Made available in DSpace on 2014-07-29T15:13:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese_Kennedy_2010.pdf: 1273886 bytes, checksum: d53179ca59a4af096e34e7c640527b2d (MD5) Previous issue date: 2010-08-13 / Amblyomma cajennense, commonly known as Cayenne tick, is a three-host tick widely distributed in Brazil and in the rest of Latin American countries. Owing to its low host specificity, it plays an important role in the transmission of pathogens in animals and man. Chemical communication is a vital component in tick biology whereby pheromones are largely responsible in the regulation of mating, recognition of sexual partner and copulation. By understanding the behaviour of A. cajennense and the pheromones involved, there exists practical possibility for the use of these substances as an additional method of control thereby reducing the use of acaricides. Based on this, the aims of this work were to quantify and elucidate behaviours induced by pheromones emitted by females A. cajennense as well as identify and characterize qualitatively and biologically the pheromone produced by males. Engorged females were collected from naturally-infested horses for the establishment of laboratory colonies for use in this study. The pheromones were obtained by extraction in hexane and sonication by ultra-sound of fed males and females. The female sex pheromone, 2,6-dichlorophenol (2,6-DCP), was quantified by GC/MS using internal standard and standard addition methods through construction of calibration curves using 5-bromine-4-hydroxy-3-methoxybenzaldehyde and 2,6-DCP, respectively. The male extract was analysed chemically by GC/MS in comparison with standards. As concerns biological tests, glass beads were treated with two femaleequivalents of the female pheromone and 2,6-DCP in an equivalent concentration and exposed to males to observe the induced behaviour(s). Attraction to the male pheromone was evaluated by release of individual unfed, virgin females to three concentrations (1, 5 and 10 male-equivalents) of the extract in olfactometer bioassays. Orientations towards the odour source were analysed by Kruskal-Wallis and displacement angles by Circular Statistics. Aggregation was evaluated by releasing the tick stages in Petri dish bioassays shortly followed by introduction of filter paper strips impregnated with 10 male-equivalents of the extract and recording tick responses on camera. Data analysis was by Chi-square test. Tests for attachment were carried out in vivo in rabbits, Oryctolagus cuniculus, and the released ticks observed in determined intervals between 20min and 24hrs. The data was analysed by Wilcoxon signed-ranked test and Friedman s repeated measures ANOVA. The results indicated that each female emits 2.15 ng ml-1 of pheromone on average. The male extract was positive for benzoic acid, nonanoic acid, salicylic acid, benzaldehyde, 2,6-DCP, limonene and methyl salicylate. The female extract and 2,6- DCP stimulated mounting in up to 80% and 73% of all cases, respectively, confirming that 2,6-DCP alone mediates mounting behaviour in A. cajennense. There was no statistically significant attraction or aggregation in males or females induced by the male pheromone. However, significantly faster and greater attachment was recorded in both. The behavioural responses corresponded with the pheromone s composition. It was concluded that the male pheromone promotes neither attraction nor aggregation but is responsible for faster fixation of A. cajennense adults. The pheromone also contains different proportions and differs from other Amblyomma species as far as the presence or absence of certain components is concerned. The results serve as a first step in advanced studies aimed at development of novel strategies for the management of this species using these pheromones. / Amblyomma cajennense, vulgarmente conhecido como carrapato-estrela, é um carrapato trioxeno que está amplamente difundido no território brasileiro e nos demais países da América Latina. Dada a sua baixa especificidade, assume um importante papel na transmissão de patógenos entre os animais e o homem. A comunicação química é um componente vital na biologia dos carrapatos, onde feromônios são majoritariamente responsáveis na regulação da busca pelo parceiro e a cópula. Compreendendo o comportamento de A. cajennense e os feromônios envolvidos, existem possibilidades