Genes de plantas que codificam inibidores de enzimas digestivas de insetos têm sido introduzidos em plantas cultivadas visando o controle de pragas. Os inibidores de proteinases estão presentes nos tecidos vegetais, principalmente nas sementes, e atuam em resposta a ataques por herbívoros e patógenos. Inibidores de serino-proteinases (IPs) dos tipos Bowman-Birk e Kunitz isolados de sementes de soja foram inseridos em variedades de cana-de-açúcar para aumentar a resistência à broca Diatraea saccharalis (Fabr.), principal praga desta cultura. Para utilização de plantas geneticamente modificadas contendo inibidores de proteinases é necessário um conhecimento profundo de sua sustentabilidade e segurança ambiental, determinando a estabilidade da característica inserida e os seus efeitos nos organismos não-alvo. O objetivo desta pesquisa foi avaliar os efeitos diretos e indiretos de inibidores de proteinases de soja em organismos não-alvos: um parasitóide larval, Cotesia flavipes (Cam.) (Hymenoptera: Braconidae); um patógeno, Metarhizium anisopliae (Mestch.) Sorokin (Deuteromycotina: Hyphomycetes); um polinizador, Apis mellifera L. (Hymenoptera: Apidae) e um decompositor, Scheloribates praeincisus (Berlese) (Acari: Oribatida: Scheloribatidae); associados à cultura da cana-de-açúcar. O consumo de Kunitz e BBI não afetou a sobrevivência de S. praeincisus. Por outro lado, a ingestão dos inibidores semi-purificados e purificados do tipo Kunitz diminuiu a duração das fases imaturas de S. praeincisus. A ingestão de folhas de cana GM expressando inibidores de proteinases (Kunitz e BBI) não afetou o tempo de desenvolvimento e a sobrevivência dos imaturos deste oribatídeo quando comparada à ingestão de suas isolinhas. Os inibidores de proteinases semi-purificados e purificados não afetaram a duração dos períodos larval e pupal, o peso e número de pupas e percentual de emergência do parasitóide C. flavipes em D. saccharalis. Por outro lado, a proporção de fêmeas em relação a machos de C. flavipes foi maior no tratamento onde as lagartas foram alimentadas com dieta contendo 0,5% de inibidores semi-purificados comparado-se à testemunha. A proporção fêmea:macho foi significativamente maior também quando os parasitóides foram alimentados com o inibidor do tipo Kunitz em relação ao controle e aos parasitóides alimentados com BBI. A adição de 0,5% (p/v) de inibidores de proteinases semi-purificados e 0,05% (p/v) de inibidores purificados do tipo Kunitz nos meios de cultura MC e BDA resultaram em maiores crescimento vegetativo e produção de conídios de M. anisopliae. Os inibidores purificados do tipo BBI não alteraram a esporulação do fungo. Os resultados dos estudos com A. mellifera não foram conclusivos e novas investigações precisam ser conduzidas para esclarecer os potenciais efeitos de inibidores de proteinases em abelhas. De uma forma geral, observou-se que os inibidores de proteinases (Kunitz e BBI) não afetaram negativamente os organismos não-alvo testados. Por outro lado, a ingestão de inibidor do tipo Kunitz alterou positivamente alguns parâmetros biológicos de C. flavipes, M. anisopliae e S. praeincisus. / Genes of plants expressing insect proteinase inhibitors have been introduced into plants for pest control. Proteases inhibitors are present in plant tissues, mainly in seeds, and act in response to predators and pathogens. The Bowman-Birk type and Kunitz type of serine proteases inhibitors (PI) from soybean seeds are been used to increase resistance of sugarcane to Diatraea saccharalis (Fabr.), the most important pest of this crop. The sustainability and environmental safety of PI crops is still unknown. For these reasons, it is necessary to understand the stability and the non-target effects of this new trait. The objective of this study was to evaluate the direct and indirect effects of soybean PI on the following non-target organisms associated to sugarcane: the larval parasitoid, Cotesia flavipes (Cam.) (Hymenoptera: Braconidae); the entomopathogen, Metarhizium anisopliae (Mestch.) Sorokin (Deuteromycotina: Hyphomycetes); the pollinator Apis mellifera L. (Hymenoptera: Apidae) and the soil mite involved in the process of recycling organic matter, Scheloribates praeincisus (Berlese) (Acari: Oribatida: Scheloribatidae). Kunitz and BBI did not affect S. praeincisus survival. On the other hand, Kunitz semi-purified and purified inhibitor ingestion reduced duration of the immature stages of S. praeincisus. Ingestion of GM senescent leaves did not have an effect on mite immatures development time and survival compared to ingestion of its isolines leaves. The semi-purified and purified proteinases inhibitors did not alter either the duration of larval and pupal stages of C. flavipes on D. saccharalis, or weight and number of pupae and parasitoid emergence. In other hand, the parasitism and proportion of female was higher on the treatment where caterpillars were fed with diet containing 0.5% of semi-purified inhibitors, comparing to control. The ratio female:male was significantly higher also when parasitoids were fed to the Kunitz type inhibitor compared to the control and BBI. The addition of 0.5 % (w/v) of semi- purified proteinase inhibitors and 0.05% (w/v) of Kunitz type purified inhibitors on two culture media (CM and PDA), resulted in increase of vegetative growth and production of conidia. BBI type purified inhibitors did not change the fungus sporulation. The results from the studies with A. mellifera were not conclusive and investigations are needed to clarify the potential impact of proteinase inhibitors on A. mellifera. Overall, proteinase inhibitors (Kunitz and BBI) did not negatively affect the non-target organisms tested. Conversely, ingestion of the Kunitz type of proteinase inhibitors altered positively some biological parameters of C. flavipes, M. anisopliae and S. praeincisus.

