente, determinando, assim, os alelos de cada um presentes nas amostras. O conjunto de cinco alelos de cada amostra determinou a linhagem da bactéria que estava presente. Comparação entre as análises filogenéticas das sequências de cada um dos genes isoladamente, mostrou discordância nas relações entre os alelos e amostras populacionais. As sequências dos cinco genes concatenadas, com 2079 pb, foram analisadas tendo sido encontrados 20 linhagens, com distâncias variando de 0,001 a 0,058. A análise filogenética isolou as linhagens de Wolbachia obtidas das amostras de Anastrepha em clados distintos, demonstrando que diferentes linhagens estão presentes nesses hospedeiros e regiões geográficas. Mostrou, também, que pode ocorrer mais que uma cepa de Wolbachia em uma mesma amostra populacional. Uma das linhagens foi detectada em duas espécies do complexo fraterculus e é, também, a mais comumente encontrada (ST1) em diferentes organismos. As sequências do wsp tinham cerca de 500 pb, tendo sido encontradas 22 sequências distintas. O nível de variabilidade de nucleotídeos não é uniforme ao longo do gene, formando um padrão com quatro regiões hipervariáveis, \"HVRs\". As distâncias genéticas entre os haplótipos de wsp mostrou uma variação de 0,001 a 0,235. Foram observadas evidências de recombinação intragência entre os haplótipos do gene wsp. A análise filogenética também isolou os haplótipos de Wolbachia em clados distintos, porém, em contraste com o MLST, a árvore do gene wsp, não suporta os grupos monofiléticos gerados pelo MLST. Os resultados mostram que linhagens similares de Wolbachia estão disseminadas por vasta extensão do Continente Americano, além da presença de linhagens específicas em determinadas áreas geográficas. Análises de ovários e testículos de indivíduos infectados e não infectados (curados por tratamento térmico) de A. sp. 1 e de A. obliqua foram feitas para avaliar possíveis efeitos da Wolbachia nesses hospedeiros. A análise das preparações dos ovários, coradas pelo DAPI, não mostrou diferenças perceptíveis nesta análise morfológica entre fêmeas infectadas e não infectadas, de ambas as espécies. A produção de espermatozoides aumenta progressivamente durante alguns dias, após a emergência das imagos, e cai nos dias seguintes. A análise da produção de espermatozoides pelos machos infectados e pelos curados mostrou que as diferenças entre eles não foram significativas, em ambas as espécies de hospedeiros. Foram feitas estimativas da fecundidade de fêmeas infectadas e não infectadas, de ambas as espécies. Mostrou-se que fêmeas infectadas são mais fecundas que as não infectadas em A. sp.1, mas mostram fecundidade similar em A. obliqua. As taxas de eclosão de larvas foram também estimadas em cruzamentos intraespecíficos compatíveis (fêmeas infectadas ou não cruzadas com machos não infectados) e cruzamentos incompatíveis (fêmeas não infectadas cruzadas com machos infectados) de ambas as espécies. A fertilidade foi significativamente mais elevada entre os ovos produzidos pelas fêmeas infectadas, de ambas as espécies. Foi observado que machos infectados, em ambas as espécies, estão relacionados com os cruzamentos onde ocorreram as taxas mais altas de eclosão. Analisando os cruzamentos incompatíveis, foi demonstrada a presença de incompatibilidade citoplasmática (IC), como seria esperado pela atuação da Wolbachia. Foi mostrado um alto valor para os índices de IC em A. sp,1 (IC= 54,01%) e em A. obliqua (IC = 66,2%). Os resultados sugerem que podem existir relações mutualísticas insipientes da Wolbachia com suas espécies de Anastrepha hospedeiras / Wolbachia is an intracellular bacteria found in somatic and in the reproductive tissues of various arthropods and nematodes. Phylogenetic studies based on 16S and ftsZ genes indicated the existence of six Wolbachia taxonomic supergroups (\"A\" through \"F\"). Infection of Wolbachia have been linked to several changes in the reproduction of their hosts, like cytoplasmic incompatibility (CI), parthenogenesis, feminization of genetic males and male killing. T Wolbachia infection has been described in several species of fruit flies of the family Tephritidae, like Bactrocera ascita, Rhagoletis cerasi, Ceratitis capitata, in which the bacteria induces cytoplasmic incompatibility. In Anastrepha, endemic to the American Continent, Wolbachia infection has been described in several species by analysis of the wsp gene, and there is also indications that Wolbachia-mediated CI occurs in two species of the fraterculus group. The occurrence of CI coupled with the suggestion of the use of Wolbachia in population supression programs, impose the need for a more precise characterization of the different strains of Wolbachia. The identification of the different strains of the bacteria is most accurate when the methodology of multiple loci (MLST) is applied. In this study fragments of genes gatB, coxA, hcpA, ftsZ and fbpA, integrating the methodology MLST, and of wsp gene were amplified and sequenced. Population samples of the Anastrepha fraterculus.complex of cryptic species from Brasil, Argentina, Peru, Ecuador, Colombia, Guatemala and Mexico, and samples of A. oblique from Basil were analysed. All samples were infected with supergroup \"A\" Wolbachia. For each of the five MLST genes, unique as well already known haplotypes were found. Phylogenetic analyses of each gene isolated showed incongruences in the relationships among haplotypes and population samples. The concatenated sequences of the five genes, with 2079 bp, were analyzed and 20 haplotypes were found, with distances ranging from 0.001 to 0.058. Phylogenetic analysis of Wolbachia isolated haplotypes into distinct clades, demonstrating that different strains of Wolbachia were present in these hosts, and in distinct geographic areas. Hosts specific haplotypes were found as well as more than one strain of Wolbachia was found in given population samples. A haplotypes (ST1) was detected in two species of the complex and is also the most commonly found in different organisms. Twenty two different sequences of about 500 bp were found for the wsp gene. The level of nucleotide variability is not uniform along the gene, forming a pattern with four hypervariable regions, HVRs. Genetic distances between haplotypes