Parasitoides interferem no sistema imunológico de seus hospedeiros, influenciando a expressão de genes relacionados à resposta celular e humoral, podendo interferir na relação hospedeiro - microbiota intestinal. Além disso, parasitoides induzem alterações fisiológicas no hospedeiro que alteram o consumo e a utilização de alimento, e que podem influenciar a microbiata intestinal do mesmo. Alterações nessa microbiota poderiam afetar as relações e contribuições ao hospedeiro e, consequentemente, influenciar o desenvolvimento do próprio parasitoide. O objetivo deste trabalho foi o de verificar o efeito do parasitismo por Cotesia flavipes (Cameron) (Hymenoptera: Braconidae) na estrutura e no potencial funcional de contribuição da microbiota intestinal de Diatraea saccharalis (F.) (Lepidoptera: Crambidae), hospedeiro permissivo, e de Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae), hospedeiro não-permissivo. Além disso, buscou-se verificar se as secreções utilizadas pelo parasitoide (veneno, fluidos do cálice e virus simbionte) na regulação hospedeira estariam associadas à manipulação da microbiota intestinal do hospedeiro. O efeito do parasitismo na microbiota intestinal associada às porções antero-mediana e posterior do intestino dos hospedeiros estudados foi avaliado na fase inicial (1 DAP - dia após o parasitismo), intermediária (5 DAP) e final (9 DAP) do desenvolvimento larval do parasitoide. A avaliação foi feita por meio da comparação da diversidade e abundância de bactérias associadas ao trato intestinal de D. saccharalis e S. frugiperda parasitadas ou não por C. flavipes. A caracterização das bactérias foi feita via análise metagenômica em plataforma Illumina MiSeq utilizando a região V4 do gene ribossomal 16S. O pacote de softwares QIIME foi utilizado para a atribuição taxonômica das mesmas e o potencial funcional foi inferido por meio do software PICRUSt. O parasitismo afetou a abundância e diversidade de unidades taxonômicas operacionais (UTOs) da microbiota intestinal da porção antero-mediana e posterior de ambos hospedeiros. As alterações observadas para as duas regiões intestinais investigadas não seguiram o mesmo padrão ao longo do desenvolvimento do parasitoide. As análises realizadas também demonstraram que as alterações da microbiota induzidas pelo parasitismo refletiram em alterações significativas no potencial funcional de contribuição da microbiota associada ao trato digestivo de D. saccharalis e S. frugiperda. As análises da microbiota de lagartas pseudo-parasitadas demonstraram que as secreções maternas injetadas pela fêmea do parasitoide no momento do parasitismo estão envolvidas, pelo menos parcialmente, com os processos que levam às modificações na diversidade e abundância da microbita intestinal hospedeira, assim como de seu potencial de contribuição funcional. Esses resultados indicam que outros fatores/alterações produzidos em condições normais de parasitismo, seja pela influência de secreções de teratócitos e das próprias larvas do parasitoide em desenvolvimento também estão envolvidos na manipulação da microbiota hospedeira. Várias das alterações observadas no potencial de contribuição da microbiota intestinal do hospedeiro podem refletir sua qualidade nutricional e, consequentemente, favorecer sua exploração pelo parasitoide. Assim, o processo de regulação hospedeira por parasitoides se estende ao conjunto de organismos associados que compõem o holobionte representado pela lagarta hospedeira. / Parasitoids interfere with the immune system of their hosts by influencing the expression of genes related to cellular and humoral responses, which may interfere with the host - gut microbiota relationship. Furthermore, parasitoids induce physiological changes in the host, modifying food consumption and utilization, influencing then the host gut microbiota. These changes can affect the relationship and contributions of the gut microbiota to the host and therefore influence parasitoid development. This study aimed to evaluate the effect of parasitism by Cotesia flavipes (Cameron) (Hymenoptera: Braconidae) in the structure and potential functional contribution of the gut microbiota of the permissive host Diatraea saccharalis (F.) (Lepidoptera: Crambidae) and the non-permissive host Spodoptera frugiperda (JE Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) . In addition, the participation of the secretions female parasitoids (venon, calyx fluid and symbiotic virus) use in host regulation in the manipulation of the host gut microbiota was also investigated. The effects of host parasitization on the microbiota associated with the anterior (foregut-midgut) and posterior (hindgut) portions of host gut were evaluated at the early (1 DAP - day after parasitism), intermediate (5 DAP) and final (9 DAP) stages of parasitoid larval development. The diversity and abundance of the gut microbiota of D. saccharalis and S. frugiperda was compared in between parasitized and non-parasitized larvae by C. flavipes. The gut microbiota was characterized by sequencing the V4 region of the 16S ribosomal gene using the Illumina MiSeq platform. The software package QIIME was used for taxonomic attribution and the PICRUSt software was used to infer the potential funcional contribution of the gut microbiota. Host parasitization affected the abundance and diversity of operational taxonomic units (OTUs) of the two gut regions investigated (foregut-midgut and hindgut) in both hosts. The changes observed for both gut regions did not follow the same pattern throughout parasitoid development. Changes in the gut microbiota induced by parasitization reflected in significant changes in the potential of the functional contribution of the gut microbiota associated with D. saccharalis and S. frugiperda. Analyses of pseudo-parasitized larvae demonstrated that the maternal secretions female parasitoids inject when ovipositing are involved, at least partially, with the processes that lead to changes in the abundance, diversity and potential functional contribution of the host gut microbita. These results indicate that other factors / changes produced during normal parasitization, such as secretions from teratocytes and/or the developing parasitoid larvae can also be involved in the manipulation of host gut microbiota. Several of the changes observed in the potential contribution of the host gut microbiota may reflect its nutritional quality and therefore favor host exploitation by parasitoids. Thus, the process of host regulation by parasitoids also involves the regulation of the gut-associated bacteria, which altogether comprise the holobionte represented by the host larvae.