The thesis is focused on biological seed treatment of selected field crops using adhesive in combination with entomopathogenic fungi Metarhizium anisopaliae and mycoparasitic fungi Trichoderma virens. Guar gum, xanthan gum and carboxymethylcellulose were chosen as the adhesive. Within the experiments in laboratory conditions, the percentage of kernels germination of spring barley, winter oilseed rape and a cucumber was evaluated after 24 hours and energy of germination and vitality during 2 5 days. The adhesive in combination with the filamentous fungi had positive influence on growth and development of embryonic roots of spring barley and growth and development of seedlings in all tested crops. The evaluation of plant emergence took place under laboratory and field conditions and the plants were biologically treated. Furthermore, the ability to colonize environment of the entomopathogenic fungus M. anisopliae was verified in this thesis. The fungus was injected into the substrate using seed dressings. According to the results, the introduced fungus is able to infect larvae Tenebrio molitor and Galleria mellonella after specific time.

A presente Tese de Doutorado objetivou: (1) definir um método eficiente de transformação genética, por bombardeamento de partículas, para a obtenção de plantas transgênicas de cultivares brasileiras de cevada e (2) identificar gene(s) codificante(s) de quitinase(s) potencialmente capaz(es) de conferir resistência ao fungo patogênico de cevada Bipolaris sorokiniana. Culturas de calos obtidos a partir de escutelos imaturos das cultivares Brasileiras de cevada MN-599 e MN-698 (Cia. de Bebidas das Américas, AMBEV) foram bombardeadas com partículas de tungstênio e avaliadas quanto à expressão do gene repórter gusA através de ensaios histoquímicos de GUS e quanto ao efeito dos bombardeamentos na indução estruturas embriogênicas e regeneração de plantas. As condições de biobalística analisadas incluíram a região promotora regulando a expressão de gusA, tipo e pressão de gás hélio de dois aparelhos de bombardeamento, distância de migração das partículas, número de tiros e a realização de pré e pós-tratamento osmótico dos tecidos-alvo. No presente trabalho foram obtidos um número bastante alto de pontos azuis por calo, a indução de calos embriogênicos e embriões somáticos em uma freqüência de até 58,3% e a regeneração de 60 plantas, sendo 43 de calos bombardeados. As melhores condições observadas foram o promotor e primeiro íntron do gene Adh de milho (plasmídeo pNGI), o aparelho de bombardeamento “ Particle Inflow Gun” (PIG) utilizando-se a distância de migração de partículas de 14,8 cm, dois tiros disparados por placa e a realização de tratamento osmótico dos explantes com 0,2 M de manitol e 0,2 M de sorbitol 4-5 horas antes e 17-19 horas depois dos bombardeamentos. Das 43 plantas obtidas de calos bombardeadas, 3 apresentaram atividade de GUS na base das suas folhas. A utilização de primers sintéticos definidos a partir de genes de quitinases descritos na literatura em PCRs resultou na amplificação de dois fragmentos de aproximadamente 700 e 500 pb a partir de DNA total das cvs. MN-599 e MN-698 de cevada e um fragmento, com aproximadamente 500 pb, a partir do DNA total do isolado A4c de Trichoderma sp. Estes fragmentos foram purificados dos géis de agarose e diretamente seqüenciados de forma manual e automática. Os fragmentos de 700 e 500 pb amplificados do genoma da cultivar MN-599 foram identificados como genes de quitinases de cevada e o fragmento de 500 pb do isolado A4c de Trichoderma sp. não apresentou homologia com seqüências conhecidas de quitinases depositadas no EMBL/GenBank. A utilização de novos pares de primers, representando seqüências conservadas de quitinases do fungo Metarhizium anisopliae, resultou na amplificação de 3 fragmentos a partir do DNA total do isolado A4b de Trichoderma sp., que estão sendo purificados para realização de seqüenciamento. / The present Tesis aimed: (1) to determine an efficient method of genetic transformation by particle bombardment to obtain transgenic plants of Brazilian barley cultivars and (2) to identify a gene coding for chitinase that could confer resistance to barley against the pathogen Bipolaris sorokiniana. Calli cultures derived from immature scutella of Brazilian barley cultivars MN-599 e MN-698 (American Beverage Company, AMBEV) were bombarded with tungsten particles and analyzed for gusA reporter gene expression by GUS histochemical assay, embryogenic structures induction and plant regeneration. Physical and biological biolistic conditions analyzed included two promoter regions regulating the gusA gene, two particle bombardment devices, different helium pressures, distances between target tissues and the initial position of particles, number of shots and use of osmotic pre- and post-treatment of tissues. In the present work there were observed high numbers of blue spots per callus, embryogenic calli and somatic embryos induction with a frequency until 58.3% and the regeneration of 60 plants, being 43 from bombarded calli. The best conditions were obtained with the employment of the Adh promoter and its first intron (pNGI plasmid), Particle Inflow Gun (PIG) device, 14.8 cm of distance, 2 shots per plate and osmotic treatment of tissues with 0.2 M mannitol and 0.2 M sorbitol during 4-5 hours prior to and 17-19 hours after bombardments. Leaves from 3 out of 43 regenerated plants showed positive GUS activity in histochemical assays. The use of primers defined from chitinase genes described in literature resulted in the amplification of two fragments with approximately 700 and 500 bp from genomic DNA of MN-599 e MN-698 barley cultivars and one fragment, with approximately 500 bp, from Trichoderma sp. strain A4c genomic DNA. These fragments were purified from agarose gel and manual and automatically sequenced. Fragments of 700 and 500 bp from cv. MN-599 were identified as chitinase genes of barley and fragment of 500 bp Trichoderma sp. A4c presented no homology with chitinase sequences deposited in the EMBL/GenBank. The use of new primers representing conserved chitinase sequences of Metarhizium anisopliae resulted in the amplification of three fragments from genomic DNA of Trichoderma sp. strain A4b. These fragments should be purified and sequenced

This diploma theses focuses on comparison of natural and intentionally inducated supressiveness of environment induced by application of entomopathogenic fungi Beauveria bassiana, Metarhizium anisopliae, Isaria fumosorosea a Lecanicillium muscarium. In tests were evaluated the in vitro parameters as well as the effectiveness in vivo biotests on insect host larva Tenebrio molitor. The species of entomopatoghenic fungi were applied in suspensions, single strains and also in combination of two strains. In the in vitro conditions the possibilities of objective evaluation of the supresivity level were tested by using the CFU test (Colony Forming Units) on three different nutrient media (PDA, PDA + A , PDA + D), as one of the basic evaluation parameters. Further the germination tests were evaluated according to GI (Germination Index), determination of radial growth (comparison of median cultures) and interaction of strain suspensions on nutrient media PDA. In the in vivo biotests were watched the epizooties from suspensions of these entomopathogenic fungi on insect larva Tenebrio molitor in competitive test of strains according to FDI (Fungl development index) evaluation scala. Chosen larva covered by fully sporulating mycelium from epizootie were further evaluated in CFU test. The result were dominant strain/s on the larva from applied suspensions.

A presente Tese de Doutorado objetivou: (1) definir um método eficiente de transformação genética, por bombardeamento de partículas, para a obtenção de plantas transgênicas de cultivares brasileiras de cevada e (2) identificar gene(s) codificante(s) de quitinase(s) potencialmente capaz(es) de conferir resistência ao fungo patogênico de cevada Bipolaris sorokiniana. Culturas de calos obtidos a partir de escutelos imaturos das cultivares Brasileiras de cevada MN-599 e MN-698 (Cia. de Bebidas das Américas, AMBEV) foram bombardeadas com partículas de tungstênio e avaliadas quanto à expressão do gene repórter gusA através de ensaios histoquímicos de GUS e quanto ao efeito dos bombardeamentos na indução estruturas embriogênicas e regeneração de plantas. As condições de biobalística analisadas incluíram a região promotora regulando a expressão de gusA, tipo e pressão de gás hélio de dois aparelhos de bombardeamento, distância de migração das partículas, número de tiros e a realização de pré e pós-tratamento osmótico dos tecidos-alvo. No presente trabalho foram obtidos um número bastante alto de pontos azuis por calo, a indução de calos embriogênicos e embriões somáticos em uma freqüência de até 58,3% e a regeneração de 60 plantas, sendo 43 de calos bombardeados. As melhores condições observadas foram o promotor e primeiro íntron do gene Adh de milho (plasmídeo pNGI), o aparelho de bombardeamento “ Particle Inflow Gun” (PIG) utilizando-se a distância de migração de partículas de 14,8 cm, dois tiros disparados por placa e a realização de tratamento osmótico dos explantes com 0,2 M de manitol e 0,2 M de sorbitol 4-5 horas antes e 17-19 horas depois dos bombardeamentos. Das 43 plantas obtidas de calos bombardeadas, 3 apresentaram atividade de GUS na base das suas folhas. A utilização de primers sintéticos definidos a partir de genes de quitinases descritos na literatura em PCRs resultou na amplificação de dois fragmentos de aproximadamente 700 e 500 pb a partir de DNA total das cvs. MN-599 e MN-698 de cevada e um fragmento, com aproximadamente 500 pb, a partir do DNA total do isolado A4c de Trichoderma sp. Estes fragmentos foram purificados dos géis de agarose e diretamente seqüenciados de forma manual e automática. Os fragmentos de 700 e 500 pb amplificados do genoma da cultivar MN-599 foram identificados como genes de quitinases de cevada e o fragmento de 500 pb do isolado A4c de Trichoderma sp. não apresentou homologia com seqüências conhecidas de quitinases depositadas no EMBL/GenBank. A utilização de novos pares de primers, representando seqüências conservadas de quitinases do fungo Metarhizium anisopliae, resultou na amplificação