práticas do uso destas substâncias como uma forma alternativa e satisfatória de controlálos minimizando o uso de acaricidas. Diante disso, procurou-se neste trabalho, quantificar e elucidar comportamentos instigados por feromônio produzido por fêmeas bem como identificar e caracterizar qualitativa e biologicamente feromônio de machos. Fêmeas ingurgitadas de A. cajennense foram colhidas de eqüinos naturalmente infestados para estabelecimento de colônias no laboratório. Os feromônios foram obtidos por extração e sonicação em hexano de machos ou fêmeas de carrapatos alimentados. Quantificou-se o feromônio sexual, o 2,6-diclorofenol (2,6-DCF), em fêmeas pelas técnicas de padrão interno, com 5-bromo-4-hidróxi-3-metóxi-benzaldeido como referência interna, e adição padrão por meio de cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas (CG/EM) através de construção de curvas de calibração. O extrato dos machos foi analisado quimicamente por CG/EM diante de padrões sintéticos. No que concerne aos testes biológicos, pérolas de vidro foram tratadas com dois equivalentes-fêmea de amostra de feromônio extraído de fêmeas e com 2,6-DCF em uma dose equivalente e expostas aos machos para observar comportamento(s) provocado(s). A atração diante do feromônio de machos foi avaliada pela liberação individual de fêmeas, machos e ninfas virgens, não alimentadas, frente a três concentrações (1, 5 e 10 equivalentes-macho) do extrato de machos, em um olfatômetro. As orientações à fonte de odor foram analisadas por teste de Kruskal-Wallis e os ângulos por Estatística Circular. A agregação foi avaliada pela aplicação de 10 equivalentes-macho do extrato em arenas de placas de Petri e os dados analisados por Chi-quadrado. Testes de fixação foram feitos in vivo em coelhos, Oryctolagus cuniculus, onde os carrapatos foram liberados e observados em intervalos determinados entre 20min e 24hs e suas respostas analisadas por testes de Wilcoxon e ANOVA Friedman. Os resultados mostraram que uma fêmea libera em média 2,15 ng mL-1 de feromônio. O extrato de machos apresentou ácido benzóico, ácido nonanóico, ácido salicílico, benzaldeido, 2,6-DCF, limoneno e salicilato de metila. O extrato de fêmeas e o 2,6-DCF sintético estimularam a monta em até 73% de casos, respectivamente, confirmando que o composto é responsável por mediar à monta em A. cajennense. Não houve atração nem agregação estatisticamente maior dos machos e fêmeas diante do feromônio procedente de machos. Entretanto, uma fixação significativamente maior e mais rápida foi registrada dentro de 24 h em ambos os sexos. Os achados de respostas biológicas corresponderam com a composição química de feromônio de machos. Concluiu-se que o feromônio de machos não promove atração nem agregação, mas é responsável pela fixação de adultos de A. cajennense. O feromônio também possui diferenças na proporção e na presença de determinados compostos descritos em outras espécies do gênero Amblyomma. Os resultados estão discutidos como um ponto de partida para estudos avançados visando o desenvolvimento de novas estratégias de controle e de manejo desta espécie utilizando esses feromônios.

Com o objetivo de obter informações básicas sobre a bioecologia e o comportamento de Sphenophorus levis Vaurie, foram realizados diferentes bioensaios para conhecer seu comportamento sexual e reprodutivo; obter e testar a atividade biológica de seu feromônio natural em condições de laboratório e campo; verificar a eficiência de captura do feromônio sintético de agregação em condições de campo; determinar o tipo de armadilha mais eficiente para a captura e manejo de adultos; e avaliar o raio de ação das atuais armadilhas. Os resultados mostraram que S. levis, acasala-se em qualquer hora do dia, tem múltiplas cópulas, e os casais entre 14 e 35 dias de idade apresentaram as maiores frequências de cópulas, com 76 a 88%, respectivamente. A duração média da primeira cópula foi de 5,75 ± 4,22 h, e o tempo total de cópula variou entre 1 a 17 h. O período de pré-oviposição em fêmeas entre 14 e 35 dias, foi de 5,52 ± 4,53 a 10,90 ± 5,37 dias. O número de ovos/fêmea foi de 0,25 a 7,80, com viabilidade entre 33 e 63%. Fêmeas de S. levis com idade avançada entre 85 e 210 foram receptivas ao acasalamento (66%), ovipositaram entre 4,50 a 7,09 ovos, com viabilidade entre 49 e 79%. Machos e fêmeas de S. levis aptos ao acasalamento, apresentaram uma