showed a variation from 0.001 to 0.235. Phylogenetic analysis of the haplotypes also isolated Wolbachia into distinct clades, but in contrast to the MLST, the tree formed by wsp gene does not support the monophily of some groups. The data show that strains of Wolbachia are disseminated along the American Continent, and also that there are specific strains in determined geographic areas. Analyses of ovaries and testes from infected and non infected (cured by heat treatment) individuals of A. sp. 1 and A. obliqua were made in search of possible effects of Wolbachia on its hosts. Ovaries from infected and cured females of both species, stained by DAPI, showed no visible differences in this morphological analysis. The production of sperms increases during few days after ermergence and drops out later one. Analysis of infected and cured males showed that the production of sperms were not significant between them, for both the host species. Fecundity of infected females of A, sp.1 was significantly higher than that of cured females, but was similar in A. obliqua, Egg hatching was scored in compatible intraspecies crosses and also in incompatibles crosses, of both species. Fertility was significntly higher for infected females of both species. Infected males of both species were found associated to crosses in which the higher egg hatching was observed. Analyses of incompatible crosses showed that CI occurred at high rates in A. sp.1 (CI = 54.01%) and in A. obliqua (CI = 66.2%). The data suggest that an incipient mutualism may be present in the relationships of Wolbachia and its Anastrepha hosts

As moscas-das-frutas são pragas de importância quarentenária, entre as quais se destacam as espécies do gênero Anastrepha. Apesar de muito estudada, a taxonomia de alguns grupos do gênero ainda não está adequadamente resolvida. A correta identificação do grupo fraterculus exige prática/conhecimento e a utilização de uma série de técnicas. Assim, o presente estudo propõe testar a eficiência de duas técnicas na identificação de três espécies (A. fraterculus, A. obliqua e A. sororcula) e na identificação de espécimes de A. fraterculus em relação a três hospedeiros (goiaba, nêspera e pêssego). Foram testadas as técnicas de análises de imagens, pela primeira vez em moscas-das-frutas, e de morfometria (multivariada para os acúleos e geométrica para as asas). Pela análise de imagens, obtiveram-se acurácias bastante altas na identificação das espécies, tanto por meio das imagens de asas quanto dos acúleos, com médias de acerto de 87,8% e 90,6%, respectivamente. Em relação à associação de A. fraterculus com os hospedeiros, também foram obtidos resultados positivos com a análise de imagens (médias de 85,3% de acerto nas imagens de asas e de 88,3% nas imagens de acúleos). A morfometria geométrica das asas, utilizando 17 marcos, indicou diferenças na forma das asas dos indivíduos de cada espécie, separando-os com sucesso em grupos distintos. Em relação à associação de A. fraterculus com seus hospedeiros, os grupos formados não foram muito distintos, principalmente em relação aos indivíduos provenientes de pêssego. A análise de morfometria multivariada de sete medidas dos ápices dos acúleos, por meio da análise discriminante linear (ADL), também indicou diferenças entre as espécies, separando-as em três grupos. Por meio da análise de cluster (UPGMA), verificou-se que A. fraterculus e A. obliqua formam um grupo e A. sororcula fica isolada, indicando que as medidas que mais influenciaram o agrupamento das espécies, foram o comprimento da serra (L3 e L7). Na associação com hospedeiros, foram obtidos resultados positivos com a ADL, entretanto, não foi possível separar as populações de um mesmo hospedeiro por meio da UPGMA. As duas técnicas foram eficientes na separação das espécies e na associação de A. fraterculus com seus hospedeiros, mostrando que o fruto hospedeiro pode influenciar na coloração e forma da asa e no formato do acúleo nas três espécies do grupo fraterculus. / The fruit flies are pests of quarantine importance, among which stand out the genus Anastrepha. Despite of many study, the taxonomy of some groups of the genus is still not adequately resolved. The correct identification of fraterculus group requires practice/knowledge and the use of a number of techniques. Thus, this study proposes to test the efficiency of two techniques in the identification of three species (A. fraterculus, A. obliqua e A. sororcula) and in the identification of A. fraterculus specimens related to three hosts (guava, loquat and peach). Were tested the techniques of image analysis, for the fists time in fruit flies, and of morphometry (conventional for the aculeus and geometric for the wings). By image analysis, very high accuracies were obtained for species identification, both by the images of the wings and aculeus, with average accuracy of 87,8% and 90,6%, respectively. Regarding the association of A. fraterculus with the hosts, also were obtained positive results with image analysis (means of 85,3% of accuracy on images of wings and 88,3% on images of aculeus). The geometric morphometric of wings, using 17 landmarks, indicated differences in the wings shape of the individuals of each species, separating them into distinct groups successfully. Regarding the association of A. fraterculus with the hosts, the groups obtained were not very distinct, specially in relation to individuals from peach. The multivariate morphometric of seven measures of the aculeus tip, by linear discriminant analysis (LDA), also indicated differences in the species, separating them in three groups. By cluster analysis (UPGMA), was noted that A, fraterculus and A. obliqua form a group and A. soroscula is isolated, suggesting that the measures that most influenced the grouping of the species were the length of the serrate part (L3 and L7). In the host association, were obtained positives results with LDA, however, was not possible separate the populations of the same host by UPGMA. Both techniques were effectives in separating the species and in the association of A. fraterculus with their hosts, showing that the host fruit can influence in the color and shape of the wing and in the shape of the aculeus in the three species of the group fraterculus.