de 3 fragmentos a partir do DNA total do isolado A4b de Trichoderma sp., que estão sendo purificados para realização de seqüenciamento. / The present Tesis aimed: (1) to determine an efficient method of genetic transformation by particle bombardment to obtain transgenic plants of Brazilian barley cultivars and (2) to identify a gene coding for chitinase that could confer resistance to barley against the pathogen Bipolaris sorokiniana. Calli cultures derived from immature scutella of Brazilian barley cultivars MN-599 e MN-698 (American Beverage Company, AMBEV) were bombarded with tungsten particles and analyzed for gusA reporter gene expression by GUS histochemical assay, embryogenic structures induction and plant regeneration. Physical and biological biolistic conditions analyzed included two promoter regions regulating the gusA gene, two particle bombardment devices, different helium pressures, distances between target tissues and the initial position of particles, number of shots and use of osmotic pre- and post-treatment of tissues. In the present work there were observed high numbers of blue spots per callus, embryogenic calli and somatic embryos induction with a frequency until 58.3% and the regeneration of 60 plants, being 43 from bombarded calli. The best conditions were obtained with the employment of the Adh promoter and its first intron (pNGI plasmid), Particle Inflow Gun (PIG) device, 14.8 cm of distance, 2 shots per plate and osmotic treatment of tissues with 0.2 M mannitol and 0.2 M sorbitol during 4-5 hours prior to and 17-19 hours after bombardments. Leaves from 3 out of 43 regenerated plants showed positive GUS activity in histochemical assays. The use of primers defined from chitinase genes described in literature resulted in the amplification of two fragments with approximately 700 and 500 bp from genomic DNA of MN-599 e MN-698 barley cultivars and one fragment, with approximately 500 bp, from Trichoderma sp. strain A4c genomic DNA. These fragments were purified from agarose gel and manual and automatically sequenced. Fragments of 700 and 500 bp from cv. MN-599 were identified as chitinase genes of barley and fragment of 500 bp Trichoderma sp. A4c presented no homology with chitinase sequences deposited in the EMBL/GenBank. The use of new primers representing conserved chitinase sequences of Metarhizium anisopliae resulted in the amplification of three fragments from genomic DNA of Trichoderma sp. strain A4b. These fragments should be purified and sequenced

Orientador: Carlos Frederico Wilcken / Banca: Antonipo Batista Filho / Banca: Luis Garrigós Leite / Resumo: Este trabalho teve como objetivo avaliar o potencial de controle de alguns produtos comerciais de fungos entomopatogênicos disponíveis no mercado, bem como o desenvolvimento dos fungos Beauveria bassiana, Metarhizium anisopliae e Lecanicillium longisporum sobre ninfas de Glycaspis brimblecombei (Hemiptera: Psyllidae). Para tanto, foram realizados ensaios em laboratório com pulverização de suspensões fúngicas de 1 x 104, 1 x 105, 1 x 106, 1 x 107 e 1 x 108 conídios/mL dos bioinseticidas Boveril WP, Toyobo e Mycotrol (B. bassiana), Metarril WP e Toyobo (M. anisopliae) e Vertirril WP (L. longisporum) nas ninfas do inseto. Nos bioensaios de semicampo estes produtos foram aplicados na forma pulverizada e polvilhada sobre mudas infestadas por ninfas de G. brimblecombei. As avaliações para o bioensaio de laboratório foram realizadas aos um, três, cinco e sete dias após a pulverização, enquanto no ensaio de semicampo as avaliações foram realizadas apenas sete dias após a aplicação dos produtos. O desenvolvimento dos fungos sobre os insetos foi avaliado mediante a observação dos insetos em microscópio óptico a 0, 24, 48, 72 e 148 horas após a aplicação dos fungos. No bioensaio de laboratório os produtos que apresentaram as maiores mortalidades na maior concentração foram L. longisporum (Vertirril WP), B. bassiana (Mycotrol e Boveril WP) e M. anisopliae (Metarril WP), com mortalidades acima de 70%. As maiores porcentagens de mortalidade confirmada foram observadas para os tratamentos com maior porcentual de mortalidade total, destacando-se o produto Mycotrol que obteve 70% dos indivíduos esporulados nas concentrações de 1 x 106, 1 x 107 e 1 x 108 conídios/mL. Em semicampo os produtos M. anisopliae (Metarril WP) aplicado em pulverização e M. anisopliae e B. bassiana (Toyobo) aplicados em polvilhamento apresentaram eficiência em torno de 70%. Na avaliação do ciclo ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This study aimed to evaluate the potential control of some commercial entomopathogenic fungi products available in the market and the development of Beauveria bassiana, Metarhizium anisopliae and Lecanicillium longisporum on nymphs of Glycaspis brimblecombei. The insecticides Boveril WP, Toyobo and Mycotrol (B. bassiana), Metarril and Toyobo WP (M. anisopliae) and Vertirril WP (L. longisporum) were tested in laboratory spraying fungal suspensions with 1 x 104, 1 x 105, 1 x 106, 1 x 107 and 1 x 108 conidia/mL on insect nymphs. In the semi field bioassays, these products were used in dust and sprayed forms on plants