sequência típica de comportamentos para efetivar a cópula. A duração da pré-cópula variou de 2 a 5 horas. A cópula foi longa, com uma duração entre 7 a 13 horas. A pós-cópula durou entre 1,31 a 1,41 horas. O comportamento sexual associado à cópula foi influenciado pelo contato visual entre os casais e físico com outros indivíduos da espécie. Bioensaios em olfatômetro Y demonstraram que os machos foram estimulados por voláteis de cana; cana + machos; e cana + fêmeas; enquanto as fêmeas apenas por cana + machos. Os machos responderam ao extrato natural de macho + cana; as fêmeas ao extrato de machos + cana, extrato de fêmeas e extrato de fêmeas + cana. O isômero (S)-2-metil-4-octanol gerou atividade comportamental de ambos os sexos de S. levis. No campo, a avaliação da atratividade dos extratos naturais e os compostos sintéticos (isômeros S; R e mistura racêmica S-R), mostraram diferença na captura de fêmeas e totais de adultos de S. levis entre o isômero R e o controle; no entanto, não diferiram dos demais tratamentos. A captura de adultos selvagens de S. levis nas diferentes armadilhas testadas, diferiu entre o controle (isca CTC) e as armadilhas testadas (modelos galão, funil, e moleque da bananeira). A recaptura de adultos marcados de S. levis foi baixa e correspondeu a apenas 2% dos insetos liberados, sendo maior a distância de 5 m (10 adultos). De forma geral, estes resultados contribuem para o conhecimento do comportamento sexual e reprodutivo de S. levis e são úteis para futuros programas de manejo integrado desta praga. / With the aim of obtaining basic information on bioecology and behavior of Sphenophorus levis Vaurie, different bioassays were realized in order to understand its sexual and reproductive behavior; obtain and test the biological activity of its natural pheromone under laboratory and field conditions; verify the capture efficiency of the synthetic aggregation pheromone under field conditions; determine the most efficient type of traps for capture and management of the adults; and evaluate the radius of action of the current traps. The results showed that S. levis mates any time of the day, has multiple mating and the mates between the ages of 14 and 35 days presented the highest mating frequencies of 76 to 88%, respectively. The mean duration for the first mating was 5.75 ± 4.22 h, and the total mating time varied between 1 to 17 h. The pre-oviposition period for females between 14 and 35 days, was 5.52 ± 4.53 to 10.90 ± 5.37 days. The number of eggs/female was 0.25 to 7.80, with viability of between 33 and 63%. Females of S. levis with advanced age between 85 and 210 days were receptive to mating (66%), oviposited between 4.50 to 7.09 eggs with viability between 49 and 79%. Males and females of S. levis with capacity to mate presented typical frequency behavior to effect mating. The pre-mating duration varied from 2 to 5 hours. Mating was long with duration of 7 to 13 hours. The post-mating duration lasted between 1.31 to 1.41 hours. Sexual behavior associated with mating was influenced by visual contact between the couples and the physical among coespecifics. Bioassays in a Y tube olfatometer demonstrated that the males were responsive to sugarcane volatiles; sugarcane + males; and sugarcane + females; while the females were stimulated at least by sugarcane + males. The males responded to the natural extract of male + sugarcane; while the females to the extract of males + sugarcane, extract of females and extract of females + sugarcane. The isomer (S)-2- methil-4-octanol generated behavioral activity of both sexes of S. levis. In the field, the evaluation of attractivity of natural extracts and the synthetic compounds (isomer S; R and racemic mixture of S-R), showed differences in the capture of females and totals of adults of S. levis between the isomer R and the control; however, it was not different in other treatments. The capture of wild S. levis adults in the different tested traps differed between the control (bait CTC) and the tested baits/traps (models galão, funil, and moleque da bananeira). The recapture of marked adults of S. levis was low and corresponded to 2% of the liberated insects within the longest distance of 5 m (10 adults). In general, these results add to the knowledgment of S. levis sexual and reproductive behavior and are useful to future programs of integrated management of this pest.