As moscas-das-frutas são pragas de importância quarentenária, entre as quais se destacam as espécies do gênero Anastrepha. Apesar de muito estudada, a taxonomia de alguns grupos do gênero ainda não está adequadamente resolvida. A correta identificação do grupo fraterculus exige prática/conhecimento e a utilização de uma série de técnicas. Assim, o presente estudo propõe testar a eficiência de duas técnicas na identificação de três espécies (A. fraterculus, A. obliqua e A. sororcula) e na identificação de espécimes de A. fraterculus em relação a três hospedeiros (goiaba, nêspera e pêssego). Foram testadas as técnicas de análises de imagens, pela primeira vez em moscas-das-frutas, e de morfometria (multivariada para os acúleos e geométrica para as asas). Pela análise de imagens, obtiveram-se acurácias bastante altas na identificação das espécies, tanto por meio das imagens de asas quanto dos acúleos, com médias de acerto de 87,8% e 90,6%, respectivamente. Em relação à associação de A. fraterculus com os hospedeiros, também foram obtidos resultados positivos com a análise de imagens (médias de 85,3% de acerto nas imagens de asas e de 88,3% nas imagens de acúleos). A morfometria geométrica das asas, utilizando 17 marcos, indicou diferenças na forma das asas dos indivíduos de cada espécie, separando-os com sucesso em grupos distintos. Em relação à associação de A. fraterculus com seus hospedeiros, os grupos formados não foram muito distintos, principalmente em relação aos indivíduos provenientes de pêssego. A análise de morfometria multivariada de sete medidas dos ápices dos acúleos, por meio da análise discriminante linear (ADL), também indicou diferenças entre as espécies, separando-as em três grupos. Por meio da análise de cluster (UPGMA), verificou-se que A. fraterculus e A. obliqua formam um grupo e A. sororcula fica isolada, indicando que as medidas que mais influenciaram o agrupamento das espécies, foram o comprimento da serra (L3 e L7). Na associação com hospedeiros, foram obtidos resultados positivos com a ADL, entretanto, não foi possível separar as populações de um mesmo hospedeiro por meio da UPGMA. As duas técnicas foram eficientes na separação das espécies e na associação de A. fraterculus com seus hospedeiros, mostrando que o fruto hospedeiro pode influenciar na coloração e forma da asa e no formato do acúleo nas três espécies do grupo fraterculus. / The fruit flies are pests of quarantine importance, among which stand out the genus Anastrepha. Despite of many study, the taxonomy of some groups of the genus is still not adequately resolved. The correct identification of fraterculus group requires practice/knowledge and the use of a number of techniques. Thus, this study proposes to test the efficiency of two techniques in the identification of three species (A. fraterculus, A. obliqua e A. sororcula) and in the identification of A. fraterculus specimens related to three hosts (guava, loquat and peach). Were tested the techniques of image analysis, for the fists time in fruit flies, and of morphometry (conventional for the aculeus and geometric for the wings). By image analysis, very high accuracies were obtained for species identification, both by the images of the wings and aculeus, with average accuracy of 87,8% and 90,6%, respectively. Regarding the association of A. fraterculus with the hosts, also were obtained positive results with image analysis (means of 85,3% of accuracy on images of wings and 88,3% on images of aculeus). The geometric morphometric of wings, using 17 landmarks, indicated differences in the wings shape of the individuals of each species, separating them into distinct groups successfully. Regarding the association of A. fraterculus with the hosts, the groups obtained were not very distinct, specially in relation to individuals from peach. The multivariate morphometric of seven measures of the aculeus tip, by linear discriminant analysis (LDA), also indicated differences in the species, separating them in three groups. By cluster analysis (UPGMA), was noted that A, fraterculus and A. obliqua form a group and A. soroscula is isolated, suggesting that the measures that most influenced the grouping of the species were the length of the serrate part (L3 and L7). In the host association, were obtained positives results with LDA, however, was not possible separate the populations of the same host by UPGMA. Both techniques were effectives in separating the species and in the association of A. fraterculus with their hosts, showing that the host fruit can influence in the color and shape of the wing and in the shape of the aculeus in the three species of the group fraterculus.

Thesis (Ph.D. (Zoology & Entomology)) - Rhodes University, 2009.