infested by nymphs of G. brimblecombei. The evaluations in laboratory bioassay were made at one, tree, five and seven days after spraying, and semi field test the assessments were carried out seven days after products application. The fungi development on insects was evaluated by observing of nymphs in optical microscope at 0, 24, 48, 72 and 148 hours after application. In laboratory bioassay the bioinsecticides had highest mortality in highest concentration were L. longisporum (Vertirril WP), B. bassiana (Mycotrol and Boveril WP) and M. anisopliae (Metarril WP), with mortality rates above 70%. The highest percentages of confirmed mortality were obtained in most effective treatments, especially to Mycotrol which obtained 70% of individuals sporulated at concentrations of 1 x 106, 1 x 107 and 1 x 108 conidia/mL. In semi field bioassay, M. anisopliae (Metarril WP) applied in spraying and M. anisopliae and B. bassiana (Toyobo) applied... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Submitted by (edna.saturno@ufrpe.br) on 2016-11-24T16:26:34Z No. of bitstreams: 1 Jennifer Guimaraes.pdf: 774518 bytes, checksum: 992bf3a690cf42445cc397d5068f8f46 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-24T16:26:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jennifer Guimaraes.pdf: 774518 bytes, checksum: 992bf3a690cf42445cc397d5068f8f46 (MD5) Previous issue date: 2012-02-01 / Diatraea flavipennella (Box) is considered a major pest of economic importance to the culture of sugar cane in Northeast Brazil. Biological control with the fungus Metarhizium anisopliae (Metch.) Sorok., may be a viable alternative, as this pathogen is already used for other pests in this crop. This work aimed to evaluate the effects of this fungus at different concentrations, against the third instar larvae of D. flavipennella and to investigate the immune response, by analysing the types of hemocytes, and phenoloxidase, total protein and nitric oxide, tritation as well as the possible differences in the biochemical profile of hemocytes. It was observed the effect of M. anisopliae against larvae of D. flavipennella, sprayed at concentrations of 103, 104, 105 conidia/mL, which showed differences regarding to the larval period,which extended up to 72.0 days and 25.0 days in treatment the control, respectively The results for hemocytes revealed that the most common cells when sprayed at concentrations of 103, 105, 107 conidia/mL were prohemocytes, spherulocytes, plasma cells and granulocytes in relation to adipohemocytes and oenocytoids. The of nitric oxide titration was different between the control and the concentration 107 conidia/mL (24), while phenoloxidase activity was similar among treatments at 24h and was higher only at the concentration 107 conidia/mL after 60h. The total protein concentration in 107 conidia/ml (60h) was higher relatively to the control. In the biochemical profile of hemocytes there was an alteration in carbohydrates, lipids and total proteins contents at reating to the fungus. The results indicate that M. anisopliae may be used in Integrated Pest Management of D. flavipennella in northeastern sugar crops, because of the its pathogenicity and interfere with their development even when exposed to small concentrations. / Diatraea flavipennella (Box) é considerada uma das principais pragas de importância econômica para a cultura da cana-de-açúcar no nordeste brasileiro. O controle biológico com o fungo Metarhizium anisopliae (Metch.) Sorok., pode ser uma alternativa viável, considerando que esse entomopatógeno já é empregado para outras pragas nesta cultura. Este trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos deste fungo, em diferentes concentrações, sobre lagartas do terceiro ínstar de D. flavipennella e investigar sua resposta imune, através da análise quantitativa dos tipos de hemócitos, da produção de fenoloxidase, proteína total e óxido nítrico, e possíveis diferenças no perfil bioquímico dos hemócitos. Foi observado o efeito de M. anisopliae sobre lagartas de D. flavipennella, pulverizado nas concentrações de 103, 104, 105 conídios/mL, no qual apresentou diferenças com relação ao período larval, prolongando até 72,0 dias nos tratamentos e 25,0 dias na testemunha. Os resultados referentes aos hemócitos revelaram que as células mais freqüentes quando pulverizado nas concentrações de 103, 105, 107 conídios/mL foram prohemócitos, esferulócitos, plasmócitos e granulócitos, em relação aos adipohemócitos e oenocitóides. O nível de oxido nítrico apresentou diferença entre a testemunha e a concentração 107 conídios/mL (24h), enquanto a atividade de fenoloxidase foi semelhante entre os tratamentos em 24h e superior na concentração 107 conídios/mL em 60 h. A proteína total na concentração 107 conídios/mL (60h) foi maior diferindo da testemunha. No perfil bioquímico dos hemócitos, houve uma alteração em carboidratos, lipídeos e proteínas em reação ao fungo. Os resultados indicam que o fungo M. anisopliae pode ser utilizado no Manejo Integrado de D. flavipennella nos canaviais nordestinos, por apresentar patogenicidade e interferir no seu desenvolvimento mesmo quando expostas a pequenas concentrações.