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[ES] La confusión sexual es el método de control de plagas basado en semioquímicos que ofrece los mejores resultados y tiene mayor aceptación en el mercado. Este método se basa en la liberación al ambiente de la feromona sexual del insecto al que se pretende controlar en una cantidad suficiente para provocar un retraso o una reducción del apareamiento. Los estudios dedicados a la optimización de la feromona utilizada, la cual condiciona en gran medida el precio del uso de esta técnica, se basan en ensayos empíricos sobre parámetros como el número de emisores utilizados y su distribución, la carga inicial de feromona, etc. La cuantificación de la concentración de feromona en aire es un parámetro más directo y ofrece información valiosa tanto para realizar estudios destinados a optimizar el uso de los emisores disponibles, como para el desarrollo de nuevos dispositivos de emisión con un menor uso de feromona. En la presente tesis se ha desarrollado una metodología que permite la cuantificación de la concentración de feromona en aire en condiciones reales de campo basada en la captación de volátiles del aire y su posterior análisis mediante técnicas de cromatografía de gases y espectrometría de masas. Mediante el uso de esta metodología se ha estudiado la cantidad de feromona en aire a lo largo del ciclo de cultivo en campos tratados con confusión sexual para dos especies diferentes de importancia agronómica en los cultivos de la viña y del arroz, la polilla del racimo de la vid (Lobesia botrana Denis & Schiffermüller) y el barrenador del arroz (Chilo suppressalis Walker) tratados con diferentes tipos de emisores. Estos estudios han servido para conocer de qué manera se distribuye la feromona en aire a lo largo del tiempo en relación con la cinética de los emisores y cuáles son los mecanismos implicados en la confusión sexual en condiciones reales. Además, también se ha estudiado la dependencia climática de emisores pasivos en condiciones de campo puesto que tendrá relación con la cantidad de feromona en aire y puede repercutir en la eficacia del método de control. Los resultados obtenidos en las parcelas en las que se instaló la confusión sexual contra L. botrana muestran que la concentración de feromona en aire va cambiando a lo largo del ciclo de cultivo. Además, se observa que la cubierta vegetal produce un efecto tampón, de manera que la presencia de una masa foliar desarrollada actúa regulando la concentración de feromona en el aire y permite una distribución más homogénea. Mediante la correlación de la velocidad de emisión con los parámetros climáticos, se comprobó que la temperatura y velocidad del viento son parámetros determinantes y que esta dependencia es variable entre distintos tipos de emisores. Por otro lado, se determinó mediante bioensayos electrofisiológicos y de comportamiento que las concentraciones de feromona necesarias para desencadenar mecanismos de confusión no competitiva en machos de L. botrana estaban muy por encima de las cuantificadas en campo, por lo que se concluyó que los principales mecanismos que producen la confusión sexual en condiciones reales son los competitivos. En el caso de las captaciones realizadas en el arrozal, los valores obtenidos de la concentración de feromona en aire sirvieron para estudiar por qué con una colocación más temprana de los emisores se conseguía un mayor efecto en el control de la plaga. Además, se observó que, en este caso, la concentración de feromona en aire guardaba una relación más estrecha con la emisión que proporcionan los emisores de confusión sexual. Este hecho apoya la hipótesis de que una densa masa vegetal, menor en los arrozales que en la viña, puede proteger a la feromona de su lavado por efecto del viento. / [CA] La confusió sexual és el mètode de control de plagues basat en semioquímics que ofereix els millors resultats i té una major acceptació en el mercat. Aquest mètode es basa en l'alliberament de la feromona sexual de l'insecte que es pretén controlar a l'ambient en una quantitat suficient per a provocar un retràs o una reducció de l'aparellament. Els estudis dedicats a l'optimització de la feromona utilitzada, que condiciona en gran mesura el preu de l'ús d'aquesta tècnica, es basen en experiments empírics sobre paràmetres com el número d'emissors utilitzats i la seua distribució, la càrrega inicial de feromona, etc. La quantificació de la feromona en l'aire és un paràmetre més directe i ofereix informació valuosa tant per a realitzar estudis destinats a optimitzar l'ús dels emissors disponibles, com per al desenvolupament de nous dispositius d'emissió amb un menor ús de feromona. En aquesta tesis s'ha desenvolupat una metodologia que permet la quantificació de la concentració de feromona en aire en condicions reals de camp basada en la captació de volàtils de l'aire i el seu anàlisis mitjançant tècniques de cromatografia de gasos i espectrometria de masses. Mitjançant l'ús d'aquesta metodologia s'ha estudiat la quantitat de feromona en aire al llarg del cicle de cultiu en camps tractats amb confusió