Ao longo do processo evolutivo, parasitoides desenvolveram inúmeras estratégias para a colonização de seus hospedeiros, resultando em mecanismos específicos de regulação. Endoparasitoides cenobiontes depositam seus ovos no hospedeiro e manipulam sua fisiologia e suas repostas imunológicas, a fim de tornar o hospedeiro um ambiente seguro e nutricionalmente adequado para o desenvolvimento do imaturo. A associação de parasitoides das famílias Braconidae e Ichneumonidae com vírus da família Polydnaviridae e sua injeção no hospedeiro configuram-se como um dos principais mecanismos de regulação utilizados durante o parasitismo, devido sua ação sobre a expressão de genes do hospedeiro. O conjunto diverso de fatores maternos e larvais apresentados por parasitoides pode apresentar potencial biotecnológico no controle de pragas, que busca por novos nichos de exploração. Apesar disso, a especificidade das interações hospedeiro - parasitoide limita a exploração de eventos que utilizam tais fatores de virulência, baseada na necessidade de táticas que apresentem ação sobre maior número de espécies-praga. Dessa forma, a presente tese teve por objetivo identificar fatores de virulência expressos durante a interação Cotesia flavipes Cameron (Hymenoptera: Braconidae) - Diatraea saccharalis (F.) (Lepidoptera: Crambidae), buscando a identificação de fatores com potencial biotecnológico, e identificar vias metabólicas do hospedeiro alvos de regulação, buscando por genes-alvos de controle. Além disso, essa tese buscou avaliar o potencial biotecnológico de um fator de virulência (CfHTIF) pertencente ao vírus simbionte de C. flavipes e de um fator de virulência larval (TnQuit) expresso por teratócitos associados a Toxoneuron nigriceps (Viereck) (Hymenoptera: Braconidae) contra hospedeiros incomuns. O parasitismo e a injeção de fatores maternos por C. flavipes resultou na regulação de inúmeras vias metabólicas de D. saccharalis, principalmente relacionadas ao controle do sistema endócrino e do sistema imunológico e identificou a expressão de genes virais e larvais associados a C. flavipes. Plantas transformadas com o fator de virulência TnQuit apresentaram efeitos na sobrevivência e no desenvolvimento dos hospedeiros não-permissivos de hábito mastigador, Chrysodeixis includens (Walker) (Lepidoptera: Noctuidae), Spodoptera albula (Walker) (Lepidoptera: Noctuidae) e Spodoptera frugiperda (J. E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae), minador, Tuta absoluta (Meyrick) (Lepidoptera: Gelechiidae), e sugador, Bemisia tabaci (Gennadius) (Hemiptera: Aleyrodidae), enquanto que o gene viral CfHTIF interferiu nas eficiências de conversão do alimento ingerido e digerido de S. albula, mas não de S. frugiperda. / Parasitoids developed many strategies for colonization of their hosts during the evolution of associations with their hosts, which resulted in the development of specific mechanisms of host regulation. Koinobiont endoparasitoids deposit their eggs into the host and manipulate the host´s physiology and immune responses in order to turn the host a safe and nutritionally suitable environment for parasitoid immature development. The association of parasitoids belonging to Braconidae and Ichneumonidae with virus of the family Polydnaviridae, which are injected in the host, constitutes one of the main mechanisms of regulation used during the parasitization due to viral regulation of the host gene expression. The diverse set of maternal and larval-derived factors produced by parasitoids may have biotechnological potential for pest control. Nevertheless, the specificity of the host - parasitoid interactions are thought to limit the exploration of events that use such virulence factors, as a consequence on the need of successful tactics for a large number of pest species. Thus, we aimed to identify the virulence factors expressed during the interaction Cotesia flavipes Cameron (Hymenoptera: Braconidae) - Diatraea saccharalis (F.) (Lepidoptera: Crambidae) to identify factors with biotechnological potential and to identify targets of regulation that could aid on the development of additional control tactics. In addition, we evaluated the biotechnological potential of a virulence factor (CfHTIF) belonging to the symbiont virus of C. flavipes and a larval virulence factor (TnQuit) expressed by teratocytes associated to Toxoneuron nigriceps (Viereck) (Hymenoptera: Braconidae) against non-host species. Parasitization and pseudoparasitization of D. saccharalis larvae by C. flavipes resulted in the regulation of several metabolic pathways, particularly those related to the endocrine and immune systems. We also characterized the transcriptome of C. flavipes and of associated bracovirus in parasitized and pseudoparasitized hosts. Plants transformed with the TnQuit virulence factor affected survival and development of the non-permissive hosts Chrysodeixis includens (Walker) (Lepidoptera: Noctuidae), Spodoptera albula (Walker) (Lepidoptera: Noctuidae) and Spodoptera frugiperda (J. E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae), Tuta absoluta (Meyrick) (Lepidoptera: Gelechiidae) and the number of developing adults of Bemisia tabaci (Gennadius) (Hemiptera: Aleyrodidae). CfHTIF-transgenic plants affected the efficiency of conversion of the digested and ingested food of S. albula larvae, but not of S. frugiperda larvae.

