O aumento do uso de pesticidas para erradicação de pragas e ervas daninhas resultou no aumento da produção agrícola mundial, contudo, levou à preocupação sobre os impactos ambientais, sociais e econômicos decorrentes dessa prática. A microbiota nativa do solo é muito importante para manter a qualidade desse ambiente, mas com o uso intensivo de agroquímicos foram observadas alterações na biomassa microbiana e na formação de grandes quantidades de resíduos tóxicos. O presente estudo teve como objetivo avaliar o potencial genético das frações cultiváveis e não cultiváveis do solo para degradação de três diferentes herbicidas e verificar se a pressão seletiva exercida pela presença de um determinado herbicida tem potencial para alterar a composição da microbiota local, além de identificar os principais gêneros bacterianos cultiváveis da microbiota do solo portadores dos genes de degradação destes herbicidas. Para isso, foram utilizadas seis amostras de solo de diferentes regiões brasileiras, as quais foram obtidas do estado de São Paulo e de áreas de preservação ambiental dos estados do Amazonas e de Goiás. Os principais gêneros bacterianos identificados na microbiota do solo foram: Acinetobacter, Bacillus, Enterobacter, Escherichia, Leclercia, Lysinibacillus, Klebsiella e Staphylococcus e não foram observadas variações nas frações cultiváveis e não cultiváveis do solo quanto ao potencial genético para a degradação dos diferentes herbicidas utilizados.Alguns desses isolados bacterianos apresentaram os genes para a degradação de dois herbicidas (2,4-D e diuron; atrazina e diuron) e ainda isolados que apresentam potencial genético para degradação dos três herbicidas. Além disso, pela análise em HPLC acoplado a espectrometria de massas, algumas bactérias portadoras dos genes de degradação do diuron (puhA e puhB) apresentaram formação dos metabólitos DCPMU, DCPU e DCA, os quais já foram descritos na literatura e também apresentaram metabólitos que ainda não estão descritos na literatura. Por meio das análises de eletroforese em gradiente desnaturante (DGGE) foi possível observar que a pressão seletiva exercida pela presença desses herbicidas altera a composição da microbiota local e a atrazina foi o herbicida que mais afetou a comunidade bacteriana do solo. Portanto, o estudo da diversidade microbiana associada à pressão seletiva causada pelo uso de herbicidas é de grande importância, visto que os herbicidas alteram significativamente a heterogeneidade da comunidade bacteriana do solo. / The use of pesticides to eradicate pests and weeds resulted in increased agricultural production worldwide, however, led to concern about the environmental, social and economic impacts of this practice. Native soil microbiota is very important to maintain the quality of the environment, but with the intensive use of agrochemicals, changes in microbial biomass and formation of large quantities of toxic waste have been observed. This study aimed to evaluate the genetic potential of cultivable and non-cultivable soil fractions to degradate three different herbicides, to verify if the selective pressure exerted by the presence of a particular herbicide has the potential to change the composition of the local microbiota and to identify the main cultivable soil bacterial genera carrying these herbicides degradation genes. For this, six soil samples from different Brazilian regions were used, which were obtained from the state of São Paulo and from environmental preservation areas in the states of Amazonas and Goiás. The main bacterial genera identified in the soil microbiota were: Acinetobacter, Bacillus, Enterobacter, Escherichia, Leclercia, Lysinibacillus, Klebsiella and Staphylococcus, and variations in cultivable and non-cultivable soil fractions genetic potential to degrade various herbicides were observed. Some of these strains harbored genes for degradation of two herbicides (2,4-D and diuron; atrazine and diuron) and other isolates showed genetic potential to degrade one of the three herbicides. Furthermore, analysis with HPLC-MS showed that some bacteria carrying the diuron degradation genes (puhA and puhB) presented formation of metabolites already described in the literature, such DCPMU, DCPU and DCA, and metabolites that have not been described in the literature. By electrophoresis analysis on denaturing gradient (DGGE), was observed that the selective pressure exerted by the presence of these herbicides alters the composition of the local microbiota, being atrazine the herbicide that most affected the bacterial community in the soil. Therefore, the study of the influence of the selective pressure caused by the use of herbicides in the microbial diversity is very important, since herbicides significantly alter the heterogeneity of the soil bacterial community.

