As plantas reconhecem e produzem substâncias voláteis específicas para a atração de parasitóides após o ataque de um herbívoro, num processo conhecido como defesa indireta. Contudo, a capacidade dessas plantas em processar e liberar novos compostos voláteis sob o ataque de um herbívoro não hospedeiro permanece ainda inexplorado. Em vista disso, o presente trabalho buscou investigar o efeito dos voláteis emitidos por planta de milho sob o ataque de uma praga até então não hospedeira (traça-das-crucíferas, Plutella xylostella) comparado ao daqueles emitidos por planta de milho sob ataque de um hospedeiro tradicional (lagarta-do-cartucho-domilho, Spodoptera frugiperda), sobre esses insetos e seus respectivos parasitóides, Apanteles piceotrichosus e Campoletis flavicincta. Os bioensaios com os parasitóides foram conduzidos em fotofase, sendo oferecidos a estes, voláteis de plantas de milho sadias, voláteis liberados nos intervalos de 0-1, 5-6 e 24-25h após tratamento em fotofase por dano mecânico ou herbivoria simulada, e voláteis liberados no intervalo de 5-6h após esses mesmos tratamentos em escotofase. Já os ensaios com as mariposas foram conduzidos em escotofase, sendo oferecidos a estas, voláteis de plantas de milho sadias, voláteis liberados nos intervalos de 5-6h após tratamento em fotofase por dano mecânico ou herbivoria simulada, e voláteis liberados no intervalo de 0-1 e 24- 25h após esses mesmos tratamentos em escotofase. Adicionalmente, foram testados, para P. xylostella, voláteis de plantas de couve-manteiga sadia, e para A. piceotrichosus, voláteis de couve-manteiga sadia, couve-manteiga danificada mecanicamente e couve-manteiga atacada por lagartas de P. xylostella. As fêmeas de C. flavicincta apresentaram atratividade para voláteis emitidos pelas plantas de milho no intervalo de 5 a 6 horas após tratamento com regurgito de S. frugiperda em escotofase. Curiosamente, não apresentou atratividade pelos voláteis liberados nesse mesmo intervalo de tempo após indução com regurgito em fotofase. As fêmeas acasaladas de S. frugiperda foram atraídas por voláteis de plantas de milho sadia e voláteis liberados nos intervalos de 5-6 e 24-25h após dano mecânico ou tratamento da planta com regurgito deste herbívoro. Porém, preferiu voláteis de plantas sadias aqueles de plantas tratadas com regurgito em fotofase. Esses resultados demonstraram que esses insetos são capazes de discriminar entre misturas de voláteis presentes em seu habitat natural, onde ocorre a relação tritrófica milho (planta hospedeira) S. frugiperda (herbívoro) C. flavicincta (parasitóide). Da mesma forma, na relação couve-manteiga (planta hospedeira) P. xylostella (herbívoro) A. piceotrichosus (parasitóide), as fêmeas de P. xylostella foram atraídas pelos voláteis de couve-manteiga sadia, assim como as fêmeas de A. piceotrichosus foram atraídas pelos voláteis de couve-manteiga atacadas por lagartas deste herbívoro. No caso da simulação de uma nova relação, milho (planta não-hospedeira) P. xylostella (herbívoro) C. flavicincta (parasitóide), tanto fêmeas de A. piceotrichosus, quanto de P. xylostella, não foram capazes de responder aos voláteis de plantas de milho sadias, danificadas mecanicamente e danificadas mecanicamente + regurgito de P. xylostella. A determinação desses mecanismos poderá ser útil para maior compreensão do contexto evolutivo entre plantas e insetos e obtenção de novos avanços no manejo e controle biológico de pragas. / Plants recognize and produce specific volatile substances that attract parasitoids after the herbivore attack, characterizing a process known as indirect defense. However, the ability of these plants in processing and releasing novel volatile compounds elicited by a non-host herbivore attack has been poorly explored. Regarding this, the current study aimed to investigate the effect of volatiles emitted by maize plants under the attack of a pest which is not a host so far, diamondback moth, Plutella xylostella compared to those emitted by a common host, fall armyworm, Spodoptera frugiperda on the behavior response of these insects and their respective parasitoids Apanteles piceotrichosus e Campoletis flavicincta. The bioassays with the parasitoids were conducted during photophase and they were exposed to volatiles from undamaged maize, volatiles released at the time intervals 0-1, 5-6 and 24-25h after the treatment of mechanical damage or simulated herbivory during photophase, and volatiles released at the time interval 5-6h after these same treatments in scotophase. The bioassays with the moths were carried out in scotophase and they were exposed to volatiles from undamaged maize, volatiles released at the time interval 5-6h after the treatment of mechanical damage or simulated herbivory during photophase, and volatiles released at time intervals 0-1 and 24-25h after these same treatments in scotophase. Additionally, for P. xylostella volatiles from undamaged kale were tested while for A. piceotrichosus it was tested volatiles from undamaged kale, mechanically damaged and P. xylostella caterpillar damaged kale. C. flavicincta females were attracted to volatiles emitted by the maize plants at the interval 5-6h after the treatment with the S. frugiperda regurgitate in scotophase. Curiously, they were not attracted to volatiles released at the same time interval after the induction elicited by the regurgitate in the photophase. S. frugiperda mated females were attracted by volatiles from undamaged plants and volatiles released at time intervals 5-6 and 24- 25h after the mechanical damage or treated with the regurgitate of this herbivore. Nevertheless, they preferred the volatiles from undamaged maize to the plants treated with the regurgitate during photophase. These results demonstrated that these insects are able to distinguish among the volatile blends present in their natural habitat where it occurs the tritrophic relationship maize (host plant) S. frugiperda (herbivore) C. flavicincta (parasitoid). In the same way, in the relationship kale (host plant)- P. xylostella (herbivore) A. piceotrichosus (parasitoid), P. xylostella females were attracted by the volatiles of undamaged kale as well as the A. piceotrichosus females were attracted to volatiles emited by caterpillar-damaged kale. In the case of simulating a new relationship, maize (non-host plant) P. xylostella (herbivore) C. flavicincta (parasitoid), A. piceotrichosus females and P. xylostella were not able to respond to undamaged maize, mechanically damaged and mechanically damaged+ P. xylostella regurgitate. The determination of these mechanisms can be useful for a better understanding of the evolution context between plants and insects and for obtaining new advances in the management and biological pest control.