Parasitoides cenobiontes manipulam o crescimento e o desenvolvimento de seus hospedeiros visando colonizá-los e adequá-los nutricionalmente as suas próprias exigências nutricionais. Nesse processo de manipulação, parasitoides interferem com o funcionamento molecular e celular de seus hospedeiros, alterando inúmeros processos fisiológicos. Assim, este projeto buscou avaliar o efeito do parasitismo por Campoletis flavicincta (Ashmead) (Hymenoptera: Ichneumonidae) na atividade de transcrição gênica e de síntese de proteínas em larvas de Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) em diferentes estágios de desenvolvimento do parasitoide. O estudo envolveu a análise comparativa do transcritoma de lagartas de S. frugiperda via sequenciamento de nova geração (RNASeq - Illumina) e a validação dos resultados obtidos por PCR em tempo real (qPCR), além de incluir análise da composição quantitativa e qualitativa de proteínas disponíveis na hemolinfa do hospedeiro via análise em SDS-PAGE. Análises das alterações proteicas na hemolinfa de lagartas de S. frugiperda induzidas pelo parasitismo por C. flavicincta foi realizada após 1, 3, 5 7, e 9 dias do parasitismo (DAP). Foi verificado aumento significativo na concentração de proteínas na hemolinfa de lagartas parasitadas 3, 5 e 9 DAP, a síntese precoce de proteínas de 180 kDa e 75 kDa e sua manutenção até o final do desenvolvimento do parasitoide. Porém, não foi possível a visualização de proteínas específicas do parasitismo. As análises de expressão gênica diferencial foram concentradas nos estágios iniciais do parasitismo (06, 24 e 72 h após o parasitismo) e resultou na identificação de 1.189 transcritos expressos diferencialmente, dos quais 72,7% foram inibidos pelo parasitismo, sendo encontrados transcritos em quatro grupos funcionais importantes ao desenvolvimento do parasitoide: i) metabolismo de carboidratos; ii) proteínas de armazenamento, iii) síntese e degradação de hormônios e iv) respostas imunológicas. A expressão diferencial encontrada pela análise de RNA-Seq foi validada pela análise por qPCR de transcritos selecionados. Análises adicionais de montagens de transcritomas de novo também permitiram a identificação de 22 transcritos associados ao vírus de poli-DNA simbionte associado a C. flavicincta, os quais representavam quatro famílias gênicas virais: \"anquirina viral\", \"elemento repetido\", \"motivo-cisteína\" e \"família- N\". Esses transcritos apresentaram padrão específico de expressão temporal, sendo os transcritos de anquirina virais e de proteínas de motivo-cisteína os mais abundantes. / Koinobiont parasitoids regulate the growth and development of their hosts in order to colonize and adequate their host to their own nutritional needs. Parasitoids interfere with several physiological processes at the molecular and cellular levels to regulate their hosts. Thus, this project evaluated the effects of the parasitization by Campoletis flavicincta (Ashmead) (Hymenoptera: Ichneumonidae) on gene expression and protein availability at different stages of parasitization of larvae of the host Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae). Comparative gene expression was carried out by RNA-Seq analysis using next-generation sequencing tools (Illumina), with data validation by quantitative real time PCR (qPCR). Protein availability in the host hemolymph was checked by colorimetric and SDS-PAGE assays. Protein changes in the hemolymph were verified throughout parasitoid development at 1, 3, 5, 7 and 9 days after parasitization. The parasitoid induced an increase in the total concentration of proteins from day 3 to 9, and induced the precocious synthesis of two proteins (180 kDa and 75 kDa) and their maintenance in the hemolymph until the end of parasitoid development. No parasitism specific proteins were detected. Differential gene expression analysis was concentrated at early parasitization (06, 24 and 72 h), and allowed the identification of 1.189 differentially expressed transcripts. The majority of these transcripts (72.7%) were down-regulated in parasitized larvae as compared to the nonparasitized. Analysis of the differentially expressed transcripts led to the identification of functionally important transcripts for the parasitoid development, belonging to i) sugar metabolism, ii) storage proteins, iii) hormone synthesis and degradation, and iv) immune response. qPCR experiments using selected transcripts validated the differential expression observed in RNA-Seq experiments. Additional analysis using the de novo transcriptome assembly also led to the identification of 22 transcripts associated with the genome of the polydnavirus of C. flavicincta distributed in four gene families: vankyrin, repeated-element, cysteine-motif and N-family. These transcripts had specific temporal patterns of expression, with the transcripts from vankyrins and cysteine-motif being the most abundant.