Submitted by (edna.saturno@ufrpe.br) on 2016-11-28T13:09:10Z No. of bitstreams: 1 Marco Aurelio Paes de Oliveira.pdf: 649606 bytes, checksum: 1014053255cef5243152ce143dc1a9b7 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-28T13:09:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marco Aurelio Paes de Oliveira.pdf: 649606 bytes, checksum: 1014053255cef5243152ce143dc1a9b7 (MD5) Previous issue date: 2006-07-04 / The sugarcane borer Diatraea saccharalis F. is considered one of the main pests in America, being responsible for direct and indirect damages to this culture. The use of entomophatogenic fungi for the control of pests has been a lot intensified in the last decades, and the fungi Beauveria bassiana (Bals.) Vuill. and Metarhizim anisopliae (Metch.) Sorok were the most used. The objective of this research was to analyze the effects of these fungi, in different concentrations, on biological parameters of D. saccharalis and to analyze morphologically and quantitatively the types of hemocytes of that insect, on larvae of the 3th instar, challenged immunologically by the studied fungi, in different concentrations. It was analyzed period and viability larval and pupal, fecundity, viability of eggs and longevity of males and females of D. saccharalis, being sprayed concentrations of 103, 104, 105 conidia mL-1 on larvae. In relation to B. bassiana, the results showed that there was no difference for the larval and pupal period and pupal viability. The larval viability was reduced in the concentration of 105 conidia mL-1(56.6%). the fecundity, the viability of eggs and the longevity of males and females were affected, mainly in the concentration 105 conidia mL-1, where they presented averages of 237 eggs, 48.60%, 2.17 and 2.50 days, respectively. For M. anisopliae differences were observed in relation larval viability (56.67%), pupal period (7.86 days)pupal viability (53.33%), viability of eggs (52.34%) and longevity of males and females (2.17 and 2.50 days), in the concentration 105 conidia mL-1. The results relating to the analysis of the hemocytes revealed that the most frequent cells were the spherulocytes, plasmatocytes and granulocytes, with rates of 34.75%, 29.66% and 22.16%, respectively, while the least frequent hemocytes were the prohemocytes (8.33%), adipohemocytes (2.58%) and oenocytoids (2.41%). After inoculation with the fungus B. bassiana it was verified that differences happened only to the granulocytes in the concentration of 107 conídios mL-1 (24 and 36h) and to the plasmatocytes in the concentrations 105 conidia mL-1 (60h) and 107 conidia mL-1 (24 and 36h), where there was an increase of the granulocytes and a decrease of the plamatocytes in the largest concentration, and an increase of the plasmatocytes in the concentration 105 conidia/mL-1. M. anisopliae didn't interfere in the granulocytes and plasmatocytes. Relating to the spherulocytes a larger tendency to reduction of those cells was verified at an interval of 36h for both fungi. However a signicant difference only happened in the concentration of 105 conidia/mL-1 at an interval of 60h resulting in the smallest average for that type of hemocyte when challenged by the M. anisopliae. The obtained results indicated that B. bassiana and M. anisopliae, even being used in low concentrations, they have potential to be used in programs of control, considering that the same ones affected negatively indispensable biological parameters to the cycle of D. saccharalis. / A broca da cana-de-açúcar Diatraea saccharalis F. é considerada uma das principais pragas nas Américas, sendo responsável por danos diretos e indiretos a esta cultura. A utilização de entomopatógenos para o controle de pragas tem se intensificado bastante nas últimas décadas, sendo os fungos Beauveria bassiana (Bals.) Vuill. e Metarhizim anisopliae (Metch.) Sorok. os mais utilizados. Os objetivos deste trabalho foram avaliar os efeitos destes fungos, em diferentes concentrações, sobre parâmetros biológicos de D. saccharalis e analisar morfologica e quantitativamente os tipos de hemócitos desse inseto, em lagartas do terceiro ínstar, desafiados imunologicamente pelos fungos estudados, em concentrações diferentes. Foram avaliados período e viabilidade larval e pupal, fecundidade, viabilidade de ovos e longevidade de machos e fêmeas de D. saccharalis, pulverizando-se concentrações de 103, 104, 105 conídios mL-1 sobre lagartas do inseto. Com relação a B. bassiana, os resultados mostraram que para o período larval e pupal e viabilidade pupal não houve diferença. A viabilidade larval foi reduzida na concentração de 105 conídios mL-1 (56,67%). A fecundidade, a viabilidade de ovos e a longevidade de machos e fêmeas foram afetadas, principalmente na concentração 105 conídios mL-1, onde apresentaram médias de 237 ovos, 48,60 %, 2,17 e 2,50 dias, respectivamente. Para M. anisopliae foram observadas diferenças em relação viabilidade larval (56,67%), período pupal (7,86 dias), viabilidade pupal (53,33%), viabilidade de ovos (52,34%) e longevidade de machos e fêmeas (2,17 e 2,50 dias), na concentração 105 conídios mL-1. Os resultados referentes à análise dos hemócitos revelaram que as células mais freqüentes foram os esferulócitos, plasmócitos e granulócitos, com percentuais de 34,75%, 29,66% e 22,16%, respectivamente, enquanto que os hemócitos menos freqüentes foram os pró-hemócitos (8,33%), adipohemócitos (2,58%) e oenocitóides (2,41%). Após inoculação com o fungo B. bassiana verificou-se que diferenças só ocorreram para os granulócitos na concentração de 107 conídios mL-1 (24 e 36h) e para os plasmócitos nas concentrações 105 conídios mL-1 (60h) e 107 conídios mL-1 (24 e 36h), onde houve um aumento dos granulócitos e declínio dos plamócitos na maior concentração, e aumento dos plasmócitos na concentração 105 conídios/mL-1. M. anisopliae não interferiu nos granulócitos e plamócitos. No que se refere aos esferulócitos verificou-se uma maior tendência de redução dessas células no intervalo de 36h para ambos os fungos, porém diferença significativa só ocorreu na concentração de 105 conídios/mL-1 no intervalo de 60h resultando na menor média para esse tipo de hemócito quando desafiados pelo M. anisopliae. Os resultados obtidos indicaram que B. bassiana e M. anisopliae, mesmo sendo utilizados em baixas concentrações, têm potencial para serem utilizados em programas de controle, visto que, os mesmos afetaram negativamente parâmetros biológicos imprescindíveis ao ciclo de D. saccharalis.