Os pesticidas etileno-bis-ditiocarbamatos da classe dos ditiocarbamatos estão entre os fungicidas mais empregados em todo o mundo para o controle de pragas. Muitos métodos para determinar ditiocarbamatos são baseados na hidrólise ácida em presença de cloreto estanoso e análise do CS2 gerado por diferentes técnicas. Nesse contexto, constituiram em objetivos do presente trabalho, como primeira etapa, o estudo de condições adequadas à estocagem de amostras de solo, e como segunda etapa, a avaliação das taxas de degradação e de lixiviação do fungicida mancozebe num cambissolo distrófico através do método espectrofotométrico. O sítio de estudo foi uma área delimitada de 36 m2, de uma cultura de couve, localizada em São Lourenço no 3 distrito do município de Nova Friburgo-RJ. As análises foram realizadas no laboratório de tecnologia ambiental (LABTAM/UERJ). Na primeira etapa, duas sub-amostras de solo contaminadas com mancozebe foram submetidas a tratamento com cloridrato de L-cisteina e estocadas às temperaturas ambiente e de -20C, sendo posteriormente analisadas em intervalos de 1, 7, 15 e 35 dias após a aplicação do fungicida. Outras duas sub-amostras não tratadas com cloridrato de L-cisteina foram submetidas às mesmas condições de temperatura e analisadas nos mesmos intervalos de tempo. Na segunda etapa, foi efetuada a aplicação do fungicida MANZATE 800 (Dupont Brasil, 80% mancozebe) na dose recomendada de 3,0 Kg ha-1 e coletadas amostras do solo nas profundidades de 0-10, 10-20 e 20-40 cm em intervalos de 2,5,8,12,15,18 e 35 dias após aplicação. As amostras de cada profundidade foram tratadas com cloridrato de L-cisteina e acondicionadas sob temperatura de -20C. Através dos resultados obtidos na primeira etapa, pôde-se concluir que o tratamento com cisteina foi eficaz para conservação do analito, tanto para a amostra mantida a -20C quanto para a amostra mantida à temperatura ambiente. Os dados obtidos na segunda etapa do estudo mostraram que mancozebe apresentou comportamento semelhante ao descrito na literatura, para persistência no solo. Os resultados de lixiviação mostraram que nas condições pelas quais foi conduzido o experimento, resíduos de mancozebe foram detectados em profundidades de até 40 cm, porém através dos modelos de potencial de lixiviação, concluiu-se que o fungicida não oferece risco de contaminação de águas subterrâneas / Ethylene-bis-dithiocarbamates pesticides of the class of dithiocarbamates fungicides are among the most widely used around the world to control pests. Many methods to determine dithiocarbamates are based on acid hydrolysis in the presence of stannous chloride and analysis of CS2 generated by different techniques. In this context, the aims of this study are to evaluate the appropriate conditions for storage of soil samples, and the rates of degradation and leaching of the fungicide mancozebe in a Cambisol by spectrophotometric method. The study site was an area of 36 m2, of a planting of cabbage, located in São Lourenço in the 3rd district of the city of Nova Friburgo-RJ. The analysis was conducted in the laboratory of environmental technology (LABTAM / UERJ). In the first step, two sub-samples of soil contaminated with mancozebe were treated with L-cysteine-HCl and stored at room temperature and -20C, then analyzed at intervals of 1,7,15 and 35 days after fungicide application. Other two sub-samples not treated with L-cysteine-HCl were subjected to the same conditions of temperature and analyzed at the same time intervals. In the second step, the fungicide MANZATE 800 (Dupont Brazil, 80% mancozeb) was applied at the recommended dose of 3.0 kg ha-1 and collected soil samples at 0-10, 10-20 and 20-40 cm at intervals of 2,5,8,12,15,18 and 35 days after application. Samples from each depth were divided into two parts, one being treated with L-cysteine-HCl and both under temperature of -20 C. The results obtained in the first step, indicate that treatment with cysteine was more effective for conservation of the analyte, both for the sample kept at -20 C and for the sample kept at room temperature. Data obtained in the second step of the study showed that mancozeb demonstrated a behavior similar to that one described in the literature to persistence in soil. The leaching results, showed that under condictions in which the experiment was conducted, mancozeb residues were detected at depths of up to 40 cm, but through the models of the potential for leaching, it was concluded that the fungicide is not liable for contamination of groundwater