A capacidade de dispersão e parasitismo de D. longicaudata, proveniente de larvas de Ceratitis capitata (linhagem Ceratitis) e de Anastrepha fraterculus (linhagem Anastrepha) foi avaliada após liberação em pomar de goiaba. Onze liberações de cerca de 3.000 parasitoides foram realizadas entre março de 2014 e abril de 2015 no centro de um talhão de 15 ha de goiaba localizado no Projeto de Irrigação do Jaíba (15°14\'03.7\"S 43°56\'54.0\"W), em Jaíba, MG, Brasil. A dispersão foi monitorada, a partir de um ponto central de liberação, nas direções cardeais e colaterais, a uma distância de 6 m até 272 m, distantes 12 m entre si nas direções cardeais e 17 m nas colaterais. Em cada ponto uma \"unidade de parasitismo\", ou seja, um sache com cerca de 20 larvas de terceiro instar do hospedeiro mais dieta envoltos em tecido voile, foi pendurada. Larvas de C. capitata e de A. fraterculus foram oferecidas para recuperar os parasitoides em cinco liberações onde os parasitoides não tiveram escolha pelo hospedeiro e outras seis onde tiveram escolha. As \"unidades de parasitismo\" permaneceram 24 h no pomar quando foram substituídas por novas, também retiradas após 24h. Após sete e 15 dias novas \"unidades de parasitismo\" foram distribuídas e mantidas por 24 h. Foram verificadas a porcentagem de parasitismo, razão sexual, mortalidade das larvas hospedeiras e a direção de dispersão. Os dados foram analisados utilizando modelos lineares generalizados de efeito misto através do sistema estatístico R. A distância média de dispersão (DM) e a área de dispersão (S²) de D. longicaudata foram determinadas utilizando-se o modelo proposto por Dobzhansky e Wright. O total de 10.351 parasitoides foi recuperado, todos pertencentes à espécie D. longicaudata, 769 provenientes do hospedeiro A. fraterculus e 9.582 de C. capitata. A mortalidade das larvas foi maior para o hospedeiro A. fraterculus. A razão sexual foi preferencialmente (ou tendeu) para machos e diferiu apenas entre os hospedeiros, sendo maior em parasitoides recuperados de A. fraterculus (0,34), independente da linhagem liberada. Nenhuma variável climática analisada influenciou o parasitismo ou a mortalidade das larvas. A linhagem Ceratitis foi a que mais se dispersou e parasitou larvas até a distância máxima de 173 m e atingiu uma área de dispersão de até 34.067,17m². As duas linhagens do parasitoide se dispersaram em todas as direções, mas demonstraram uma tendência a se dispersar para a direção leste. As duas linhagens foram capazes de sobreviver e parasitar larvas de A. fraterculus e C. capitata por até 15 dias após sua liberação, mas, número maior de exemplares da linhagem Anastrepha foi recuperado após 15 dias parasitando larvas dos dois hospedeiros. A linhagem Anastrepha proporcionou os mais altos índices de parasitismo nas maiores distâncias do ponto de liberação e a linhagem Ceratitis em pontos mais próximos. Com base na maior capacidade de sobrevivência em condição de semiárido, maior capacidade de parasitismo em distâncias maiores do ponto de liberação e na área de dispersão média obtida (27.368,24 m²) recomenda-se a liberação de 3.000 parasitoides da linhagem Anastrepha a cada 2,7 ha de goiaba / The ability of dispersal and parasitism of Diachasmimorpha longicaudata reared with the larval host of Ceratitis capitata (Ceratitis strain) and Anastrepha fraterculus (Anastrepha strain) was evaluated in a guava orchard. Eleven releases of approximately 3,000 parasitoids were conducted between March 2014 and April 2015 at the center of a 15-ha guava orchard located in the Jaíba Irrigation Project area (15°14?03.7?S, 43°56?54.0?W) in Jaíba, State of Minas Gerais, Brazil. The dispersal of Diachasmimorpha longicaudata was monitored within a distance of 6 m to 272 m from a central point of release to the cardinal and collateral directions; each cardinal and collateral direction point was located at a distance of 12 m and 17 m from each other, respectively. At each point, a \"parasitism unit\", that comprised a sachet made of voile fabric containing 20 third instar larval host more diet was hung. Larvae of C. capitata and A. fraterculus were offered to recover the parasitoids into five releases where the parasitoids had no choice by the host and six where they had choice. The \"parasitism units\" remained for 24 hours in the orchard when they were replaced with new ones, also remained for 24 hours. After 7 and 15 days others \"parasitism units\" were distributed and maintained for 24 h. Observations on parasitism, sex ratio, mortality of host larvae, and the direction of dispersal were made for each time point. Data were analyzed using the general linear models and mixed effect models by the R statistical system. The average distance dispersion (DM) and the dispersion area (S²) of D. longicaudata were determined using the model proposed by Dobzhansky and Wright. A total of 10,351 parasitoids was recovered, all belonging to D. longicaudata, 769 from the host A. fraterculus and 9,582 from C. capitata. Larval mortality was higher in A. fraterculus. The sex ratio showed a tendency for males and differed between the hosts; the number of males was higher in the parasitoids recovered from A. fraterculus (0.34), regardless of the strain of D. longicaudata released. Parasitism or larval mortality was not influenced by any of the climatic variables analyzed. The Ceratitis strain was most dispersed and parasitized larvae up to a maximum distance of 173 m and scattering area of up to 34,067.17 m². Both parasitoid strains scattered in all directions, but showed a tendency to disperse toward the east. The two strains were able to survive and parasitize the larvae of A. fraterculus and C. capitata for up to 15 days after its release, but more number of the Anastrepha strain were recovered after 15 days of parasitizing the larvae of the two hosts. The Anastrepha strain showed the highest parasitism rate over larger distances from the point of release, while the Ceratitis strain parasitized the larval hosts close to the release points. Based on the highest survival in semiarid conditions, the higher parasitism capacity at greater distances from the point of release, and the average obtained dispersion area (27,368.24 m²), we recommend the release of 3,000 parasitoids of Anastrepha strain in every 2.7 ha of guava orchards