O estudo foi dividido em capítulos que incluíram diversos aspectos da ecologia química de insetos e espécies de Piperaceae como se seguem: O Capítulo 1 descreve as informações taxonômicas, a história natural dos insetos, as observações de campo e a organização das espécies hospedeiras de Piperaceae segundo as preferências alimentares dos insetos. Observou-se forte especificidade química de espécies de Coleoptera (Naupactus bipes) e Homoptera (Membracis foliata, Callocanophora sp., e Aethalium reticulatum) por Piper aduncum, P. gaudichaudianum, P. arboreum e P. hispidum que possuem ácidos benzóicos prenilados como produtos predominantes. As Lepidoptera (Quadrus u-lucida, Heraclydes brasiliensis e H. helicorides) constituíram-se num segundo grupo de insetos para o qual constatou-se forte especificidade. Nesse caso as espécies de Piperaceae, P. regnellii e P. solmsianum, são nitidamente acumuladores de neolignanas e/ou lignanas. Os Capítulos 2 e 3 (coleópteros - besouros e lepidópteros - borboletas, respectivamente) descrevem os resultados relacionados aos estudos das reações que ocorreram durante o processo de digestão de folhas de espécies de Piper, seqüestros de metabólitos secundários pelos insetos. O estudo de possíveis fatores atrativos presentes em óleos essenciais foram investigados mediante o uso de ensaios eletrofisiológicos. Foram observadas reações de desmetilações em lignanas tetraidrofurânicas, esterificação de ácidos benzóicos, hidrólise de amidas, reação do tipo ozonólise de lignanas, neolignanas e fenilpropanóides durante o processo digestivo das borboletas (larvas) e dos besouros adultos. Foram observados seqüestros de neolignanas das folhas e raízes de P. regnellii pelas larvas da borboleta Heraclides hectorides e ácidos benzóicos prenilados das raízes de P. gaudichaudianum pelas larvas do besouro Naupactus bipes. Os experimentos de EAG com antenas do besouro N. bipes indicou que os óleos de P. gaudichaudianum, P. regnellii e P. hispidum foram ativos, e tal comportamento foi confirmado por observações em campo, sendo que as respostas mais intensas foram observadas para as fêmeas em relação às respostas para os machos. A análise de GC/EM-EAD permitiu a determinação dos compostos bioativos como os monoterpenos α- pineno, ß-pineno e ß-mirceno. O Capítulo 4 descreve as espécies de homópteros que têm especificidade por P. gaudichaudianum, P. arboreum e P. aduncum que são acumuladoras de ácidos benzóicos 7 prenilados. Outros possíveis fatores determinantes para tal especificidade foram atribuídos ao baixo teor de metabólitos secundários nas seivas, alto teor de micronutrientes, baixo teor de macronutrientes, ausência de lignanas ou neolignanas nas seivas, lignificação com predominância de resíduo siringila (S). O Capítulo 5 descreve a determinação e caracterização estrutural dos 49 metabólitos secundários envolvidos neste estudo. O Capítulo 6 descreve o estudo da estabilidade de lignanas tetraidrofurânicas realizado em função da rara ocorrência na natureza de isômeros com a configuração toda cis. O estudo da estabilidade para os dez possíveis estereoisômeros para a lignana tetraidrofurânica através do cálculo do funcional de densidade, B3LYP, com a base 6- 316(dp) mostrou que a configuração toda cis é de fato menos estável do que a toda trans. / The study was presented in six chapters that included several aspects of chemical ecology of insects and Piperaceae species as following: The Chapter 1 describes taxonomical aspects, natural history of the insects and field observation and the organization of hosts Piperaceae according to the observed feeding preferences of the associated insects. It was observed strong chemical specificity of Coleoptera and Homoptera species by Piper aduncum, P. gaudichaudianum, P. arboreum and P. hispidum which contain prenylated benzoic acids. The Lepidoptera showed preference for species containing neolignanas and/or lignanas such P. regnellii and P. solmsianum. The Chapters 2 and 3 (coleopterous - beetles and lepdopterous-butterflies, respectively), were addressed for the studies of biotransformation reactions, sequestration and attractive assays. The study of possible factors present attractions in essential oils was investigated by the use of electrophysiological essays. It were observed several reactions as esterification, hydrolyses and ozonolyse-type for lignans, neolignans, phenylpropanoids and amides occurring in from species of Piperaceae during the digestive process of the butterflies and of beetles. It was observed sequestration of neolignans of P. regnellii by larvae of Heraclides hectorides and prenylated of benzoic acids from roots of P. gaudichaudianum by the larva of the beetle Naupactus bipes. The experiments of EAG using antennas of the beetle N. bipes showed that the oils of P. gaudichaudianum, P. regnellii and P. hispidum were active and such results were in agreement with field observations and the most intense response was observed for the females in relation to the response for the males. The analyses of GC/EM-EAD allowed the determination of the bio-actives compounds as the monoterpenes α-pinene, β-pinene and β-mircene. The Chapter 4 describes the homopteros species that have specificity for the P. gaudichaudianum, P. arboreum and P. aduncum accumulative of prenylated benzoic acids. Further determinant factors for specificity included: low percentage of secondary metabolites in saps, high percentage of micro-nutrients and low percentage of macro-nutrients, absence of lignans or neolignans in the saps, lignifications with predominance of siringyl residues (S) which confer a pattern related to Angiosperms. The Chapter 5 describes the determination and structural characterization of the 49 secondary metabólitos involved in this study. The Chapter 6 shows the study of stability versus natural occurrence of tetrahydrofuran lignans was carried out due to the rare occurrence of all-cis configuration. The study of the stability for the ten possible stereoisomers for the tetrahydrofuran lignans was through the calculation of the functional of density, B3LYP, with the base 6-316(dp), it showed that the all-cis configuration is less stable than the all-trans tetrahydrofuran lignans.