Orientador: Marilza Vieira Cunha Rudge / Coorientador: Débora Cristina Damasceno / Banca: Yuri Karen Sinzato / Banca: Ana Carolina Inhasz Kiss / Banca: Gustavo Tadeu Volpato / Banca: Kleber Eduardo de Campos / Resumo: A exposição a metais e pesticidas presentes no meio ambiente apresenta efeitos prejudiciais à saúde da população. Em especial, mulheres grávidas e fetos em desenvolvimento apresentam maiores riscos. O presente estudo foi delineado para avaliar o índice de contaminação por metais e pesticidas em mulheres grávidas na região de Botucatu, estado de São Paulo, Brasil. Os metais estudados foram: Mo, Cd, Hg, Pb, Co, As, Zn, Mn, Se e Cu e os pesticidas foram: (α- HCH, β-HCH, γ-HCH) hexaclorocicloexano, hexaclorobenzeno (HCB), derivados do clordano, cisclordano, trans-clordano, oxi-clordano, cis e trans-nonaclor nonaclor e mirex. As concentrações de cada metal e cada pesticida foram determinadas nas amostras de sangue das mães e dos respectivos cordões umbilicais. Para os metais, foi utilizada a técnica da espectrometria de massa e, para os pesticidas, as análises foram determinadas por cromatógrafo a gás equipado a um espectrômetro de massa. Após a obtenção dessas concentrações, foi calculado um novo parâmetro de análise, o índice de contaminação total na mãe e no recém-nascido (RN), que consiste na somatória das concentrações dos metais na mãe/RN multiplicado pelo número de metais exposto adicionado à somatória das concentrações dos pesticidas na mãe/RN multiplicado pelo número de pesticidas exposto. Além desse índice, foram avaliados parâmetros clínicos dos recém-nascidos. Não houve correlação (p>0,05) entre os índices de contaminação materno e dos recém-nascidos com os parâmetros clínicos dos RN. Portanto, o índice de contaminação proposto para análise da contaminação a metais e pesticidas não mostrou relação entre a exposição materna e as repercussões perinatais de forma tão evidente, mas poderia ser um parâmetro para ser considerado em estudos toxicológicos especialmente com relação à análise dos efeitos a longo prazo. Palavras-chave: pesticidas, metais, índice de ... / Abstract: Not available / Doutor

Orientador: Newton Luiz Dias Filho / Banca: Enes Furlani Junior / Banca: André Rodrigues dos Reis / Banca: Edemar Benedetti Filho / Banca: Gilberto José de Arruda / Resumo: Desruptoress endócrinos (D.E), como por exemplo, os pesticidas, representam uma classe emergente de contaminantes em sistemas aquáticos, que pode comprometer a vida da biota aquática e de seres humanos. Embora alguns estudos estejam sendo desenvolvidos no sentido de quantificação e verificação da toxicidade dos D.E presentes no ambiente, praticamente não há na literatura registros de estudos associados ao comportamento e disponibilidade destas substâncias em águas superficiais. Este trabalho buscou determinar a presença dos herbicidas 2,4-D(ácido 2,4-diclorofenoxiacético), Atrazina e Linuron e do inseticida Paration Metil, considerados D.E pela literatura internacional, nas águas do Rio Aporé e propor perspectivas de tratamento de águas de sistemas hídricos por meio de adsorventes sólidos de baixo custo. Este rio está localizado no cerrado brasileiro, o qual é marco divisor do Estado de Mato Grosso do Sul com o Estado de Goiás e recebe grande carga de resíduos de produção agrícola. Após a coleta de amostras de água em pontos estratégicos, foi feita extração pela técnica de Extração em Fase Sólida, em cartuchos de sílica C-18 e a detecção em Cromatografia Gasosa acoplada com detector de Espectrometria de Massas. Os materiais testados para a remoção dos pesticidas alvo deste trabalho foram obtidos a partir de: i) argila organicamente modificada com o surfactante N-dodecil-2-pirrolidona (Mo-DDP); ii) garrafas de PET pós uso (PET); III) biomassa de pinhão manso - J. curcas L. (TPMAN); iv) cinzas de casca de arroz (CCA); v) sílica gel organicamente modificada com 2-Amino-1,3,4- thiadiazol (SGT) e vi) carvão ativado a partir de casca de coco (CA). Os estudos de detecção e quantificação dos pesticidas nas águas do Rio Aporé demonstraram a presença dos pesticidas Malation e Dibutilftalato, os quais são considerados D.E por órgãos governamentais brasileiro,... / Abstract: Endocrine disrupters chemical (EDC), such as pesticides, represent an emerging class of contaminants in aquatic systems that can compromise