Orientadores: Angelo Pires do Prado, Silmara Marques Allegretti, José Roberto Trigo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-26T10:44:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gisloti_LauraJane_D.pdf: 2353141 bytes, checksum: d77e93aa00d9918819c63da7a603997e (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: As moscas da família Lonchaeidae (Diptera), juntamente com as da família Tephritidae formam um grupo conhecido como moscas-das-frutas, já que suas larvas utilizam como recurso alimentar frutos de interesse comercial. Espécies de Tephritidae são comumente relatadas como pragas importantes para a fruticultura e têm sua biologia e ecologia profundamente estudadas. Já as espécies de Lonchaeidae, mesmo estando associadas a diversos frutos de interesse agrícola, são pouco estudadas. Isto pode estar relacionado ao fato de que não há estudos distinguindo taxonomicamente esse grupo no nível de gênero e espécies. Paralelamente, esta inconsistência taxonômica dificulta e desencoraja estudos com o grupo, fazendo com que a história natural dessas moscas permaneça desconhecida. Em Neosilba, o gênero de Lonchaeidae alvo deste estudo, a taxonomia tradicional é baseada unicamente na análise da morfologia genital masculina e assim todos os trabalhos a respeito deste grupo excluem grande parte do material obtido: as fêmeas. Alguns estudos já foram desenvolvidos no intuito de facilitar a identificação destas moscas, envolvendo técnicas eletroforéticas de sistemas enzimáticos e análises empregando métodos morfométricos. Porém nenhuma técnica se mostrou específica o bastante para distinguir as espécies neste gênero. Dentro desse contexto, a tese foi estruturada em três capítulos. No capítulo 1 fazemos uma revisão da biologia, ecologia e taxonomia da família Lonchaeidae. Dentro desse capítulo disponibilizamos um mapa da distribuição mundial dos oito gêneros, além de uma chave taxonômica dicotômica ilustrada, adaptada de McAlpine, para todos os gêneros de Lonchaeidae. No capítulo 2 realizamos uma revisão centrada em diversidade, distribuição e plantas hospedeiras de moscas do gênero Neotropical Neosilba. Listamos a distribuição e as plantas hospedeiras das 40 espécies de Neosilba. Por fim, no capítulo 3 estudamos a diversidade de espécies frugívoras do gênero Neosilba em 35 espécies de frutíferas cultivadas, de duas localidades do estado de São Paulo e concluímos que Neosilba zadolicha é a espécie que apresenta o maior número de plantas hospedeiras e é a mais abundante entre as sete espécies de Neosilba encontradas. Este trabalho acrescenta informações inéditas ao gênero Neosilba e a compilação de dados a respeito deste grupo pretende estimular o ingresso de novos pesquisadores a fim de preencher as lacunas existentes no âmbito da taxonomia, sistemática, biologia e ecologia desse táxon / Abstract: The flies of the Lonchaeidae family, alongside with the Tephritidae, form a group known as fruit-flies, since their larvae feed on fruits of huge economical interest in their diet. Species of Tephritidae are generally reported as important pests to the horticulture, with their biology and ecology deeply studied in detail. However the Lonchaeidae species, despite being associated to many fruits of agricultural interest, are not as studied. This can be related to the fact that there aren¿t many studies distinguishing taxonomically this group at the genus or species level. In parallel, this taxonomic inconsistency complicates and discourages studies of the group, keeping the natural history of those flies unknown. In Neosilba, the traditional taxonomy is based only on the analysis of the male genitalia morphology, and so, this method excludes great part of the material collected: the females. Some studies were done on the purpose of facilitating the identification of these flies, involving electrophoresis techniques of enzymatic systems and analysis employing morph metric methods. However, no technique demonstrated to be specific enough to distinguish the species of this genus. Inside this context, this work was structured in four chapters. In chapter 1 a revision of the biology, ecology, and taxonomy of the Lonchaeidae family is made. Inside this chapter, we make available a map containing the global distribution of all genus, in addition to an illustrated dichotomic taxonomic key, adapted from McAlpine, to all Lonchaeidae genus. In chapter 2 we realize a revision centered in the diversity, distribution and hosting plants of the Neotropical genus Neosilba. We listed a distribution of hosting plants of 40 Neosilba species. In chapter 3, we study the diversity of frugivorous species in the Neosilba genus in 35 fruit species cultivated from 2 locations in the state of São Paulo and we conclude that Neosilba zadolicha is the species that contains the biggest number of hosting plants, and is also the most abundant compared to the 7 species of Neosilba that were found. This work adds unpublished information of the Neosilba genus and the compilation of data concerning this group aims to stimulate the entrance of new researchers for the purpose of fill the existing lacunae in the scope of taxonomy, systematics, biology, and ecology of this taxon / Doutorado / Biodiversidade Animal / Doutora em Biologia Animal