O sucesso reprodutivo das figueiras, e a consequente manutenção do mutualismo Ficus vespas de figo, depende do sucesso na polinização das flores pistiladas (produção de frutos) e do desenvolvimento de vespas polinizadoras em alguns ovários galhados (produção de vespas vetoras de pólen). No entanto, o período de receptividade das flores pistiladas para a polinização e oviposição pelas vespas polinizadoras de Ficus é curta, em relação à duração total do desenvolvimento do figo. A pequena janela temporal de receptividade pode ser um fator limitante na estabilidade do mutualismo, uma vez que o sucesso reprodutivo da planta será nulo se os figos não forem visitados por vespas polinizadoras durante o período de receptividade. O presente trabalho avaliou o papel das vespas não-polinizadoras galhadoras (Idarnes grupo flavicollis) durante o período de polinização Ficus citrifolia. Especificamente avaliou-se se as vespas galhadoras interferem (1) na atratividade do figo às vespas polinizadoras, (2) na receptividade do estigma e (3) no sucesso das vespas polinizadoras (produção de frutos e prole de vespas polinizadoras). O estudo experimental foi realizado no campus da USP Ribeirão Preto (21°10S; 47°48W), durante os meses de 02/2008 e 07/2009. Foi observado que os períodos de receptividade do estigma e de atratividade do figo duraram cerca de uma semana e não sofreram efeito da presença das vespas galhadoras. No entanto, o sucesso reprodutivo da planta foi afetado em situações de alta infestação das vespas não-polinizadoras, devido ao fechamento precoce do ostíolo causado pelo crescimento das galhas dessas vespas / The breeding success of Ficus trees and the maintenance of their mutualistic fig wasps depend on the successful pollination of pistilate flowers (seed production) and on the development of pollinating wasps in some galled ovaries (production of pollen vectors). The period during which pistilate flowers are receptive for pollination and oviposition is short compared to the total length of fig development. This narrow temporal window may be limiting to the stability of the mutualism, since the reproductive success of the plant will be null if wasps fail to find receptive trees. We investigated the role of the non-pollinating galler wasps (Idarnes group flavicollis) on the pollination period of Ficus citrifolia figs. Specifically, we tested if galler wasps interfere on (1) fig attraction for pollinating fig wasps, (2) length of stigma receptivity and (3) pollinating success (seed and pollinator offspring production). The study was carried out at the campus of University of São Paulo in Ribeirão Preto (21° 10\' S, 47° 48\' W) between february/2008 and march/2009. The periods of stigma receptivity and fig attractiveness lasted about one week and were not affected by the presence of galling non-pollinating fig wasps. However, the early ostiole closure caused by the growth of non-pollinating wasps galls may affect the plant reproductive success in high levels of infestation by these wasps

Orientador: Maria Lígia Rodrigues Macedo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-25T23:17:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bezerra_CezardaSilva_M.pdf: 16272882 bytes, checksum: c9bdf2bf628fb555d1bc1ccc47c972c5 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Os inibidores de proteases de plantas têm sido amplamente estudados como uma alternativa para o controle de insetos-praga devido à capacidade de inibir enzimas envolvidas na digestão. Assim sendo, o objetivo deste trabalho foi estudar a atividade biológica do inibidor de tripsina de sementes de Inga vera (IVTI) sobre o desenvolvimento, fisiologia nutricional e atividade enzimática de Anagasta kuehniellla. Larvas neonatas (n=40) foram mantidas em dieta artificial sem inibidor (controle) ou contendo 1% de IVTI (p/p) até atingirem o quarto e quinto instares. As análises realizadas determinaram o efeito sobre o desenvolvimento destas, desde período larval até emergência dos adultos. Através de outras aferições elaboramos uma tabela de parâmetros nutricionais. A atividade proteolítica do homogenato intestinal e fecal foi analisada através de zimograma e ensaios enzimáticos in vitro, utilizando BApNA e Suc-AAPF-pNA como substratos para tripsina e quimotripsina, respectivamente. IVTI foi incubado com o homogenato intestinal larval para verificar a degradação do mesmo. O consumo de IVTI pelas larvas provocou uma redução de cerca de 50% no peso médio larval e uma redução significativa taxa de sobrevivência de 15%, bem como o prolongamento do período larval em 8 dias. A análise dos índices nutricionais revelou uma redução na eficiência de conversão do alimento ingerido e digerido e um aumento no custo metabólico, sugerindo que IVTI apresenta efeito antinutricional para esta espécie. IVTI alterou a atividade proteolítica intestinal das larvas com a redução atividade tríptica e o aumento da atividade quimotríptica. Na análise fecal, os níveis da atividade tríptica foram semelhantes tanto nas fezes das larvas alimentadas em dieta controle quanto contendo inibidor, entretanto foi observado um aumento no nível da atividade quimotríptica nas larvas alimentadas com inibidor. IVTI não foi degradado pelas enzimas intestinais, sendo excretado nas fezes e permanecendo com sua atividade inibitória ativa. O zimograma não revelou nenhuma forma variante de enzima nas larvas alimentadas com inibidor, mas foi possível observar quais sofreram influências pelo mesmo. Com base nesses resultados, IVTI apresentou uma atividade tóxica e antinutricional contra A. kuehniella / Abstract: Plant protease inhibitors have been extensively studied as an alternative for the control