the life of aquatic biota and human. Although some studies are being developed to quantify and verify the toxicity of EDC in the environment, there is almost no literature records related to the conduct studies and availability of these substances in surface waters. The aim of this study was to verity the presence of herbicide 2,4-D (diclorfenoxacetic acid), Atrazine and Linuron and insecticide Methyl Paration in Aporé River to propose perspectives of treatment in these waters by using low cost adsorbents. This river is located at the Brazilian savanna region, river that is located between Mato Grosso do Sul state and Goias state and receives a great amount of agricultural production waste. After collecting an amount of water at strategic points, has been done an extraction by the technical of Solid Phase Extraction, in cartridges of silica C-18, the detection in Gas Chromatography, attached with a detector Mass Spectrometry. The materials tested for the removal of pesticides, targeted in this study, were obtained from the: i) organically modified clays with surfactant N-dodecyl-2-pyrrolidone (Mo-DDP); ii) PET- Polyethylene terephthalate bottle after use (PET); III) biomass of J. curcas L. (TPMAN); iv) rice husk ash (RHA); v) silica gel organically modified with 2-Amino-1,3,4-thiadiazole (SGT) and vi) activated carbon from coconut shell (AC). Studies of detection and quantification of pesticides on the Aporé River's water demonstrate the presence of pesticides Malathion and Dibutyl phthalate(DBP), which are considered EDC by Brazilian, American and European government agencies. The adsorbents used had positive parameters to use for removal of these molecules, both in batch studies when fixed bed. The adsorption parameters tested showed that 60 to 120 min. ... / Doutor

O objetivo do trabalho foi o de comparar a eficiência de aplicação de agroquímicos na cultura da soja utilizando diferentes pontas de pulverização para aplicações terrestres em alta velocidade. Foram avaliadas as pontas AXI 110 04 na velocidade de 15 km.h-1 (testemunha), APE Cinza, AXI 110 08, TD Hispeed 110 06 e AXI TWIN 120 06, todos na velocidade de deslocamento de 35 km.h-1. O volume de aplicação foi fixado em 120 L.ha-1. A eficiência de aplicação foi avaliada por dois métodos: Análise do percentual de cobertura utilizando marcador fluorescente e luz ultravioleta e análise de depósito através da recuperação e quantificação do corante azul brilhante FD&C N°1 por espectrofotometria. Ambas as analises foram feitas em amostras retiradas de três partes da planta: Superior, média e inferior. As pontas de pulverização mostraram padrões de cobertura e depósito diferenciados, de modo que na parte superior da planta, a cobertura foi favorecida por gotas mais finas e o depósito melhorado pelo uso de gotas médias. Nas demais partes da planta não houve diferença estatística entre os tratamentos tanto para cobertura quanto para depósito. A velocidade de deslocamento não interferiu na eficiência de aplicação para pontas com mesmo padrão de gota, permitindo o aumento da capacidade efetiva do pulverizador sem diminuição na qualidade da aplicação. / The aim of this study was to compare the efficiency of agrochemical application on soybean crop using different types of spray nozzles for ground applications in high travel speed. It was evaluated the nozzles AXI 110 04 with ground speed of 15 km.h-1 (reference), APE Grey, AXI 110 08, TD Hispeed 110 06 and AXI TWIN 120 06, all using travel speed of 35 km.h-1. The volume rate was fixed in 120L.ha-1. The application efficiency was evaluated by two different methods: Analysis of coverage area using fluorescent dye tracer and UV light and analysis of deposits through the recovery and quantification of bright blue tracer FD&C N°1 by Spectrophotometry. Both analysis were done in samples collected from three parts of the plant: Top, medium and bottom. The spray nozzles showed differences in coverage and deposit pattern, so in the top of the plant, the coverage was increased with smaller droplets and the deposit was increased with medium droplets. In the other parts of the plant, there was no statistical difference between the treatments both for coverage and deposit. The travel speed did not influence the application efficiency for droplet with the same droplet pattern, so it is possible to increase the effective capacity of the sprayer without decreasing the application quality.