sexual per a dos espècies diferents d'importància agronòmica en els cultius de la vinya i de l'arròs, el corc del raïm (Lobesia botrana Denis & Schiffermüller) i el cucat de l'arròs (Chilo suppressalis Walker) tractats amb diferents tipus d'emissors. Aquests estudis han servit per a conèixer de quina manera es distribueix la feromona al llarg del temps en relació amb la cinètica dels emissors i quins són els mecanismes implicats en la confusió sexual en condicions reals. A més, també s'ha estudiat la dependència climàtica d'emissors passius en condicions de camp donat que tindrà relació amb la quantitat de feromona en aire i pot repercutir en l'eficàcia del mètode de control. Els resultats obtinguts en les parcel·les en les que es va instal·lar la confusió sexual contra L. botrana mostren que la concentració de feromona en aire va canviant al llarg del cicle de cultiu. A més, s'observa que la coberta vegetal produeix un efecte tampó, de manera que la presència d'una massa foliar desenvolupada actua regulant la concentració de feromona en l'aire i permet una distribució més homogènia. Mitjançant la correlació de la velocitat d'emissió amb els paràmetres climàtics, s'ha comprovat que la temperatura i la velocitat del vent són paràmetres determinants i que esta dependència és variable entre diferents tipus d'emissors. D'altra banda, s'ha determinat mitjançant bioassajos electrofisiològics i de comportament que les concentracions de feromona necessàries per a desencadenar mecanismes de confusió no competitiva en mascles de L. botrana estaven molt per damunt de les quantificades al camp, per la qual cosa es va concloure que els mecanismes principals que produeixen la confusió sexual en condicions reals són els competitius. En el cas de les captacions realitzades en els arrossars, els valors obtinguts de la concentració de feromona en aire van servir per a estudiar per què amb una col·locació més primerenca dels emissors s'aconseguia un major efecte en el control de la plaga. A més, es va observar que, en aquest cas la concentració de la feromona en aire guardava una relació més estreta amb l'emissió que proporcionaven els emissors de confusió sexual. Aquest fet suporta la hipòtesi de que una massa vegetal densa, menor en els arrossars que en les vinyes, pot protegir a la feromona del seu llavat per l'efecte del vent. / [EN] Mating disruption is the pest control method with better acceptation in market due to its results. This method is based on the releasing of the pheromone of the target insect into the environment with enough quantity to delay or to reduce their mating. Optimization-pheromone studies, which condition the use price of this technique a lot, are based on empirical essays about parameters such as the number of dispensers deployed and their distribution, pheromone initial content, etc. Airborne pheromone quantification is a more direct parameter that offers valuable information to do studies to optimize dispenser available use as to develop new dispensers with less pheromone emission. In this work, a methodology that allows the airborne pheromone quantification in real field conditions has been developed based on volatiles airborne sampling and their later analysis with gas chromatography techniques and mass spectrometry. Using this methodology, the airborne pheromone throughout the crop cycle in mating disruption treated fields against different agronomic important species, the European Grapevine Moth (Lobesia botrana Denis & Schiffermüller) and the Rice Stem Borer (Chilo suppressalis Walker), has been studied in vineyards and rice paddies treated with different types of dispensers. These studies have been useful to know how the pheromone is distributed along the time in relation to the dispensers' kinetics and which are the mechanisms involved in mating disruption in real conditions. Moreover, the climatic dependency of the passive dispensers in field conditions has also been studied as it will be related to the airborne pheromone quantity and it can affect the efficacy of the control method. The results show that the airborne pheromone concentration in mating disruption treated fields against L. botrana changes throughout the crop cycle. In addition, it is observed that canopy produces a buffer effect, so the presence of a developed foliage regulates the concentration of the airborne pheromone and allows a more homogeneous distribution. The correlation of emission rate with climatic parameters were useful to check that temperature and wind speed have an influence on dispensers' emission. On the other hand, with electrophysiological and behavioral bioassays, it was determined that higher airborne concentrations were needed to trigger non-competitive mechanisms in L. botrana males. In this way, it was concluded that competitive mechanisms are the ones acting in treated fields In rice paddies air samplings, airborne pheromone concentration data were used to study why an earlier dispensers' deployment achieved a better effect controlling the pest. Furthermore, it was observed a more direct relationship between airborne pheromone with dispensers' emission. This fact supports the hypothesis that thicker foliage, lesser in rice fields than in vineyards, can prevent pheromone from its washing by wind. / Gavara Vidal, A. (2021). Cuantificación de feromonas en aire y su aplicación en métodos de control de plagas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/165412 / TESIS