Submitted by Juliana Barroso Silva (juliana.barrososilva@yahoo.com.br) on 2018-03-22T19:35:28Z No. of bitstreams: 1 TESE_Juliana_Barroso_Silva.pdf: 1323265 bytes, checksum: cad99fe998c4e341d6385e39ea20e249 (MD5) / Approved for entry into archive by Alexandra Maria Donadon Lusser Segali null (alexmar@fcav.unesp.br) on 2018-03-23T10:34:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 silva_jb_dr_jabo.pdf: 1323265 bytes, checksum: cad99fe998c4e341d6385e39ea20e249 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-23T10:34:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 silva_jb_dr_jabo.pdf: 1323265 bytes, checksum: cad99fe998c4e341d6385e39ea20e249 (MD5) Previous issue date: 2018-02-20 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Os parasitoides são insetos que utilizam outros insetos para se desenvolverem e completarem seu ciclo imaturo de desenvolvimento. Os parasitoides podem manipular a fisiologia e afetar o crescimento e desenvolvimento de seus hospedeiros, o que frequentemente resulta na morte de suas vítimas. Durante o parasitismo de Cotesia flavipes Cameron, 1891 (Hymenoptera: Braconidae) sobre Diatraea saccharalis (Fabricius, 1794) (Lepidoptera: Crambidae), teratócitos são liberados após eclosão da larva do parasitoide no interior do hospedeiro e esses teratócitos produzem um transcrito que codifica uma serpina (CfSerpina). As serpinas são inibidores de serino proteases muitas vezes associadas à regulação da cascata de ativação de profenoloxidases em fenoloxidases, enzimas relacionadas com a melanização de corpos estranhos no hospedeiro. O presente estudo foi conduzido para investigar a função biológica da CfSerpina e avaliar seu potencial biotecnológico como agente de controle de D. saccharalis após ingestão. A CfSerpina foi produzida em sistema heterólogo em células de E. coli BL 21, purificada em coluna de níquel-sepharose e quantificada pelo método de Bradford para posterior detecção por Western blot. A proteína foi produzida em quantidades suficientes para a realização da avaliação biológica e biotecnológica. Após os ensaios, verificou-se que a CfSerpina não pode ser associada à inibição da ativação da cascata de profenoloxidases na hemolinfa de D. saccharalis. Além disso, a exploração biotecnológica da CfSerpina como uma proteína tóxica para D. saccharalis não causou mortalidade ou alterações no ganho de peso larval de D. saccharalis após ingestão e não resultou em inibição in vitro da atividade de proteases digestivas de D. saccharalis. Investigações sobre outras possibilidades de regulação da fisiologia de D. saccharalis por CfSerpina precisam ser conduzidos para definição do papel dessa proteína no processo de regulação hospedeira. / Parasitoids are insects which use other insects to develop and complete their immature cycle. Parasitoids can manipulate the physiology and affect the growth and development of their hosts, which often results in the death of their victims. During parasitism of Diatraea saccharalis (Fabricius, 1794) (Lepidoptera: Crambidae) by the parasitoid Cotesia flavipes Cameron, 1891 (Hymenoptera: Braconidae) teratocytes are released after the eclosion of parasitoid larvae inside the host and these teratocytes produce a transcript that encodes a putative serpin (CfSerpin). Serpins are serine proteases inhibitors often associated with the regulation of the activation of prophenoloxidases into phenoloxidases, enzymes responsible for melanization of foreign bodies in the host. The study was conducted to investigate the biological function of CfSerpin, as well to evaluate its biotechnological potential to disrupt the development of D. saccharalis larvae after ingestion. CfSerpin was produced in a heterologous system using E. coli BL 21 cells, purified on a nickel-sepharose column, quantified by the Bradford method, and detected by Western blot. Purified CfSerpin was produced in sufficient amount for biological and biotechnological evaluation. CfSerpin could not be associated with the inhibition of activation of prophenoloxidases cascade in the host insect hemolymph. In addition, biotechnological exploitation of CfSerpin as a toxic protein after ingestion did not resulted in the disruption of the development of D. saccharalis larvae and no in vitro inhibition of digestive proteases of D. saccharalis by CfSerpin was observed. Investigations to unravel the role of CfSerpin on the regulation of D. saccharalis physiology still need to be conducted. / 141853/2016-6; 141604/2017-4; 159376/2014-9; 141283/2014-9 / 1747192; 1452546

Parasitoides cenobiontes manipulam o crescimento e o desenvolvimento de seus hospedeiros visando colonizá-los e adequá-los nutricionalmente as suas próprias exigências nutricionais. Nesse processo de manipulação, parasitoides interferem com o funcionamento molecular e celular de seus hospedeiros, alterando inúmeros processos fisiológicos. Assim, este projeto buscou avaliar o efeito do parasitismo por Campoletis flavicincta (Ashmead) (Hymenoptera: Ichneumonidae) na atividade de transcrição gênica e de síntese de proteínas em larvas de Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) em diferentes estágios de desenvolvimento do parasitoide. O estudo envolveu a análise comparativa do transcritoma de lagartas de S. frugiperda via sequenciamento de nova geração (RNASeq - Illumina) e a validação dos resultados obtidos por PCR em tempo real (qPCR), além de incluir análise da composição quantitativa e qualitativa de proteínas disponíveis na hemolinfa do hospedeiro via análise em SDS-PAGE. Análises das alterações proteicas na hemolinfa de lagartas de S. frugiperda induzidas pelo parasitismo por C. flavicincta foi realizada após 1, 3, 5 7, e 9 dias do parasitismo (DAP). Foi verificado aumento significativo na concentração