Wolbachia é uma bactéria intracelular encontrada tanto nos tecidos somáticos quanto nos reprodutivos de diversas espécies de artrópodes e nematódeos. Estudos filogenéticos baseados nos genes 16S e ftsZ indicaram que o gênero Wolbachia congrega seis supergrupos taxonômicos (\"A\" a \"F\"). Infecções por Wolbachia têm sido associadas a diversas alterações na reprodução de seus hospedeiros, p. exemplo, a incompatibilidade citoplasmática (IC), partenogênese, feminização de machos genéticos e morte dos machos. A identificação das diferentes cepas da bactéria é mais precisa quando a análise por locos múltiplos (MLST) é aplicada. Infecção por Wolbachia foi descrita em diversas espécies de moscas-das-frutas da familia Tephritidae, Bactrocera ascita, Rhagoletis cerasi, Ceratitis capitata, nas quais a bactéria induz a incompatibilidade citoplasmática. No gênero Anastrepha, endêmico do Continente Americano, infecção por Wolbachia foi descrita em várias espécies pela análise do gene wsp, existindo também a indicação de que IC mediada por Wolbachia ocorra em duas espécies do grupo fraterculus. A ocorrência de IC aliada à sugestão do emprego da Wolbachia em programas de controle populacional das moscas-das-frutas, impõem a necessidade de uma caracterização mais precisa das diferentes cepas da Wolbachia. No presente trabalho foram amplificados e sequenciados fragmentos dos genes gatB, coxA, hcpA, ftsZ e fbpA, que integram a metodologia de MLST (\"Multiloci Sequence Typing\") e do gene wsp da Wolbachia. Foram analisadas amostras populacionais do complexo de espécies crípticas de Anastrepha fraterculus do Brasil e da Argentina, Peru, Equador, Colômbia, Guatemala e México, além de amostras de Anastrepha obliqua do Brasil. Todas as amostras estavam infectadas com Wolbachia do supergrupo \"A\". Para os cinco genes, foram encontrados haplótipos únicos e outros já descritos anteriormente, determinando, assim, os alelos de cada um presentes nas amostras. O conjunto de cinco alelos de cada amostra determinou a linhagem da bactéria que estava presente. Comparação entre as análises filogenéticas das sequências de cada um dos genes isoladamente, mostrou discordância nas relações entre os alelos e amostras populacionais. As sequências dos cinco genes concatenadas, com 2079 pb, foram analisadas tendo sido encontrados 20 linhagens, com distâncias variando de 0,001 a 0,058. A análise filogenética isolou as linhagens de Wolbachia obtidas das amostras de Anastrepha em clados distintos, demonstrando que diferentes linhagens estão presentes nesses hospedeiros e regiões geográficas. Mostrou, também, que pode ocorrer mais que uma cepa de Wolbachia em uma mesma amostra populacional. Uma das linhagens foi detectada em duas espécies do complexo fraterculus e é, também, a mais comumente encontrada (ST1) em diferentes organismos. As sequências do wsp tinham cerca de 500 pb, tendo sido encontradas 22 sequências distintas. O nível de variabilidade de nucleotídeos não é uniforme ao longo do gene, formando um padrão com quatro regiões hipervariáveis, \"HVRs\". As distâncias genéticas entre os haplótipos de wsp mostrou uma variação de 0,001 a 0,235. Foram observadas evidências de recombinação intragência entre os haplótipos do gene wsp. A análise filogenética também isolou os haplótipos de Wolbachia em clados distintos, porém, em contraste com o MLST, a árvore do gene wsp, não suporta os grupos monofiléticos gerados pelo MLST. Os resultados mostram que linhagens similares de Wolbachia estão disseminadas por vasta extensão do Continente Americano, além da presença de linhagens específicas em determinadas áreas geográficas. Análises de ovários e testículos de indivíduos infectados e não infectados (curados por tratamento térmico) de A. sp. 1 e de A. obliqua foram feitas para avaliar possíveis efeitos da Wolbachia nesses hospedeiros. A análise das preparações dos ovários, coradas pelo DAPI, não mostrou diferenças perceptíveis nesta análise morfológica entre fêmeas infectadas e não infectadas, de ambas as espécies. A produção de espermatozoides aumenta progressivamente durante alguns dias, após a emergência das imagos, e cai nos dias seguintes. A análise da produção de espermatozoides pelos machos infectados e pelos curados mostrou que as diferenças entre eles não foram significativas, em ambas as espécies de hospedeiros. Foram feitas estimativas da fecundidade de fêmeas infectadas e não infectadas, de ambas as espécies. Mostrou-se que fêmeas infectadas são mais fecundas que as não infectadas em A. sp.1, mas mostram fecundidade similar em A. obliqua. As taxas de eclosão de larvas foram também estimadas em cruzamentos intraespecíficos compatíveis (fêmeas infectadas ou não cruzadas com machos não infectados) e cruzamentos incompatíveis (fêmeas não infectadas cruzadas com machos infectados) de ambas as espécies. A fertilidade foi significativamente mais elevada entre os ovos produzidos pelas fêmeas infectadas, de ambas as espécies. Foi observado que machos infectados, em ambas as espécies, estão relacionados com os cruzamentos onde ocorreram as taxas mais altas de eclosão. Analisando os cruzamentos incompatíveis, foi demonstrada a presença de incompatibilidade citoplasmática (IC), como seria esperado pela atuação da Wolbachia. Foi mostrado um alto valor para os índices de IC em A. sp,1 (IC= 54,01%) e em A. obliqua (IC = 66,2%). Os resultados sugerem que podem existir