Pest control of cultivated plant species has been usually performed by insecticides, which is undesirable because of economical and environmental concerns, since successive applications affect natural enemies and increase the possibility of development of resistant population toward insecticides. These problems can be minimized with alternative control methods as the use of resistant varieties, use of substances that induce resistance and biological control. Those studies involving the interaction of plant, pest and natural enemies are of fundamental importance. Thus, this study aimed: a) to study the effect of volatile organic compounds in tritrophic interactions between pepper Capsicum spp., the aphid Aphis gossypii and its parasitoid Aphidius colemani; b) to study the role of cis-jasmone in the tritrophic interaction between the pepper, the aphid A. gossypii and the parasitoid A. colemani and its role in activating the defense mechanism of the plant. Pepper varieties were evaluated for resistance to the aphid A. gossypii and their volatiles were collected before and after infestation. Volatiles compounds were tentatively identified by gas chromatography/mass spectrometry. Olfactometry bioassays were performed with volatile regarding the behavior of A. gossypii and A. colemani. The main conclusions obtained in this work were: a) there is genetic variability among genotypes of Capsicumin relation to the release of volatile compounds and in the susceptibility toward A. gossypii; b) genotype Cambuci can be used in breeding programs aiming Capsicum cultivars more resistant to A. gossypii; c) there were significant differences between the effects of volatiles from the two cultivars on behavior of A. gossypii and A. colemani; d) the volatiles emitted by Cambuci cultivar after infestation produced repellent effect on A. gossypii and were attractive to A. colemani; e) the cis-jasmone applied to pepper plants provided emission of volatiles that had repellent action on the A. gossypii and attractive one to A. colemani; f) the genetic variability between genotypes, after infestation indicates that volatile organic compounds present as variables can be used for selection and development of bell pepper cultivars resistant to the aphid A. gossypii. / O controle de pragas das espécies vegetais cultivadas tem sido normalmente realizado por meio de inseticidas, o que é indesejável tanto por motivos econômicos quanto ambientais, já que as aplicações sucessivas afetam os inimigos naturais e aumentam a possibilidade de desenvolvimento de populações da praga resistentes aos inseticidas. Esses problemas podem ser minimizados com métodos alternativos de controle como o emprego de variedades resistentes, o uso de substâncias indutoras e o controle biológico. Para isso, estudos envolvendo a interação planta, praga e inimigo natural são de fundamental importância. Dessa forma, este trabalho teve como objetivos: a) Estudar a ação dos compostos orgânicos voláteis na interação tritrófica entre o pimentão Capsicum spp., o pulgão Aphis gossypiie seu parasitóide Aphidiuscolemani; b) Estudar a ação da cis-jasmona na interação tritrófica entre o pimentão, o pulgão A. gossypii e o parasitóide A. colemani e seu papel na ativação do mecanismo de defesa do vegetal. Variedades de pimentão foram avaliadas em relação à resistência ao pulgão A. gossypii e os seus compostos voláteis foram coletados antes e após a infestação. Os compostos voláteis foram tentativamente identificados por cromatografia gasosa/espectrometria de massas. Bioensaios de olfatometria foram realizados com os compostos voláteis em relação ao comportamento de A. gossypii e A. colemani. As principais conclusões obtidas neste trabalho foram: a) Existe variabilidade genética entre os genótipos de Capsicum em relação à emissão de compostos voláteis e em relação à susceptibilidade ao A. gossypii; b) O genótipo Cambuci poderá ser utilizado em programas de melhoramento genético visando cultivares de Capsicum mais resistentes ao A. gossypii; c) Houve diferenças significativas entre os efeitos dos compostos voláteis das duas cultivares sobre os comportamentos de A. gossypii e de A. colemani; d) Os compostos voláteis emitidos pela cultivar Cambuci após a infestação proporcionaram efeito repelente a A. gossypii e atrativo a A. colemani; f) A cis-jasmona aplicada sobre plantas de pimentão induziu a emissão e/ou produção de compostos voláteis que teve ação de repelência a A. gossypii e ação atraente para A. colemani; i) A variabilidade genética entre os genótipos, após a infestação, indica que os compostos orgânicos voláteis apresentam-se como variáveis que podem ser utilizadas para seleção e desenvolvimento de cultivares de pimentão resistente ao pulgão A. gossypii.