A presente Tese de Doutorado objetivou: (1) definir um método eficiente de transformação genética, por bombardeamento de partículas, para a obtenção de plantas transgênicas de cultivares brasileiras de cevada e (2) identificar gene(s) codificante(s) de quitinase(s) potencialmente capaz(es) de conferir resistência ao fungo patogênico de cevada Bipolaris sorokiniana. Culturas de calos obtidos a partir de escutelos imaturos das cultivares Brasileiras de cevada MN-599 e MN-698 (Cia. de Bebidas das Américas, AMBEV) foram bombardeadas com partículas de tungstênio e avaliadas quanto à expressão do gene repórter gusA através de ensaios histoquímicos de GUS e quanto ao efeito dos bombardeamentos na indução estruturas embriogênicas e regeneração de plantas. As condições de biobalística analisadas incluíram a região promotora regulando a expressão de gusA, tipo e pressão de gás hélio de dois aparelhos de bombardeamento, distância de migração das partículas, número de tiros e a realização de pré e pós-tratamento osmótico dos tecidos-alvo. No presente trabalho foram obtidos um número bastante alto de pontos azuis por calo, a indução de calos embriogênicos e embriões somáticos em uma freqüência de até 58,3% e a regeneração de 60 plantas, sendo 43 de calos bombardeados. As melhores condições observadas foram o promotor e primeiro íntron do gene Adh de milho (plasmídeo pNGI), o aparelho de bombardeamento “ Particle Inflow Gun” (PIG) utilizando-se a distância de migração de partículas de 14,8 cm, dois tiros disparados por placa e a realização de tratamento osmótico dos explantes com 0,2 M de manitol e 0,2 M de sorbitol 4-5 horas antes e 17-19 horas depois dos bombardeamentos. Das 43 plantas obtidas de calos bombardeadas, 3 apresentaram atividade de GUS na base das suas folhas. A utilização de primers sintéticos definidos a partir de genes de quitinases descritos na literatura em PCRs resultou na amplificação de dois fragmentos de aproximadamente 700 e 500 pb a partir de DNA total das cvs. MN-599 e MN-698 de cevada e um fragmento, com aproximadamente 500 pb, a partir do DNA total do isolado A4c de Trichoderma sp. Estes fragmentos foram purificados dos géis de agarose e diretamente seqüenciados de forma manual e automática. Os fragmentos de 700 e 500 pb amplificados do genoma da cultivar MN-599 foram identificados como genes de quitinases de cevada e o fragmento de 500 pb do isolado A4c de Trichoderma sp. não apresentou homologia com seqüências conhecidas de quitinases depositadas no EMBL/GenBank. A utilização de novos pares de primers, representando seqüências conservadas de quitinases do fungo Metarhizium anisopliae, resultou na amplificação de 3 fragmentos a partir do DNA total do isolado A4b de Trichoderma sp., que estão sendo purificados para realização de seqüenciamento. / The present Tesis aimed: (1) to determine an efficient method of genetic transformation by particle bombardment to obtain transgenic plants of Brazilian barley cultivars and (2) to identify a gene coding for chitinase that could confer resistance to barley against the pathogen Bipolaris sorokiniana. Calli cultures derived from immature scutella of Brazilian barley cultivars MN-599 e MN-698 (American Beverage Company, AMBEV) were bombarded with tungsten particles and analyzed for gusA reporter gene expression by GUS histochemical assay, embryogenic structures induction and plant regeneration. Physical and biological biolistic conditions analyzed included two promoter regions regulating the gusA gene, two particle bombardment devices, different helium pressures, distances between target tissues and the initial position of particles, number of shots and use of osmotic pre- and post-treatment of tissues. In the present work there were observed high numbers of blue spots per callus, embryogenic calli and somatic embryos induction with a frequency until 58.3% and the regeneration of 60 plants, being 43 from bombarded calli. The best conditions were obtained with the employment of the Adh promoter and its first intron (pNGI plasmid), Particle Inflow Gun (PIG) device, 14.8 cm of distance, 2 shots per plate and osmotic treatment of tissues with 0.2 M mannitol and 0.2 M sorbitol during 4-5 hours prior to and 17-19 hours after bombardments. Leaves from 3 out of 43 regenerated plants showed positive GUS activity in histochemical assays. The use of primers defined from chitinase genes described in literature resulted in the amplification of two fragments with approximately 700 and 500 bp from genomic DNA of MN-599 e MN-698 barley cultivars and one fragment, with approximately 500 bp, from Trichoderma sp. strain A4c genomic DNA. These fragments were purified from agarose gel and manual and automatically sequenced. Fragments of 700 and 500 bp from cv. MN-599 were identified as chitinase genes of barley and fragment of 500 bp Trichoderma sp. A4c presented no homology with chitinase sequences deposited in the EMBL/GenBank. The use of new primers representing conserved chitinase sequences of Metarhizium anisopliae resulted in the amplification of three fragments from genomic DNA of Trichoderma sp. strain A4b. These fragments should be purified and sequenced