de proteínas na hemolinfa de lagartas parasitadas 3, 5 e 9 DAP, a síntese precoce de proteínas de 180 kDa e 75 kDa e sua manutenção até o final do desenvolvimento do parasitoide. Porém, não foi possível a visualização de proteínas específicas do parasitismo. As análises de expressão gênica diferencial foram concentradas nos estágios iniciais do parasitismo (06, 24 e 72 h após o parasitismo) e resultou na identificação de 1.189 transcritos expressos diferencialmente, dos quais 72,7% foram inibidos pelo parasitismo, sendo encontrados transcritos em quatro grupos funcionais importantes ao desenvolvimento do parasitoide: i) metabolismo de carboidratos; ii) proteínas de armazenamento, iii) síntese e degradação de hormônios e iv) respostas imunológicas. A expressão diferencial encontrada pela análise de RNA-Seq foi validada pela análise por qPCR de transcritos selecionados. Análises adicionais de montagens de transcritomas de novo também permitiram a identificação de 22 transcritos associados ao vírus de poli-DNA simbionte associado a C. flavicincta, os quais representavam quatro famílias gênicas virais: \"anquirina viral\", \"elemento repetido\", \"motivo-cisteína\" e \"família- N\". Esses transcritos apresentaram padrão específico de expressão temporal, sendo os transcritos de anquirina virais e de proteínas de motivo-cisteína os mais abundantes. / Koinobiont parasitoids regulate the growth and development of their hosts in order to colonize and adequate their host to their own nutritional needs. Parasitoids interfere with several physiological processes at the molecular and cellular levels to regulate their hosts. Thus, this project evaluated the effects of the parasitization by Campoletis flavicincta (Ashmead) (Hymenoptera: Ichneumonidae) on gene expression and protein availability at different stages of parasitization of larvae of the host Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae). Comparative gene expression was carried out by RNA-Seq analysis using next-generation sequencing tools (Illumina), with data validation by quantitative real time PCR (qPCR). Protein availability in the host hemolymph was checked by colorimetric and SDS-PAGE assays. Protein changes in the hemolymph were verified throughout parasitoid development at 1, 3, 5, 7 and 9 days after parasitization. The parasitoid induced an increase in the total concentration of proteins from day 3 to 9, and induced the precocious synthesis of two proteins (180 kDa and 75 kDa) and their maintenance in the hemolymph until the end of parasitoid development. No parasitism specific proteins were detected. Differential gene expression analysis was concentrated at early parasitization (06, 24 and 72 h), and allowed the identification of 1.189 differentially expressed transcripts. The majority of these transcripts (72.7%) were down-regulated in parasitized larvae as compared to the nonparasitized. Analysis of the differentially expressed transcripts led to the identification of functionally important transcripts for the parasitoid development, belonging to i) sugar metabolism, ii) storage proteins, iii) hormone synthesis and degradation, and iv) immune response. qPCR experiments using selected transcripts validated the differential expression observed in RNA-Seq experiments. Additional analysis using the de novo transcriptome assembly also led to the identification of 22 transcripts associated with the genome of the polydnavirus of C. flavicincta distributed in four gene families: vankyrin, repeated-element, cysteine-motif and N-family. These transcripts had specific temporal patterns of expression, with the transcripts from vankyrins and cysteine-motif being the most abundant.

Parasitoides interferem no sistema imunológico de seus hospedeiros, influenciando a expressão de genes relacionados à resposta celular e humoral, podendo interferir na relação hospedeiro - microbiota intestinal. Além disso, parasitoides induzem alterações fisiológicas no hospedeiro que alteram o consumo e a utilização de alimento, e que podem influenciar a microbiata intestinal do mesmo. Alterações nessa microbiota poderiam afetar as relações e contribuições ao hospedeiro e, consequentemente, influenciar o desenvolvimento do próprio parasitoide. O objetivo deste trabalho foi o de verificar o efeito do parasitismo por Cotesia flavipes (Cameron) (Hymenoptera: Braconidae) na estrutura e no potencial funcional de contribuição da microbiota intestinal de Diatraea saccharalis (F.) (Lepidoptera: Crambidae), hospedeiro permissivo, e de Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae), hospedeiro não-permissivo. Além disso, buscou-se verificar se as secreções utilizadas pelo parasitoide (veneno, fluidos do cálice e virus simbionte) na regulação hospedeira estariam associadas à manipulação da microbiota intestinal do hospedeiro. O efeito do parasitismo na microbiota intestinal associada às porções antero-mediana e posterior do intestino dos hospedeiros estudados foi avaliado na fase inicial (1 DAP - dia após o parasitismo), intermediária (5 DAP) e final (9 DAP) do desenvolvimento larval do parasitoide. A avaliação foi feita por meio da comparação da diversidade e abundância de bactérias associadas ao trato intestinal de D. saccharalis e S. frugiperda parasitadas ou não por C. flavipes. A caracterização das bactérias foi feita via análise metagenômica em plataforma Illumina MiSeq utilizando a região V4 do gene ribossomal 16S. O pacote de softwares QIIME foi utilizado para a atribuição taxonômica das mesmas e o potencial funcional foi inferido por meio do software PICRUSt. O parasitismo afetou a abundância e diversidade de unidades taxonômicas operacionais (UTOs) da microbiota intestinal da porção antero-mediana e posterior de ambos hospedeiros. As