The aim of this work was to study the effect of Volatile Organic Compounds (VOCs) released by cattle of different breeds on the behavior of the horn fly (Haematobia irritans). This ectoparasite is of great economic importance because it causes damage to various livestock worldwide. The study began with the implementation of a breeding place for horn flies in the laboratory at the Federal University of Alagoas in order to perform advanced studies with this parasite, as well as to follow the development of the egg to adult. Three breedings methods were used in order to obtain the greater emergency index of H. irritans fly in laboratory. Afterwards, odors released by cattle breeds Gyr, Holstein, Brown Swiss, Nellore and Gyr (both sexes) were taken followed by the extraction of the material collected with the aid of bidestiled hexane and analysis by Gas Chromatography (GC), Gas Chromatography coupled to Mass Spectrometry (GC/MS) in all breeds; Eletroantenography Gas Chromatography (GC/EAG) performed with the chromatogram with the highest number of peaks and behavioral bioassays. The behavioral bioassays with the horn fly were performed with extracts from animal and synthetic standards identified in GC/EAD, using an olfactometer type Y. In addition, we investigated whether there are differences on VOCs released from the different genetic groups. With regard to the breeding place, in the first creation, horn flies after emergence were counted and the result was 18.61% of emergency. In the second creation, the percentage of emerged flies was 55.56% and in the third was 78.22%, considered, thus, the most appropriate method for rearing H. irritans in laboratory, when the development was within a cooling chamber. Analysis of the GC chromatograms of the Brown Swiss breed showed that the collection of VOCs in animals was efficient since most of the compounds was shown to be present in all samples. The qualitative GC analysis of all races had shown that there was not a large variation with respect to VOCs. The analysis of GC/MS confirmed the difference on compounds between the races, and nine of them were common in all races. Among them, camphene, 2-ethylhexanal, 2-heptenal, 1-octen-3-one, 1-octen-3-ol, octan-3-one, octanal, 2,2,8-trimethyldecane and 2-phenylethyl butyrate. All VOCs obtained in the analyses mentioned above were identified by their Kovats indices indexes (KI). The results of the extracts’ aeration bioassays have shown that insects are attracted by volatiles from both sexes of the European breeds and mixed Girolando. In the bioassays performed with synthetic standards, only butyl acetate showed significant responses at concentrations of 10-7, 10-6 and 10-5 mg/mL. VOCs obtained by GC/MS were similar between breeds and mixed European and otherwise distinct from the Indian races. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O objetivo deste trabalho foi estudar o efeito dos Compostos Orgânicos Voláteis (COVs) liberados por bovinos de diferentes raças sobre o comportamento da mosca-dos-chifres (Haematobia irritans). Esse ectoparasita é de grande importância econômica, por causar diversos danos à pecuária mundial. O estudo teve início com a implantação de um criatório de moscasdos-chifres em laboratório, na Universidade Federal de Alagoas, visando à realização de estudos avançados com esse parasita, assim como acompanhar o desenvolvimento ovo-adulto. Três criações foram utilizadas para obtenção de um maior número de emergência da mosca H. irritans em laboratório. Posteriormente, foram realizadas coletas de odores exalados por bovinos das raças Girolando, Holandesa, Pardo-Suíça, Nelore e Gir (de ambos os sexos), seguindo-se extração, por hexano bidestilado, do material coletado e análises por Cromatografia Gasosa (CG); Cromatografia Gasosa acoplada à Espectrometria de Massas (CG/EM) em todas as raças estudadas; Cromatografia Gasosa acoplada a Eletroantenografia (CG/EAG) com o cromatograma que apresentou o maior número de picos e bioensaios comportamentais. Os bioensaios comportamentais com a mosca-dos-chifres foram realizados com os extratos oriundos dos animais e com padrões sintéticos identificados no CG/EAG usando olfatômetro tipo Y. Além disso, foi investigado se existe diferença dos COVs liberados entre os diferentes grupos genéticos. Com relação ao criatório de mosca-dos-chifres, após emergência, as moscas foram contadas e o resultado foi de 18,61 % de emergência, na primeira criação. Na segunda criação, a porcentagem de moscas emergidas foi de 55,56 % e na terceira criação a emergência foi de 78,22 %, sendo considerado, o método mais adequado para criação de H. irritans em laboratório, quando a criação foi desenvolvida dentro de uma câmara de refrigeração. A análise dos resultados de CG da raça Pardo-Suíça revelou que a coleta dos COVs em animais foi eficiente já que a maior parte dos compostos repetiu-se em todas as amostras analisadas. A análise em CG de todas as raças mostra que não houve uma grande variação qualitativa com relação aos COVs das amostras analisadas. A análise do CG/EM, confirmou a diferença dos compostos entre as raças, sendo que, nove foram comuns em todas as raças. Entre eles, canfeno, 2-etil-hexanal, 2-heptenal, 1-octen-3-ona, 1-octen-3-ol, octan-3-ona, octanal, 2,2,8-trimetildecano e butirato de 2-feniletila. Todos os COVs obtidos nas análises citadas acima foram identificados através do Índice de Kóvats (KI). Os resultados obtidos com os bioensaios dos extratos da aeração mostraram que os insetos foram atraídos pelos voláteis de ambos os sexos das raças europeias e da mestiça Girolando. Os bioensaios realizados com os padrões sintéticos mostraram que apenas o acetato de butila apresentou respostas significativas nas concentrações de 10-7,10-6 e 10-5 mg/mL. Os COVs obtidos por CG/EM foram similares entre as raças europeias e a mestiça e por outro lado distintos das raças indianas.