Uma das culturas perenes de maior importância para o Brasil é a da laranja (Citrus sinensis L. Osbeck). O país ocupa a liderança na produção mundial, com 19,4 milhões de toneladas em 1999, produzindo cerca de 1,2 milhão de toneladas de suco concentrado congelado, rendendo ao país US$ 2,15 bilhões. Um dos aspectos de fundamental importância econômica, para essa cultura, é o controle de pragas e doenças, que pode ultrapassar 40% do custo total de produção. O objetivo deste trabalho foi desenvolver e aplicar um modelo computacional para simular sistemas mecanizados utilizados na aplicação de defensivos em culturas perenes, visando a redução de custos. O modelo, desenvolvido em Visual Basic 6.0, tem as rotinas de cálculos com base em dados encontrados na literatura e de observações obtidas em campo. A validação foi realizada através de comparações dos dados fornecidos pelo modelo com os da literatura e os levantados em uma propriedade agrícola produtora de laranja, mostrando que o mesmo está apto para realizar simulações de sistemas mecanizados auxiliando os produtores nas tomadas de decisões. Através da análise de sensibilidade foi possível observar que os fatores como volume de calda, velocidade de aplicação, preços de aquisição das máquinas e do óleo diesel são os que mais influenciam o custo da maquinaria. Baixas taxas de eficiência operacional podem elevar o custo da operação em até 200%. Com a elaboração dos cenários pôde-se observar que os fatores climáticos podem dobrar a necessidade de sistemas mecanizados e que o aumento da jornada de trabalho de 8 h para 10 h por dia pode reduzir em 21% a necessidade de sistemas. O aumento da velocidade de aplicação de 0,55 m.s-1 para 1 m.s-1 foi a que mais influenciou na necessidade de sistemas mecanizados, na capacidade de campo operacional e no custo com máquinas. Reduções de até 51% no custo das máquinas e de 20 a 25% nos produtos fitossanitários foram obtidos com ) a associação de alternativas do sistema básico. No total contabilizam uma redução no custo total da operação em até 30%, cerca de US$ 117 mil / not available

Ce travail s’intéresse à évaluer l’efficacité de procédés d’oxydation avancée pour l’élimination de pesticides dans l’eau, plus particulièrement l’acide 2,4-dichlorophénoxyacétique (2,4-D), un herbicide largement répandu, qui a été récemment classé comme cancérogène possible pour l’homme. Ces procédés utilisent différents types de rayonnement – UV/visible, ultrasons, rayons gamma –, seuls ou en combinaison avec des oxydants et/ou catalyseurs (ozone, peroxyde d’hydrogène, réactif de Fenton). L'influence du pH, de la dose d'oxydant, du type et de la concentration du catalyseur, du spectre d'irradiation lumineuse, de la dose de rayons gamma et de la fréquence ultrasonore est également analysée, de façon à déterminer par plans d’expériences les plages de fonctionnement optimales pour la conversion et la minéralisation du polluant. Parmi les procédés individuels, seules l’ozonation et l’oxydation Fenton homogène d’une part, la photolyse et l’irradiation gamma d’autre part permettent d’éliminer plus de 25% du carbone organique total en 1 heure. La sonolyse (à haute fréquence) apparaît comme le traitement moins performant, avec une dégradation du 2,4-D inférieure à 15% sur la même durée. Par ailleurs, des effets synergiques marqués sont mis en évidence en associant les différents types de rayonnement avec H2O2 ou le réactif de Fenton. Dans le dernier cas, le polluant est décomposé en moins de 10 minutes, tandis que le rendement de minéralisation est plus que doublé par rapport aux procédés séparés. Il en est de même pour le procédé couplé UV/O3 par rapport à l’ozonation et la photolyse seules. Ramenés à leur consommation énergétique, les traitements les plus efficaces sont, respectivement en termes de conversion et de minéralisation, l’oxydation radio-Fenton et l’oxydation photo-Fenton utilisant une lampe UV à basse pression de mercure. Par ailleurs, contrairement à la photolyse, ce dernier procédé est également activé par une lampe à arc Xenon, dont le spectre d’émission est proche de celui de la lumière du soleil. Sur la base de ces résultats, un photo-réacteur solaire à recirculation