of insect pests because of their ability to inhibit enzymes digestive enzymes. In this work, the biological activity of trypsin inhibitor of Inga vera seed (IVTI) on the development, nutritional physiology and enzyme activity of Anagasta kuehniellla was evaluated. Neonate larvae (n=40) were maintained on artificial diet without inhibitor (control) or containing 1% IVTI (w / w) until fourth and fifth instar. This bioassay determined the effect on the development from the larval period to adult emergence. Through other measurements prepared a table of nutritional parameters. The proteolytic activity of intestinal and fecal homogenate was analyzed by zymography and enzymatic assays, in vitro, using BApNA and Suc-AAPF-pNA as substrates for trypsin and chymotrypsin, respectively. IVTI was incubated with the larval gut and check the degradation of the inhibitor. IVTI consumption by the larvae resulted in a reduction of about 50% of larval weight and a significant larval survival rate of 15%, as well as the extension of the larval period to 8 days. Nutritional analyses showed a reduction of efficiency of conversion of food eaten and digested and an increase in metabolic cost, suggesting that IVTI produces an anti-nutritional effect for this specie. IVTI changed the proteolytic activity in the gut of the larvae with decrease of trypsin activity and increase of chymotrypsin activity. Fecal analyses, the levels of trypsin activity were similar in the feces of larvae fed on control diet as containing inhibitor, however there was an increase in the level of chymotrypsin activity in larvae fed with inhibitor. IVTI was not degraded by intestinal enzymes, but it excreted in the feces and their inhibitory activity remained active. Zymogram revealed no variant form of the enzyme in the larvae fed inhibitor, but was observed which were influenced by it. Based on these results, IVTI presented an anti-nutritional and toxic activity against A. kuehniella / Mestrado / Bioquimica / Mestre em Biologia Funcional e Molecular

Orientadores: Maria Lígia Rodrigues Macedo, Odalys Garcia Cabrera, Goran Neshich / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-22T08:34:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ramos_VanessadaSilveira_D.pdf: 9537452 bytes, checksum: 829f959a45ba9dc3fb47b19126255aca (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Os inibidores de tripsina têm sido utilizados com sucesso para aumentar a resistência das plantas contra os insetos. No presente trabalho avaliamos a eficiência de um inibidor de tripsina de Inga laurina (ILTI) sobre o desenvolvimento de larvas de Diatraea saccharalis e Heliothis virescens, duas importantes pragas da cana-de-açúcar e tabaco, respectivamente. Para estes fins foram utilizadas diversas estratégias (i) purificação da proteína ILTI nativa a partir de sementes de I. laurina e sua utilização para suplementação de dieta artificial fornecida como alimento às larvas dos insetos em estudo. Isto com o intuito de avaliar os efeitos do inibidor no desenvolvimento destes indivíduos; (ii) obtenção da sequência de DNA do gene ilti, clonagem, expressão e purificação da proteína recombinante assim como avaliação da sua atividade inibitória; (iii) obtenção de plantas transgênicas de cana-de-açúcar e tabaco com o gene ilti obtido a partir do DNA genômico de I. laurina ou do gene ilti-s sintetizado quimicamente usando o uso de códons da cana-de-açúcar. A adição de 0,1% (p/p) de ILTI na dieta de D. saccharalis não alterou a sobrevivência larval, mas resultou em uma redução de 56% no peso das larvas. As larvas de H. virescens que foram alimentadas em uma dieta contendo 0,5% (p/p) de ILTI apresentaram uma redução de 84% no peso. Experimentos in vitro mostraram que ILTI não foi digerido pelas proteinases do intestino médio de ambas as espécies de larvas. Ensaios trípticos permitiram observar que não houve alteração nos níveis de tripsina no intestino médio de ambos os insetos. Entretanto, verificou-se uma redução de 55,3% na atividade tríptica das fezes de D. saccharalis e um aumento de 24,1% desta atividade nas fezes de H. virescens. A atividade da tripsina em ambas as espécies alimentadas com ILTI foi sensível ao inibidor, sugerindo que nenhuma nova proteinase resistente à ILTI foi induzida. Adicionalmente, a proteína recombinante reILTI produzida em Escherichia coli apresentou atividade inibitória similar à proteína nativa em testes de atividade anti-tríptica. Com isso, reILTI pode ser considerada como uma potencial ferramenta biotecnológica. Finalmente, larvas de D. saccharalis e H. virescens foram alimentadas com plantas transgênicas de cana-de-açúcar e tabaco - respectivamente - expressando os genes ilti e/ou ilti-s. Os resultados mostraram que os transgênicos foram capazes de interferir no metabolismo dos insetos-praga testados sugerindo que esta estratégia pode ser promissora na obtenção de plantas mais resistentes ao ataque de insetos / Abstract: Trypsin inhibitors have been successfully used to increase plant resistance against insects. In this work, we evaluated the efficiency of a trypsin inhibitor from Inga laurina (ILTI) on the development of Diatraea saccharalis and Heliothis virescens, two important pests of sugarcane and tobacco, respectively. For these purposes, several strategies were employed: (i) purification of the native protein ILTI from I. laurina seeds, and its use as a supplement in the artificial diet provided for the insect larvae. This purpose was performed in order to evaluate the effects of ILTI on the development of these individuals, (ii) elucidation of the DNA sequence of the ilti gene; cloning, expression and purification of the recombinant protein (reILTI) as well as evaluation of its inhibitory activity, (iii) production of transgenic plants of sugarcane and tobacco with the gene ilti from I. laurina genomic DNA or the gene ilti-s, which was chemically synthesized using the sugarcane codon usage. The addition of 0.1% (w/w) ILTI in the diet of D. saccharalisdid not alter larval survival but resulted in a reduction of 56% in the weight of the larvae. The H. virescens larvae that were fed a diet containing 0.5% (w/w) ILTI showed an 84% decrease in weight. In vitro experiments showed that ILTI was not digested by the midgut proteinases of either species of larvae. Triptic assays allowed observe that there was no alteration in the trypsin levels in the midgut of either insect. However, there was a reduction of 55.3% in the triptic activity in the feces of D. saccharalis and an increase of 24.1% of this activity in the feces of H. virescens. The trypsin activity in both species fed with ILTI was sensitive to the inhibitor, suggesting that no novel proteinase resistant to ILTI was induced. Additionally, reILTI showed similar inhibitory activity to those of the native protein in the anti-tryptic assays. Therefore, reILTI can be considered a potential biotechnological tool. Finally, larvae of D. saccharalis and H. virescens were fed with transgenic sugarcane and tobacco plants, respectively. The results showed that transgenic plants were able to interfere with the metabolism of these insect pests, suggesting that this is a promising strategy for the production of plants that are more resistant to insect attack / Doutorado / Bioquimica / Doutora em Biologia Funcional e Molecular

O sucesso reprodutivo das figueiras, e a consequente manutenção do mutualismo Ficus vespas de figo, depende do sucesso na polinização das flores pistiladas (produção de frutos) e do desenvolvimento de vespas polinizadoras em alguns ovários galhados (produção de vespas vetoras de pólen). No entanto, o período de receptividade das flores pistiladas para a polinização e oviposição pelas vespas polinizadoras de Ficus é curta, em relação à duração total do desenvolvimento do figo. A pequena janela temporal de receptividade pode ser um fator limitante na estabilidade do mutualismo, uma vez que o sucesso reprodutivo da planta será nulo se os figos não forem visitados por vespas polinizadoras durante o período de receptividade. O presente trabalho avaliou o papel das vespas não-polinizadoras galhadoras (Idarnes grupo flavicollis) durante o período de polinização Ficus citrifolia. Especificamente avaliou-se se as vespas galhadoras interferem (1) na atratividade do figo às vespas polinizadoras, (2) na receptividade do estigma e (3) no sucesso das vespas polinizadoras (produção de frutos e prole de vespas polinizadoras). O estudo experimental foi realizado no campus da USP Ribeirão Preto (21°10S; 47°48W), durante os meses de 02/2008 e 07/2009. Foi observado que os períodos de receptividade do estigma e de atratividade do figo duraram cerca de uma semana e não sofreram efeito da presença das vespas galhadoras. No entanto, o sucesso reprodutivo da planta foi afetado em situações de alta infestação das vespas não-polinizadoras, devido ao fechamento precoce do ostíolo causado pelo crescimento das galhas dessas vespas / The breeding success of Ficus trees and the maintenance of their mutualistic fig wasps depend on the successful pollination of pistilate flowers (seed production) and on the development of pollinating wasps in some galled ovaries (production of pollen vectors). The period during which pistilate flowers are receptive for pollination and oviposition is short compared to the total length of fig development. This narrow temporal window may be limiting to the stability of the mutualism, since the reproductive success of the plant will be null if wasps fail to find receptive trees. We investigated the role of the non-pollinating galler wasps (Idarnes group flavicollis) on the pollination period of Ficus citrifolia figs. Specifically, we tested if galler wasps interfere on (1) fig attraction for pollinating fig wasps, (2) length of stigma receptivity and (3) pollinating success (seed and pollinator offspring production). The study was carried out at the campus of University of São Paulo in Ribeirão Preto (21° 10\' S, 47° 48\' W) between february/2008 and march/2009. The periods of stigma receptivity and fig attractiveness lasted about one week and were not affected by the presence of galling non-pollinating fig wasps. However, the early ostiole closure caused by the growth of non-pollinating wasps galls may affect the plant reproductive success in high levels of infestation by these wasps

Fortes chuvas e outros eventos climáticos podem afetar o fitness de plantas e insetos. Estudos recentes têm demonstrado que esses organismos são capazes de detectar súbitas variações da pressão barométrica que antecedem a condição climática adversa. Para os insetos, esta percepção é acompanhada de alterações comportamentais aparentemente adaptativas, como a redução do voo e chamamento para cópula. As plantas, por sua vez, respondem com a abertura dos estômatos, de maneira muito semelhante ao estresse hídrico, devido à ativação de rotas bioquímicas associadas ao ácido abscísico. O longo histórico co-evolutivo entre plantas e insetos herbívoros indica que alterações em um organismo reflete na resposta adaptativa do outro. Assim, mesmo que a variação na pressão barométrica afete apenas um dos organismos, a interação inseto-planta deve ser alterada, porém, esta abordagem nunca foi estudada. Utilizando como modelo o milho, Zea mays L. (Poales: Poaceae) e a lagarta-cartucho-do-milho, Spodoptera frugiperda (J.E. Smith, 