alterações observadas para as duas regiões intestinais investigadas não seguiram o mesmo padrão ao longo do desenvolvimento do parasitoide. As análises realizadas também demonstraram que as alterações da microbiota induzidas pelo parasitismo refletiram em alterações significativas no potencial funcional de contribuição da microbiota associada ao trato digestivo de D. saccharalis e S. frugiperda. As análises da microbiota de lagartas pseudo-parasitadas demonstraram que as secreções maternas injetadas pela fêmea do parasitoide no momento do parasitismo estão envolvidas, pelo menos parcialmente, com os processos que levam às modificações na diversidade e abundância da microbita intestinal hospedeira, assim como de seu potencial de contribuição funcional. Esses resultados indicam que outros fatores/alterações produzidos em condições normais de parasitismo, seja pela influência de secreções de teratócitos e das próprias larvas do parasitoide em desenvolvimento também estão envolvidos na manipulação da microbiota hospedeira. Várias das alterações observadas no potencial de contribuição da microbiota intestinal do hospedeiro podem refletir sua qualidade nutricional e, consequentemente, favorecer sua exploração pelo parasitoide. Assim, o processo de regulação hospedeira por parasitoides se estende ao conjunto de organismos associados que compõem o holobionte representado pela lagarta hospedeira. / Parasitoids interfere with the immune system of their hosts by influencing the expression of genes related to cellular and humoral responses, which may interfere with the host - gut microbiota relationship. Furthermore, parasitoids induce physiological changes in the host, modifying food consumption and utilization, influencing then the host gut microbiota. These changes can affect the relationship and contributions of the gut microbiota to the host and therefore influence parasitoid development. This study aimed to evaluate the effect of parasitism by Cotesia flavipes (Cameron) (Hymenoptera: Braconidae) in the structure and potential functional contribution of the gut microbiota of the permissive host Diatraea saccharalis (F.) (Lepidoptera: Crambidae) and the non-permissive host Spodoptera frugiperda (JE Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) . In addition, the participation of the secretions female parasitoids (venon, calyx fluid and symbiotic virus) use in host regulation in the manipulation of the host gut microbiota was also investigated. The effects of host parasitization on the microbiota associated with the anterior (foregut-midgut) and posterior (hindgut) portions of host gut were evaluated at the early (1 DAP - day after parasitism), intermediate (5 DAP) and final (9 DAP) stages of parasitoid larval development. The diversity and abundance of the gut microbiota of D. saccharalis and S. frugiperda was compared in between parasitized and non-parasitized larvae by C. flavipes. The gut microbiota was characterized by sequencing the V4 region of the 16S ribosomal gene using the Illumina MiSeq platform. The software package QIIME was used for taxonomic attribution and the PICRUSt software was used to infer the potential funcional contribution of the gut microbiota. Host parasitization affected the abundance and diversity of operational taxonomic units (OTUs) of the two gut regions investigated (foregut-midgut and hindgut) in both hosts. The changes observed for both gut regions did not follow the same pattern throughout parasitoid development. Changes in the gut microbiota induced by parasitization reflected in significant changes in the potential of the functional contribution of the gut microbiota associated with D. saccharalis and S. frugiperda. Analyses of pseudo-parasitized larvae demonstrated that the maternal secretions female parasitoids inject when ovipositing are involved, at least partially, with the processes that lead to changes in the abundance, diversity and potential functional contribution of the host gut microbita. These results indicate that other factors / changes produced during normal parasitization, such as secretions from teratocytes and/or the developing parasitoid larvae can also be involved in the manipulation of host gut microbiota. Several of the changes observed in the potential contribution of the host gut microbiota may reflect its nutritional quality and therefore favor host exploitation by parasitoids. Thus, the process of host regulation by parasitoids also involves the regulation of the gut-associated bacteria, which altogether comprise the holobionte represented by the host larvae.

Parasitoides criam condições favoráveis para seu desenvolvimento regulando processos fisiológicos do hospedeiro via a utilização de moléculas produzidas por tecidos maternos ou por tecidos derivados do parasitoide imaturo ou de simbiontes associados (vírus de poliDNA - PDV). Assim, essas moléculas se destacam como uma fonte preciosa para o desenvolvimento de métodos alternativos de controle de pragas. O objetivo desse trabalho foi o de explorar a interação hospedeiro-parasitoide, visando à identificação de moléculas que participem do processo de regulação hospedeira para o desenvolvimento de métodos alternativos de controle de pragas. A busca pela identificação dessas moléculas foi concentrada na interação Diatraea saccharalis (F.) (Lepidoptera: Crambidae) Cotesia flavipes (Cameron) (Hymenoptera: Braconidae) pela avaliação i) do efeito do parasitismo na fisiologia digestiva do hospedeiro e ii) da contribuição da glândula de veneno e do ovário na produção de moléculas bioativas e iii) pela caracterização de transcritos produzidos por teratócitos desse parasitoide. O potencial de aplicação de moléculas derivadas da interação hospedeiro-parasitoide foi verificado pela