est mis en œuvre pour traiter par oxydation photo-Fenton homogène des solutions de 2,4-D, préparées dans l’eau du robinet ou une eau résiduaire en entrée de station d’épuration. Dans les deux cas, la conversion du pesticide dépasse 95% en 1 heure et sa minéralisation 75% en 5 heures. Par ailleurs, l’eau ainsi traitée respecte tous les paramètres de qualité établis par la norme cubaine de rejet des eaux usées, en incluant une étape successive de neutralisation avec Ca(OH)2 et de filtration. Enfin, plusieurs parmi les meilleurs procédés sont évalués pour éliminer deux autres pesticides organochlorés, particulièrement toxiques et persistants dans l’environnement : le chlordécone et le bêta-hexachlorocyclohexane. Des résultats encourageants sont obtenus, avec une dégradation pratiquement totale des polluants en cinq heures, ce qui démontre l’intérêt des méthodes étudiées pour cette problématique.

A capacidade de degradação de compostos xenobióticos por organismos vivos, principalmente bactérias, tem sido objeto intenso de pesquisa, principalmente por aqueles microrganismos isolados do solo. Dessa forma, a busca por novos nichos que resultem no isolamento de microrganismos altamente eficientes se torna cada vez mais necessária. Assim, dada a diversidade de interações inseto - bactérias, este estudo buscou explorar insetos resistentes a inseticidas como nicho de bactérias com capacidade de degradação de pesticidas para o desenvolvimento de estudos voltados à i) utilização dessas bactérias na biorremediação e ii) determinação de sua contribuição na metabolização de inseticidas pelo hospedeiro. Assim, esse trabalho teve por objetivos i) isolar, identificar e caracterizar microrganismos associados ao trato digestivo de linhagens de Spodoptera frugiperda (J.E. Smith, 1797) (Lepidoptera: Noctuidae) resistentes a lambda-cyhalothrin e deltamethrin (piretróide), chlorpyrifos ethyl (organofosforado), spinosad (naturalyte) e lufenuron (inibidor de síntese de quitina), ii) verificar o seu potencial de biodegradação desses compostos, iii) estudar sua associação a populações naturais de S. frugiperda e iv) determinar seu papel na metabolização de xenobióticos. Bactérias com potencial de biodegradação foram selecionadas via cultivo seletivo da flora associada ao trato intestinal de lagartas de quinto ínstar de S. frugiperda em meio mínimo M9 acrescido de 10 ?g/mL de um dos inseticidas em estudo como única fonte de carbono. As bactérias isoladas foram sujeitas à análise de PCR-RFLP do gene do 16S rDNA, com três enzimas de restrição (EcoRI, Rsa, DdeI), resultando na identificação de 16 isolados. Após sequenciamento, dez filotipos foram identificados, distribuídos em Firmicutes (Enterococcaceae e Staphylococcaceae), ?-Proteobacteria (Enterobacteriaceae e Pseudomonadaceae), ?-Proteobacteria (Comamonadaceae) e Actinobacteria (Micrococcaceae e Microbacteriaceae). Enterococcus, Pseudomonas e Microbacterium foram os únicos representados por dois filotipos, sendo ainda encontrados um filotipo de Delftia, Leclercia, Staphylococcus e Arthrobacter. Enterococcus casseliflavus e Enterococcus mundtii foram isolados de praticamente todas as linhagens resistentes de S. frugiperda. Análises de antibiograma e do metabolismo de carboidratos indicaram a similaridade entre os clones de E. casseliflavus, enquanto que os clones de E. mundtii diferiram de maneira expressiva. Apesar disso, os alelos analisados para tipagem via multilocus não resultaram em diferenças. Análises de PCR-diagnóstico do intestino de lagartas de S. frugiperda de linhagem suscetível de laboratório resultaram na detecção de quatro dos dez filotipos isolados do intestino de linhagens resistentes de S. frugiperda. Já em populações naturais foram encontrados cinco dos dez filotipos. O isolado com maior capacidade de crescimento em cada inseticida foi selecionado e todos apresentaram resposta dependente da concentração dos inseticidas, sendo encontrado efeito antimicrobiano em alguns inseticidas. A análise de cromatografia acoplada a espectrometria de massas comprovou a degradação dos inseticidas utilizados pelos diferentes isolados. A colonização do trato digestivo de linhagem suscetível de S. frugiperda com um