Genes de plantas que codificam inibidores de enzimas digestivas de insetos têm sido introduzidos em plantas cultivadas visando o controle de pragas. Os inibidores de proteinases estão presentes nos tecidos vegetais, principalmente nas sementes, e atuam em resposta a ataques por herbívoros e patógenos. Inibidores de serino-proteinases (IPs) dos tipos Bowman-Birk e Kunitz isolados de sementes de soja foram inseridos em variedades de cana-de-açúcar para aumentar a resistência à broca Diatraea saccharalis (Fabr.), principal praga desta cultura. Para utilização de plantas geneticamente modificadas contendo inibidores de proteinases é necessário um conhecimento profundo de sua sustentabilidade e segurança ambiental, determinando a estabilidade da característica inserida e os seus efeitos nos organismos não-alvo. O objetivo desta pesquisa foi avaliar os efeitos diretos e indiretos de inibidores de proteinases de soja em organismos não-alvos: um parasitóide larval, Cotesia flavipes (Cam.) (Hymenoptera: Braconidae); um patógeno, Metarhizium anisopliae (Mestch.) Sorokin (Deuteromycotina: Hyphomycetes); um polinizador, Apis mellifera L. (Hymenoptera: Apidae) e um decompositor, Scheloribates praeincisus (Berlese) (Acari: Oribatida: Scheloribatidae); associados à cultura da cana-de-açúcar. O consumo de Kunitz e BBI não afetou a sobrevivência de S. praeincisus. Por outro lado, a ingestão dos inibidores semi-purificados e purificados do tipo Kunitz diminuiu a duração das fases imaturas de S. praeincisus. A ingestão de folhas de cana GM expressando inibidores de proteinases (Kunitz e BBI) não afetou o tempo de desenvolvimento e a sobrevivência dos imaturos deste oribatídeo quando comparada à ingestão de suas isolinhas. Os inibidores de proteinases semi-purificados e purificados não afetaram a duração dos períodos larval e pupal, o peso e número de pupas e percentual de emergência do parasitóide C. flavipes em D. saccharalis. Por outro lado, a proporção de fêmeas em relação a machos de C. flavipes foi maior no tratamento onde as lagartas foram alimentadas com dieta contendo 0,5% de inibidores semi-purificados comparado-se à testemunha. A proporção fêmea:macho foi significativamente maior também quando os parasitóides foram alimentados com o inibidor do tipo Kunitz em relação ao controle e aos parasitóides alimentados com BBI. A adição de 0,5% (p/v) de inibidores de proteinases semi-purificados e 0,05% (p/v) de inibidores purificados do tipo Kunitz nos meios de cultura MC e BDA resultaram em maiores crescimento vegetativo e produção de conídios de M. anisopliae. Os inibidores purificados do tipo BBI não alteraram a esporulação do fungo. Os resultados dos estudos com A. mellifera não foram conclusivos e novas investigações precisam ser conduzidas para esclarecer os potenciais efeitos de inibidores de proteinases em abelhas. De uma forma geral, observou-se que os inibidores de proteinases (Kunitz e BBI) não afetaram negativamente os organismos não-alvo testados. Por outro lado, a ingestão de inibidor do tipo Kunitz alterou positivamente alguns parâmetros biológicos de C. flavipes, M. anisopliae e S. praeincisus. / Genes of plants expressing insect proteinase inhibitors have been introduced into plants for pest control. Proteases inhibitors are present in plant tissues, mainly in seeds, and act in response to predators and pathogens. The Bowman-Birk type and Kunitz type of serine proteases inhibitors (PI) from soybean seeds are been used to increase resistance of sugarcane to Diatraea saccharalis (Fabr.), the most important pest of this crop. The sustainability and environmental safety of PI crops is still unknown. For these reasons, it is necessary to understand the stability and the non-target effects of this new trait. The objective of this study was to evaluate the direct and indirect effects of soybean PI on the following non-target organisms associated to sugarcane: the larval parasitoid, Cotesia flavipes (Cam.) (Hymenoptera: Braconidae); the entomopathogen, Metarhizium anisopliae (Mestch.) Sorokin (Deuteromycotina: Hyphomycetes); the pollinator Apis mellifera L. (Hymenoptera: Apidae) and the soil mite involved in the process of recycling organic matter, Scheloribates praeincisus (Berlese) (Acari: Oribatida: Scheloribatidae). Kunitz and BBI did not affect S. praeincisus survival. On the other hand, Kunitz semi-purified and purified inhibitor ingestion reduced duration of the immature stages of S. praeincisus. Ingestion of GM senescent leaves did not have an effect on mite immatures development time and survival compared to ingestion of its isolines leaves. The semi-purified and purified proteinases inhibitors did not alter either the duration of larval and pupal stages of C. flavipes on D. saccharalis, or weight and number of pupae and parasitoid emergence. In other hand, the parasitism and proportion of female was higher on the treatment where caterpillars were fed with diet containing 0.5% of semi-purified inhibitors, comparing to control. The ratio female:male was significantly higher also when parasitoids were fed to the Kunitz type inhibitor compared to the control and BBI. The addition of 0.5 % (w/v) of semi- purified proteinase inhibitors and 0.05% (w/v) of Kunitz type purified inhibitors on two culture media (CM and PDA), resulted in increase of vegetative growth and production of conidia. BBI type purified inhibitors did not change the fungus sporulation. The results from the studies with A. mellifera were not conclusive and investigations are needed to clarify the potential impact of proteinase inhibitors on A. mellifera. Overall, proteinase inhibitors (Kunitz and BBI) did not negatively affect the non-target organisms tested. Conversely, ingestion of the Kunitz type of proteinase inhibitors altered positively some biological parameters of C. flavipes, M. anisopliae and S. praeincisus.