caracterização da atividade de uma quitinase putativa isolada da associação Heliothis virescens (F.) (Lepidoptera: Noctuidae) Toxoneuron nigriceps (Viereck) (Hymenoptera: Braconidae), via expressão heteróloga e transformação genética de plantas de fumo. Os resultados demonstraram que o parasitismo afeta a utilização do alimento por lagartas parasitadas, reduzindo as taxas de crescimento (RGR), consumo (RCR) e metabólica (RMR) relativas, enquanto aumenta a eficiência de conversão do digerido (ECD). O parasitismo por C. flavipes também aumentou a permanência do alimento no intestino do hospedeiro e a atividade de -amilase, sacarase e trealase em lagartas de D. saccharalis. Análises do transcriptoma da glândula de veneno e do ovário de C. flavipes indicaram a produção de muitas proteínas desconhecidas. Porém, foi possível identificar proteases, um inibidor de proteinase e uma proteína com ação antimicrobiana, produzidas pela glândula de veneno, e uma proteína de expressão precoce (ep1), como produto do ovário de C. flavipes. Dois transcritos isolados de teratócitos de C. flavipes foram putativamente identificados como serpina e fator de inibição da tradução (CfHTIF). Ambos os transcritos foram detectados em teratócitos após cinco dias do parasitismo, sendo que transcritos do CfHTIF também foram observados em hemócitos de hospedeiros parasitados. CfHTIF apresentou alta homologia a proteínas produzidas por PDVs associados a outras espécies de Cotesia, sugerindo a sua origem viral, sendo este o primeiro relato da utilização de teratócitos para a produção de proteínas virais voltadas à regulação hospedeira. A caracterização da atividade da quitinase de teratócitos de T. nigriceps e a avaliação do seu potencial biotecnológico via transgenia de plantas para o controle de lagartas de H. virescens indicou que, apesar dessa quitinase possuir capacidade de ligação à quitina coloidal e cristalina em ensaios in vitro, a mesma não demonstra qualquer atividade quitinolítica. Avaliações de plantas de fumo transformadas com o Tnchi não indicaram qualquer efeito deletério ao desenvolvimento de lagartas de H. virescens. Apesar da ausência de atividade quitinolítica, essa quitinase apresentou atividade antimicrobiana. A possibilidade de exploração dessa proteína na produção de plantas de interesse econômico é discutida. / Parasitoids regulate their hosts physiological processes in order to produce suitable conditions for their own development by employing molecules produced by maternal tissues, the immature parasitoid and derived tissues, and associated simbionts (polidnavirus PDV). These molecules represent, therefore, an untapped resource of new molecules for the development of alternative pest control methods. Our objective was to exploit the hostparasitoid interactions aiming at the identification of molecules involved in host regulation for their use in the development of alternative strategies for pest control. The search for new molecules was concentrated on the interaction Diatraea saccharalis (F.) (Lepidoptera: Crambidae) Cotesia flavipes (Cameron) (Hymenoptera: Braconidae) by assessing i) the effects of parasitization on the host digestive physiology and ii) the contribution of the venom gland and ovary in producing regulatory molecules, and by iii) the characterization of cDNAs isolated from teratocytes of C. flavipes. The potential application of molecules from hostparasitoid associations was verified by characterizing the activity of a putative chitinase isolated from the interaction Heliothis virescens (F.) (Lepidoptera: Noctuidae) Toxoneuron nigriceps (Viereck) (Hymenoptera: Braconidae) using recombinant proteins and geneticallymodified tobacco plants. Data obtained demonstrated parasitized larvae had reduced relative growth (RGR), consumption (RCR) and metabolic (RMR) rates, while an increased efficiency in the conversion of the digested food (ECD) was obtained as compared to unparasitized larvae. Larvae parasitized by C. flavipes retained the food in the gut for a longer period and had higher activities for -amylase, sacarase and trehalase if compared to control larvae. Analysis of the transcriptome of the venom gland and ovary of C. flavipes predicted a large number of unknown proteins. Nevertheless, several proteases, a protease inhibitor and an antimicrobial protein from the venom gland, and an early-expressed protein (ep1), with a putative role in the process of host regulation from the ovaries, were identified. Two cDNAs isolated from teratocytes of C. flavipes were putatively identified as a serpin and an eukaryote translation inhibitory factor (CfHTIF). Both were detected in teratocytes from day 5 of parasitism and onwards, with the CfHTIF being also detected in hemocytes of parasitized hosts. Comparative analysis of the CfHTIF indicated it is highly homologous to host translation inhibitory factors produced by PDVs associated with other species of Cotesia, indicating its possible viral origin and suggesting this to be the first record of teratocytes as a source of PDV-derived proteins for host regulation. The characterization of the activity from the chitinase isolated from teratocytes of T. nigreceps (Tnchi) and the evaluation of its biotechnological potential via plant transgenesis to control larvae of H. virescens indicated this chitinase can bind to colloidal and crystalline chitins in in vitro assays, but it does not display chitinolytic activity. Assays with transformed tobacco plants expressing Tnchi did not result in any effect to H. virescens larval development and survival. Although Tnchi did not have any chitinolytic activity, it did show to have an antimicrobial effect. The possible exploitation of this protein for production of economically-important plants is dicussed.