relações mutualísticas insipientes da Wolbachia com suas espécies de Anastrepha hospedeiras / Wolbachia is an intracellular bacteria found in somatic and in the reproductive tissues of various arthropods and nematodes. Phylogenetic studies based on 16S and ftsZ genes indicated the existence of six Wolbachia taxonomic supergroups (\"A\" through \"F\"). Infection of Wolbachia have been linked to several changes in the reproduction of their hosts, like cytoplasmic incompatibility (CI), parthenogenesis, feminization of genetic males and male killing. T Wolbachia infection has been described in several species of fruit flies of the family Tephritidae, like Bactrocera ascita, Rhagoletis cerasi, Ceratitis capitata, in which the bacteria induces cytoplasmic incompatibility. In Anastrepha, endemic to the American Continent, Wolbachia infection has been described in several species by analysis of the wsp gene, and there is also indications that Wolbachia-mediated CI occurs in two species of the fraterculus group. The occurrence of CI coupled with the suggestion of the use of Wolbachia in population supression programs, impose the need for a more precise characterization of the different strains of Wolbachia. The identification of the different strains of the bacteria is most accurate when the methodology of multiple loci (MLST) is applied. In this study fragments of genes gatB, coxA, hcpA, ftsZ and fbpA, integrating the methodology MLST, and of wsp gene were amplified and sequenced. Population samples of the Anastrepha fraterculus.complex of cryptic species from Brasil, Argentina, Peru, Ecuador, Colombia, Guatemala and Mexico, and samples of A. oblique from Basil were analysed. All samples were infected with supergroup \"A\" Wolbachia. For each of the five MLST genes, unique as well already known haplotypes were found. Phylogenetic analyses of each gene isolated showed incongruences in the relationships among haplotypes and population samples. The concatenated sequences of the five genes, with 2079 bp, were analyzed and 20 haplotypes were found, with distances ranging from 0.001 to 0.058. Phylogenetic analysis of Wolbachia isolated haplotypes into distinct clades, demonstrating that different strains of Wolbachia were present in these hosts, and in distinct geographic areas. Hosts specific haplotypes were found as well as more than one strain of Wolbachia was found in given population samples. A haplotypes (ST1) was detected in two species of the complex and is also the most commonly found in different organisms. Twenty two different sequences of about 500 bp were found for the wsp gene. The level of nucleotide variability is not uniform along the gene, forming a pattern with four hypervariable regions, HVRs. Genetic distances between haplotypes showed a variation from 0.001 to 0.235. Phylogenetic analysis of the haplotypes also isolated Wolbachia into distinct clades, but in contrast to the MLST, the tree formed by wsp gene does not support the monophily of some groups. The data show that strains of Wolbachia are disseminated along the American Continent, and also that there are specific strains in determined geographic areas. Analyses of ovaries and testes from infected and non infected (cured by heat treatment) individuals of A. sp. 1 and A. obliqua were made in search of possible effects of Wolbachia on its hosts. Ovaries from infected and cured females of both species, stained by DAPI, showed no visible differences in this morphological analysis. The production of sperms increases during few days after ermergence and drops out later one. Analysis of infected and cured males showed that the production of sperms were not significant between them, for both the host species. Fecundity of infected females of A, sp.1 was significantly higher than that of cured females, but was similar in A. obliqua, Egg hatching was scored in compatible intraspecies crosses and also in incompatibles crosses, of both species. Fertility was significntly higher for infected females of both species. Infected males of both species were found associated to crosses in which the higher egg hatching was observed. Analyses of incompatible crosses showed that CI occurred at high rates in A. sp.1 (CI = 54.01%) and in A. obliqua (CI = 66.2%). The data suggest that an incipient mutualism may be present in the relationships of Wolbachia and its Anastrepha hosts

A capacidade de dispersão e parasitismo de D. longicaudata, proveniente de larvas de Ceratitis capitata (linhagem Ceratitis) e de Anastrepha fraterculus (linhagem Anastrepha) foi avaliada após liberação em pomar de goiaba. Onze liberações de cerca de 3.000 parasitoides foram realizadas entre março de 2014 e abril de 2015 no centro de um talhão de 15 ha de goiaba localizado no Projeto de Irrigação do Jaíba (15°14\'03.7\"S 43°56\'54.0\"W), em Jaíba, MG, Brasil. A dispersão foi monitorada, a partir de um ponto central de liberação, nas direções cardeais e colaterais, a uma distância de 6 m até 272 m, distantes 12 m entre si nas direções cardeais e 17 m nas colaterais. Em cada ponto uma \"unidade de parasitismo\", ou seja, um sache com cerca de 20 larvas de terceiro instar do hospedeiro mais dieta envoltos em tecido voile, foi pendurada. Larvas de C. capitata e de A. fraterculus foram oferecidas para recuperar os parasitoides em cinco liberações onde os parasitoides não tiveram escolha pelo hospedeiro e outras seis onde tiveram escolha. As \"unidades de parasitismo\" permaneceram 24 h no pomar quando foram substituídas por novas, também retiradas após 24h. Após sete e 15 dias novas \"unidades de parasitismo\" foram distribuídas e mantidas por 24 h. Foram verificadas a porcentagem