1797) (Lepidoptera: Noctuidae), nós investigamos o desempenho alimentar do inseto e defesas induzidas de plantas intactas e com indução pela herbivoria frente a diferentes pressões barométricas. Para isso foram desenvolvidos dispositivos automatizados e os ensaios foram conduzidos dentro de uma câmara barométrica. As lagartas consumiram maiores áreas foliares em pressão baixa do que alta, porém o ganho de peso foi similar nas pressões testadas. Plantas intactas, danificadas pela lagarta e com aplicação do regurgito de S. frugiperda não produziram defesas induzidas pela pressão barométrica, apesar dos tratamentos com indução pelo herbívoro emitirem misturas mais complexa de voláteis comparado às plantas intactas. Além disso, plantas com indução mecânica apresentaram maiores níveis do fitohormônio ácido jasmônico. Nesse contexto, nós hipotetizamos que condições de estresse, como pressão baixa, aumentam o consumo foliar e taxa metabólica das lagartas, resultando em incremento de peso similar a condições não estressantes. Em contrapartida, plantas de milho aparentemente não utilizam a pressão como fator abiótico preditor de alterações climáticas e aumento de herbivoria. Para o melhor do nosso conhecimento, este foi o primeiro estudo a investigar os efeitos da pressão barométrica na interação planta-inseto herbívoro e os resultados obtidos podem repercutir na inclusão da pressão como fator que transmuta ensaios biológicos. / Severe raining and other climatic events can affect plant and insect\'s fitness. Recent studies have shown that these organisms are able to detect sudden barometric pressure variations that generally precede an adverse climatic condition. For insects, this perception is followed by behavioral modifications that are apparently adaptive, as, for instance, the reduction in flights and the calling for mating. Plants, in turn, respond with stomata opening, similar to hydric stress, once biochemical routes associated to the abscisic acid are activated. The historical co-evolutive process between plants and herbivore insects indicate that changes in one organism reflects in the adaptive responses of the other. In that sense, even if the fluctuation of the barometric pressure has direct effects in a single organism, the insect-plant interaction may be altered. However, this approach has never been examined. Taking as models maize plants, Zea mays L. (Poales: Poaceae), and the fall armyworm, Spodoptera frugiperda (J.E. Smith, 1797) (Lepidoptera: Noctuidae) we have investigated the feeding performance and induced defences of intact and herbivore-induced plants under different barometric pressures. For that, we developed automated devices and the assays were conducted inside of a barometric chamber. The fall armyworms larvae consumed greater leaf areas under low than high pressures, but the weight gain was similar among the pressures tested. Wound-induced maize did not displayed defenses by the barometric pressure changes, although the treatments with herbivore induction have emitted more complex volatiles blends when compared to intact maize. Besides that, plants with mechanical damage presented higher levels of the phytohormone jasmonic acid. In this context, we have hypothesized that stress conditions by low pressures increase the leaf area consumption by S. frugiperda, possibly associated to higher metabolic rates of armyworms, resulting in a weight gain similar to the non-stress conditions. On the other hand, corn plants apparently do not use the barometric pressure as an abiotic predictor of climatic changes and increase of herbivory. To the best of our knowlegde this is the first study investigating the barometrtic pressure effects on plant-herbivore insect interaction. Our results may potencially impact in the inclusion of pressure as factor that reshape biological assays.

Plants and insects have been interacting with each other for millions of years which have resulted in a coevolution, forcing both to maximize their fitness and not to be left behind in the race of survival. Insects select which individuals to graze on based on plant qualities that enhance their fitness, yet the factors influencing their choice remain understudied. This study aimed to elucidate why certain plant individuals suffer higher rates of herbivory within populations. Three plant species from different habitats in Scandinavia were surveyed: Sorbus aucuparia (rowan), Salix herbacea (dwarf willow), and Lactuca sibirica (Siberian lettuce). Using standardized protocols from the Herbivory Variability Network, 30 plant individuals were randomly selected in each site and surveyed for herbivore damage. Additionally, data were collected on the nearest neighbor of each plant (representing the same species), resulting in a total of 60 surveyed plants. Results revealed varied herbivory patterns among the species, indicating differential influences of plant size, growth stage, and neighboring plants on herbivory rates. An association between leaf and berry herbivory was found, suggesting that berries are less likely to sustain damage when leaves are already damaged. It suggests that trees retaining undamaged leaves are more proficient in photosynthetic processes and, thus capable of synthesizing berries enriched with higher concentrations of sugars and essential nutrients making them more attractive to insects. There is reason to believe that chemical defenses within the plants play an important role in the result seen in this study. This result provides insight into the behavior of insects, highlighting the complexity of plant-insect interactions and the need for further research to understand the factors driving herbivory patterns.