Parasitoides criam condições favoráveis para seu desenvolvimento regulando processos fisiológicos do hospedeiro via a utilização de moléculas produzidas por tecidos maternos ou por tecidos derivados do parasitoide imaturo ou de simbiontes associados (vírus de poliDNA - PDV). Assim, essas moléculas se destacam como uma fonte preciosa para o desenvolvimento de métodos alternativos de controle de pragas. O objetivo desse trabalho foi o de explorar a interação hospedeiro-parasitoide, visando à identificação de moléculas que participem do processo de regulação hospedeira para o desenvolvimento de métodos alternativos de controle de pragas. A busca pela identificação dessas moléculas foi concentrada na interação Diatraea saccharalis (F.) (Lepidoptera: Crambidae) Cotesia flavipes (Cameron) (Hymenoptera: Braconidae) pela avaliação i) do efeito do parasitismo na fisiologia digestiva do hospedeiro e ii) da contribuição da glândula de veneno e do ovário na produção de moléculas bioativas e iii) pela caracterização de transcritos produzidos por teratócitos desse parasitoide. O potencial de aplicação de moléculas derivadas da interação hospedeiro-parasitoide foi verificado pela caracterização da atividade de uma quitinase putativa isolada da associação Heliothis virescens (F.) (Lepidoptera: Noctuidae) Toxoneuron nigriceps (Viereck) (Hymenoptera: Braconidae), via expressão heteróloga e transformação genética de plantas de fumo. Os resultados demonstraram que o parasitismo afeta a utilização do alimento por lagartas parasitadas, reduzindo as taxas de crescimento (RGR), consumo (RCR) e metabólica (RMR) relativas, enquanto aumenta a eficiência de conversão do digerido (ECD). O parasitismo por C. flavipes também aumentou a permanência do alimento no intestino do hospedeiro e a atividade de -amilase, sacarase e trealase em lagartas de D. saccharalis. Análises do transcriptoma da glândula de veneno e do ovário de C. flavipes indicaram a produção de muitas proteínas desconhecidas. Porém, foi possível identificar proteases, um inibidor de proteinase e uma proteína com ação antimicrobiana, produzidas pela glândula de veneno, e uma proteína de expressão precoce (ep1), como produto do ovário de C. flavipes. Dois transcritos isolados de teratócitos de C. flavipes foram putativamente identificados como serpina e fator de inibição da tradução (CfHTIF). Ambos os transcritos foram detectados em teratócitos após cinco dias do parasitismo, sendo que transcritos do CfHTIF também foram observados em hemócitos de hospedeiros parasitados. CfHTIF apresentou alta homologia a proteínas produzidas por PDVs associados a outras espécies de Cotesia, sugerindo a sua origem viral, sendo este o primeiro relato da utilização de teratócitos para a produção de proteínas virais voltadas à regulação hospedeira. A caracterização da atividade da quitinase de teratócitos de T. nigriceps e a avaliação do seu potencial biotecnológico via transgenia de plantas para o controle de lagartas de H. virescens indicou que, apesar dessa quitinase possuir capacidade de ligação à quitina coloidal e cristalina em ensaios in vitro, a mesma não demonstra qualquer atividade quitinolítica. Avaliações de plantas de fumo transformadas com o Tnchi não indicaram qualquer efeito deletério ao desenvolvimento de lagartas de H. virescens. Apesar da ausência de atividade quitinolítica, essa quitinase apresentou atividade antimicrobiana. A possibilidade de exploração dessa proteína na produção de plantas de interesse econômico é discutida. / Parasitoids regulate their hosts physiological processes in order to produce suitable conditions for their own development by employing molecules produced by maternal tissues, the immature parasitoid and derived tissues, and associated simbionts (polidnavirus PDV). These molecules represent, therefore, an untapped resource of new molecules for the development of alternative pest control methods. Our objective was to exploit the hostparasitoid interactions aiming at the identification of molecules involved in host regulation for their use in the development of alternative strategies for pest control. The search for new molecules was concentrated on the interaction Diatraea saccharalis (F.) (Lepidoptera: Crambidae) Cotesia flavipes (Cameron) (Hymenoptera: Braconidae) by assessing i) the effects of parasitization on the host digestive physiology and ii) the contribution of the venom gland and ovary in producing regulatory molecules, and by iii) the characterization of cDNAs isolated from teratocytes of C. flavipes. The potential application of molecules from hostparasitoid associations was verified by characterizing the activity of a putative chitinase isolated from the interaction Heliothis virescens (F.) (Lepidoptera: Noctuidae) Toxoneuron nigriceps (Viereck) (Hymenoptera: Braconidae) using recombinant proteins and geneticallymodified tobacco plants. Data obtained demonstrated parasitized larvae had reduced relative growth (RGR), consumption (RCR) and metabolic (RMR) rates, while an increased efficiency in the conversion of the digested food (ECD) was obtained as compared to unparasitized larvae. Larvae parasitized by C. flavipes retained the food in the gut for a longer period and had higher activities for -amylase, sacarase and trehalase if compared to control larvae. Analysis of the transcriptome of the venom gland and ovary of C. flavipes predicted a large number of unknown proteins. Nevertheless, several proteases, a protease inhibitor and an antimicrobial protein from the venom gland, and an early-expressed protein (ep1), with a putative role in the process of host regulation from the ovaries, were identified. Two cDNAs isolated from teratocytes of C. flavipes were putatively identified as a serpin and an eukaryote translation inhibitory factor (CfHTIF). Both were detected in teratocytes from day 5 of parasitism and onwards, with the CfHTIF being also detected in hemocytes of parasitized hosts. Comparative analysis of the CfHTIF indicated it is highly homologous to host translation inhibitory factors produced by PDVs associated with other species of Cotesia, indicating its possible viral origin and suggesting this to be the first record of teratocytes as a source of PDV-derived proteins for host regulation. The characterization of the activity from the chitinase isolated from teratocytes of T. nigreceps (Tnchi) and the evaluation of its biotechnological potential via plant transgenesis to control larvae of H. virescens indicated this chitinase can bind to colloidal and crystalline chitins in in vitro assays, but it does not display chitinolytic activity. Assays with transformed tobacco plants expressing Tnchi did not result in any effect to H. virescens larval development and survival. Although Tnchi did not have any chitinolytic activity, it did show to have an antimicrobial effect. The possible exploitation of this protein for production of economically-important plants is dicussed.