dos filotipos (Microbacterium arborescens) isolado de lagartas resistentes a lufenuron resultou em CL50 cerca de 10 vezes superior àquela da linhagem apossimbionte. Assim, linhagens resistentes de S. frugiperda se mostraram um excelente reservatório de bactérias com capacidade de degradação dos inseticidas testados e que podem auxiliar na metabolização desses produtos pelo hospedeiro, assim como ser exploradas na descontaminação de áreas que apresentam resíduos desses xenobióticos. / The capacity of living organisms to degrade xenobiotics has been intensively studied, mainly for soil-associated bacteria. Thus, there is a growing need to search for new niches to lead to the isolation of highly efficient microrganisms. As insect-bacteria interactions are very diverse, we focused on exploiting insecticide resistant insects as a niche of pesticidedegrading bacteria to develop studies devoted to a) bacterial utilization in bioremediation and ii) determination of bacterial contribution to insecticide metabolization by the host insect. Our main objetives were to i) isolate, identify and characterize the microrganisms associated to the gut of resistant strains of Spodoptera frugiperda (J.E. Smith, 1797) (Lepidoptera: Noctuidae) capable to degrade lambda-cyhalothrin,deltamethrin (pyrethroids), chlorpyrifos ethyl (organophosphate), spinosad (naturalyte) and lufenuron (chitin synthesis inhibitor), ii) verify their potential to degrade these insecticides, iii) to verify their association to natural populations of S. frugiperda, and iv) to determine their role in the metabolization of xenobiotics in the host. Bacteria with biodegrading capacity were selected from the gut flora of fifth instars of S. frugiperda on selective media based on the minimum media M9 added of 10 ?g/mL of one of the insecticides selected as the sole carbon source. The isolated bacteria were subjected to RFLP-PCR analysis of the 16S rDNA gene using three restriction enzymes (EcoRI, Rsa, DdeI), which led to the identification of 16 isolates. These isolates were grouped in ten phylotypes after sequencing, representing Firmicutes (Enterococcaceae and Staphylococcaceae), ?-Proteobacteria (Enterobacteriaceae and Pseudomonadaceae), ?- Proteobacteria (Comamonadaceae) and Actinobacteria (Micrococcaceae e Microbacteriaceae). Enterococcus, Pseudomonas and Microbacterium were the only represented by more than two phylotypes. Delftia, Leclercia, Staphylococcus and Arthrobacter were also represented. Enterococcus casseliflavus and Enterococcus mundtii were isolated from almost all resistant lines of S. frugiperda. Antibiogram and carbohydrate metabolism assays indicated the similarity among the isolates of E. casseliflavus, while those of E. mundtii displayed some differences. However, no molecular differences were observed by comparing different alleles in multilocus sequence analysis. Diagnostic-PCR analysis of a susceptible, lab-strain of S. frugiperda allowed the identification of four out of the ten phylotypes isolated from resistant strains. But no bacteria from the susceptible strain could be cultivated in the selective media. In natural populations of S. frugiperda, five out of the ten isolates were detected. The most active isolate to degrade each pesticide was selected for further tests and all displayed a dose-dependent response to the insecticides. Analyses by gas or liquid chromatography-coupled mass spectrometry demonstrated the capacity of each isolate to degrade the insecticides tested. Gut colonization of larvae from the susceptible strain with Microbacterium arborescens isolated from resistant larvae increased the LC50 to lufenuron in 10 fold when compared to the aposymbiont strain. Thus, resistant strains of S. frugiperda are an excellent reservoir of bacteria capable of degrading the tested insecticides, and have a potential to be exploited for the bioremediation of xenobiotic contaminated areas. Moreover, these bacteria can auxiliate the host insect to metabolize insecticides and may play a role in insect response to insecticides.

No description available.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Química. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008