As rizobactérias promotoras de crescimento (PGPR) são microrganismos que ocorrem naturalmente no solo, são conhecidas por proporcionar melhorias no desenvolvimento das plantas atuando de diversas formas. Bacillus subtilis (cepa GB03) é uma PGPR disponível para comercialização como fungicida biológico concentrado, utilizada no tratamento de sementes de diversas culturas como algodão, soja, amendoim, trigo e cevada. Destaca-se pela capacidade de promover o crescimento de plantas por meio da emissão de voláteis. Vários estudos com Arabidopsis thaliana já comprovaram que B. subtilis (GB03) é capaz de auxiliar no desenvolvimento da planta por meio da promoção de crescimento e pela supressão de patógenos habitantes de solo. No entanto, o seu papel na proteção de plantas contra a herbivoria de insetos ainda não é bem caracterizado. Deste modo, buscou-se avaliar os efeitos da interação de B. subtilis (GB03) com plantas de rúcula (Eruca sativa) e Plutella xylostella (traça-das-crucíferas). Este inseto pertence à ordem Lepidoptera, considerado praga de maior importância no cultivo de Brassicaceae ao redor do mundo. Devido à sua alta prolificidade e capacidade de adaptação e ao seu curto ciclo de vida, tornou-se uma das pragas mais resistentes e de difícil controle da agricultura. Atualmente, os custos em escala mundial com o controle da praga anualmente chegam em torno de US $ 4 a 5 bilhões. Foram utilizados dois tratamentos, plantas inoculadas com B. subtilis (GB03) e controle (plantas não inoculadas). Avaliou-se o crescimento de plantas de rúcula e o peso seco de parte aérea. Para avaliar o desempenho e dano de P. xylostella em ambos tratamentos, previamente foram pesados grupos de quinze lagartas e submetidas a alimentação de plantas de rúcula durante 24 horas. Posteriormente, as lagartas foram retiradas e pesadas novamente e a área foliar consumida foi calculada por meio do software editor de imagens ImageJ®. A preferência de oviposição do inseto foi testada por meio de olfatometria, composta apenas de pistas olfativas e em arenas contendo tanto pistas olfativas quanto visuais. A emissão de voláteis foi caracterizada quantitativamente e qualitativamente por cromatografia gasosa e analisada por espectrometria de massas. A inoculação com GB03 em plantas de rúcula promoveu melhor crescimento das plantas em relação ao tratamento controle, ao mesmo tempo em que diminuiu os danos pelo consumo alimentar do inseto na planta. P. xylostella não apresentou distinção entre os odores das plantas nos testes de olfatometria. Entretanto, observou-se menor número de ovos em plantas com GB03 nos bioensaios de arena. Não foram constatadas diferenças significativas na emissão total de voláteis entre os tratamentos com e sem GB03, no entanto, foram encontradas concentrações diferentes dos compostos (Z)-3-hexenol e 2-ethyl-1-decanol. Outros testes devem ser realizados com a finalidade de estabelecer o papel desempenhado por GB03 na indução de defesas de plantas contra insetos. / The plant growth promoting rhizobateria (PGPR) are microorganisms that naturaly live in the soil, known by improving the plants\' development in many ways. Bacillus subtilis (strain GB03) is a comercial available PGPR, sold as a concentrated biological fungicide, applied in seed treatment of different cultures as cotton, soybean, peanut, wheat and barley. Moreover, it stands out by its capacity of plant growth promoting via volatiles emission. Several studies with Arabidopsis thaliana showed that B. subtilis (GB03) can help the plant development via growth promotion and by soil pathogens supression. However, its role in plant protection against insect herbivory has not been characterized yet. Thus, it aimed to evaluate the interaction effects among B. subtilis (GB03), arugula plants (Eruca sativa) and Plutella xylostella (Diamondback moth). This insect belongs to the order Lepidoptera and have been considered the main pest in Brassicaceae fields around the world. Due to its high prolificacy and plasticity in field survival, and its short life cycle, it has become one of the most resistant and hard control pest in agriculture. Currently, the annualy world costs with this pest control is about US $ 4-5 bilions. Here, it was used two treatments, innoculated plants with B. subtilis (GB03) and control (non-innoculated plants). The arugula plants growth and dry mass of shoots were evaluated. To analyze the performance and damage by P. xylostella in both treatments, it was previously weighed groups with fifteen caterpillars and submitted to feeding on arugula plants during 24 hours. After that, the caterpillars were removed and weighed again and the consumed leaf area was calculated by the image editor software ImageJ®. The insect oviposition preference was tested by olfactometry, with only olfactory cues and in arenas containing both, olfactory and visual cues. Volatiles emission was quantitatively and qualitatively characterized by gas chromatography and analyzed by mass spectrometry. GB03 innoculation in arugula plants promoted a better growth when compared to control, and, at the same time, there was an increasing in the plant damage by insect food consumption. P. xylostella did not show distinction between odors of the plants in olfactometry tests. Although, it was observed less number of eggs in plants with GB03 in arena bioassays. It was not found significant differences in total volatile emission between the treatments with and without GB03, even though different concentrations of (Z)-3-hexenol and 2-ethyl-1-decanol were observed. Other tests must be performed in order to estabilish the role played by GB03 in plant induction defense against insects.