de parasitismo, razão sexual, mortalidade das larvas hospedeiras e a direção de dispersão. Os dados foram analisados utilizando modelos lineares generalizados de efeito misto através do sistema estatístico R. A distância média de dispersão (DM) e a área de dispersão (S²) de D. longicaudata foram determinadas utilizando-se o modelo proposto por Dobzhansky e Wright. O total de 10.351 parasitoides foi recuperado, todos pertencentes à espécie D. longicaudata, 769 provenientes do hospedeiro A. fraterculus e 9.582 de C. capitata. A mortalidade das larvas foi maior para o hospedeiro A. fraterculus. A razão sexual foi preferencialmente (ou tendeu) para machos e diferiu apenas entre os hospedeiros, sendo maior em parasitoides recuperados de A. fraterculus (0,34), independente da linhagem liberada. Nenhuma variável climática analisada influenciou o parasitismo ou a mortalidade das larvas. A linhagem Ceratitis foi a que mais se dispersou e parasitou larvas até a distância máxima de 173 m e atingiu uma área de dispersão de até 34.067,17m². As duas linhagens do parasitoide se dispersaram em todas as direções, mas demonstraram uma tendência a se dispersar para a direção leste. As duas linhagens foram capazes de sobreviver e parasitar larvas de A. fraterculus e C. capitata por até 15 dias após sua liberação, mas, número maior de exemplares da linhagem Anastrepha foi recuperado após 15 dias parasitando larvas dos dois hospedeiros. A linhagem Anastrepha proporcionou os mais altos índices de parasitismo nas maiores distâncias do ponto de liberação e a linhagem Ceratitis em pontos mais próximos. Com base na maior capacidade de sobrevivência em condição de semiárido, maior capacidade de parasitismo em distâncias maiores do ponto de liberação e na área de dispersão média obtida (27.368,24 m²) recomenda-se a liberação de 3.000 parasitoides da linhagem Anastrepha a cada 2,7 ha de goiaba / The ability of dispersal and parasitism of Diachasmimorpha longicaudata reared with the larval host of Ceratitis capitata (Ceratitis strain) and Anastrepha fraterculus (Anastrepha strain) was evaluated in a guava orchard. Eleven releases of approximately 3,000 parasitoids were conducted between March 2014 and April 2015 at the center of a 15-ha guava orchard located in the Jaíba Irrigation Project area (15°14?03.7?S, 43°56?54.0?W) in Jaíba, State of Minas Gerais, Brazil. The dispersal of Diachasmimorpha longicaudata was monitored within a distance of 6 m to 272 m from a central point of release to the cardinal and collateral directions; each cardinal and collateral direction point was located at a distance of 12 m and 17 m from each other, respectively. At each point, a \"parasitism unit\", that comprised a sachet made of voile fabric containing 20 third instar larval host more diet was hung. Larvae of C. capitata and A. fraterculus were offered to recover the parasitoids into five releases where the parasitoids had no choice by the host and six where they had choice. The \"parasitism units\" remained for 24 hours in the orchard when they were replaced with new ones, also remained for 24 hours. After 7 and 15 days others \"parasitism units\" were distributed and maintained for 24 h. Observations on parasitism, sex ratio, mortality of host larvae, and the direction of dispersal were made for each time point. Data were analyzed using the general linear models and mixed effect models by the R statistical system. The average distance dispersion (DM) and the dispersion area (S²) of D. longicaudata were determined using the model proposed by Dobzhansky and Wright. A total of 10,351 parasitoids was recovered, all belonging to D. longicaudata, 769 from the host A. fraterculus and 9,582 from C. capitata. Larval mortality was higher in A. fraterculus. The sex ratio showed a tendency for males and differed between the hosts; the number of males was higher in the parasitoids recovered from A. fraterculus (0.34), regardless of the strain of D. longicaudata released. Parasitism or larval mortality was not influenced by any of the climatic variables analyzed. The Ceratitis strain was most dispersed and parasitized larvae up to a maximum distance of 173 m and scattering area of up to 34,067.17 m². Both parasitoid strains scattered in all directions, but showed a tendency to disperse toward the east. The two strains were able to survive and parasitize the larvae of A. fraterculus and C. capitata for up to 15 days after its release, but more number of the Anastrepha strain were recovered after 15 days of parasitizing the larvae of the two hosts. The Anastrepha strain showed the highest parasitism rate over larger distances from the point of release, while the Ceratitis strain parasitized the larval hosts close to the release points. Based on the highest survival in semiarid conditions, the higher parasitism capacity at greater distances from the point of release, and the average obtained dispersion area (27,368.24 m²), we recommend the release of 3,000 parasitoids of Anastrepha strain in every 2.7 ha of guava orchards

The importance of showing that Drosophila are capable of learning an instrumental response would, with the information already known from genetic studies, enable researchers to possibly isolate the genetic basis of a simple learning process and thus gain greater insight into this phenomenon. If a reliable technique can be found for earning in Drosophila, a new field of research would be opened which could greatly add to our knowledge of the evolution of behavior. The following two studies attempted to demonstrate that Drosophila can learn and also investigated which system, vision or olfaction, serves best in this capacity.