Surtos de pragas em lavouras são imprevisíveis em relação ao local e ao momento. Contudo, um programa manejo integrado de pragas eficiente depende do conhecimento da distribuição dos insetos o mais cedo possível, antes que a população esteja bem estabelecida e atinja o Nível de Dano Econômico. É possível, no entanto, identificar no campo fatores que podem tornar as plantas mais atrativas a esses insetos, como o estresse hídrico. Uma possível maneira de tentar prever os surtos de pragas é pelo diagnóstico da suscetibilidade das plantas às pragas. Nesse sentido, objetivou-se com esse trabalho descrever os padrões de reflectância de plantas de soja estressadas, tanto pela restrição hídrica quanto pela infestação por Bemisia tabaci biótipo B. Para tanto, plantas de soja foram cultivadas em casa de vegetação sob diferentes regimes hídricos (30, 50, 70 e 100% de reposição do volume de água perdido diariamene) e oferecidas a adultos de B. tabaci biótipo B em ensaios com e sem escolha. Todas plantas utilizadas nos bioensaios foram previamente avaliadas quanto à sua reflectância utilizado o sensor hiperespectral FieldSpec® 3, para posterior classificação nos grupos relativos ao regime hídrico imposto. Após os ensaios de suscetibilidade, foram realizados ensaios para determinar a possibilidade de uso do sensor hiperespectral para classificação de plantas estressadas, tanto pelo estresse hídrico, quanto pela infestação por B. tabaci biótipo B, em um esquema fatorial. Os regimes hídricos utilizados foram 70 e 100% de reposição e, ensaios com infestação controlada e não-controlada foram realizados. Nos ensaios de suscetibilidade, foi possível observar que, quando têm escolha, adultos de B. tabaci biótipo B depositam mais ovos em plantas cultivadas com 70 e 50% de reposição do volume de água perdida. Já quando os adultos não têm escolha, diferenças estatísticas entre a quantidade de ovos depositados nos regimes testados não foram encontradas. Quanto à classificação das plantas em grupos, pode-se afirmar que o sensor hiperespectral FieldSpec® 3 fornece informação suficiente para tanto. No ensaio de infestação controlada, quatro grupos foram gerados, 70% de reposição do volume de água com infestação, 70% de reposição sem infestação, 100% de reposição com infestação e 100% de reposição sem infestação. A análise discriminante dos dados de reflectância demonstrou que, ao final do ensaio, os quatro grupos são significativamente diferentes. Ainda, com uma validação cruzada, foi possível classificar os respectivos grupos com 73,81% de precisão. No ensaio com infestação não controlada, as plantas infestadas foram classificadas em 3 grupos de acordo com o nível de infestação, baixa, média e alta. Da mesma maneira, a análise discriminante dos dados de reflectância demonstrou que há diferença entre os grupos e, a validação cruzada indicou que é possível classificar o nível de infestação com 91,98% de precisão. Portanto, conclui-se que o sensoriamento remoto hiperespectral pode somar ao manejo integrado de pragas, tanto na avaliação da suscetibilidade das plantas às pragas, quanto na identificação de plantas infestadas e sadias. / Pest outbreaks in commercial fields are unpredictable in relation to location and timing. However, an efficient Integrated Pest Management depends on the knowledge of the distribution of the insects as early as possible, before the population is established and reaches the threshold of Economic Injury. It is possible, however, to identify factors in the field that may make plants more attractive to insects, such as water stress. One possible way to try to predict pest outbreaks is to diagnose the susceptibility of plants to insects. Thus, the objective of this study is to describe the reflectance patterns of soybean plants stressed by either water stress and Bemisia tabaci biotype B infestation. Soybean plants were grown in greenhouse under different irrigation regimes (30, 50, 70 and 100% daily water recharge), and offered to B. tabaci Biotype B adults in both choice and non-choice bioassays. All the plants used in the bioassays were previously evaluated for their reflectance, using the FieldSpec® 3 hyperspectral sensor, to classify them later in the irrigation groups. After the susceptibility bioassays, new studies were carried out to evaluate the feasibility of using the hyperspectral sensor to classify plants under infestation and water stress, in a factorial scheme. Irrigation regimes were 70 and 100% daily water refill, and tests were performed with controlled and uncontrolled infestation. In the susceptibility tests, it was possible to observe that, when given the options, B. tabaci Biotype B adults lay more eggs in plants grown with 70 and 50% daily water refill. When adults have no options, no significant difference was observed between the amount of eggs deposited in all irrigation regimes. Regarding the classification of plants in groups, it is possible to state that the FieldSpec® 3 hyperspectral sensor provides sufficient information for this. In the controlled infestation trial, four distinct groups were generated, 70% water refill + infestation, 100% water refill + infestation, 70% water refill without infestation and 100% water refill without infestation. Discriminant analysis showed that, after the assay, the groups were statistically different. In addition, using a cross-validation, it was possible to classify the groups with 73.81% accuracy. In the test with uncontrolled infestation, three groups were generated, according to the level of infestation: low, medium and high. Likewise, the Discriminant analysis showed that there is a significant difference between the groups, and cross validation indicated that it is possible to classify the level of infestation with 91.98% accuracy. Therefore, it is possible to conclude that hyperspectral remote sensing may be an additive tool for Integrated Pest Management, both to evaluate the susceptibility of plants to pests and to identify healthy and infested plants.