Lasioderma serricorne (F.) (Fabricius, 1792) (Coleoptera: Anobiidae) is a cosmopolitan plague popularly known as a tobacco beetle that attacks a wide variety of stored agricultural products, like soybeans, escavating galleries in the grains while feeding and consequently generating losses to the producers by the loss of quality and value of the seeds. Due to the risks of intoxication and environment contamination with chemical residues, as well as the emergence of resistant individuals, other approaches to the control of L. serricorne have been sought. The host plant kairomones are molecules with potential for application as food attractants in traps for monitoring and capture insects. On the other hand, the evaluation of essential oils (EO) of native plants cultivated locally, can contribute to the discovery of useful compounds as natural repellents or bio-insecticides, also generating tools useful in integrated pest management (IPM). The objective of this study was to investigate and identify the volatile organic compounds released by stored soybeans from 3 varieties cultivated in Brazil with attractiveness to adults L. serricorne (soybean marketed in large supermarket chains in Maceió-AL and two varieties EMBRAPA BRS284 and BRS360RR) and to test the EO activity of the mature fruits of Schinus terebinthifolius, in order to promote the prospection of natural compounds with potential for application in the integrated management of this pest in storage environments. The attractiveness of grains and extracts prepared by dynamic headspace collection was evaluated in 4-arm olfactometer behavioral bioassays, while the isolation and identification of the bioactive compounds were carried out using gas chromatography coupled to electroanthennography (GC-EAG) and gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS). Five EAG-active compounds were identified in the extracts of soybeans: 1-octen- 3-ol, 3-octanol, 1- nonanol, linalool and limonene. The behavioral response of L. serricorne in 4-arm olfactometer bioassays to synthetic compounds was statistically significant for 1- octen-3- ol, 3-octanol, 1-nonanol and linalool, while the attraction for the 4 synthetic blend was comparable to that verified for soybeans. The activity of the EO extracted by steam-drag of the mature fruits of S. terebinthifolius (3 replicates) harvested from matrices located on the A. C. Simões Campus of UFAL, Maceió-AL, on L. serricorne adults was tested in 4-arm olfactometer bioassays , in two concentrations (1 and 10 μL), while the EO composition was analyzed by GC-FID and GC-MS. EO repellency was checked at a dose of 10 μL. A total of 14 compounds were identified in S. terebinthifolius EO, with the main components being β-pinene (49.8%), α-pinene (33.49%), 3-carene (5.85%), germacrene-D (2.08%) and bornylene (1.21%). The attractive compounds identified from the soybean grains act as kayromones for L. serricorne, while the S. terebinthifolius EO has repellent activity against this pest, so the results obtained here can be applied in the development of bioproducts for the integrated management of L. serricorne in and around storage environments, favoring the rational use of insecticides. / Lasioderma serricorne (F.) (Fabricius, 1792) (Coleoptera: Anobiidae) é uma praga cosmopolita conhecida popularmente como besourinho do tabaco que ataca uma grande variedade de produtos agrícolas armazenados, dentre eles a soja, escavando galerias nos grãos enquanto se alimentam e consequentemente gerando prejuízos aos produtores pela perda da qualidade e valor das sementes. Devido aos riscos de intoxicação e de contaminação do meio ambiente com resíduos químicos, assim como o surgimento de indivíduos resistentes, outras abordagens para o controle de L. serricorne tem sido buscadas. Os cairomônios das plantas hospedeiras são moléculas com potencial para aplicação como atraentes alimentares em armadilhas para monitoramento e captura de insetos. Por outro lado, a avaliação de óleos essenciais (OE) de plantas nativas cultivadas localmente, pode contribuir para a descoberta de compostos úteis como repelentes ou bioinseticidas naturais, gerando também ferramentas úteis manejo integrado de pragas (MIP). O objetivo desse estudo foi investigar e identificar os compostos orgânicos voláteis liberados pelos grãos de soja armazenados de três variedades cultivadas no Brasil com atratividade para adultos de L. serricorne (soja comercializada em grandes cadeias de supermercados em Maceió-AL e duas variedades EMBRAPA BRS284 e BRS360RR) e testar a atividade do OE dos frutos maduros de Schinus terebinthifolius, a fim de promover a prospecção de compostos naturais com potencial para aplicação no manejo integrado dessa praga em ambientes de armazenamento. A atratividade dos grãos e de extratos preparados por coleta dinâmica do headspace dos grãos foi avaliada em bioensaios comportamentais em olfatômetro de 4 braços, enquanto o isolamento e identificação dos compostos bioativos foram realizados pelas técnicas de cromatografia gasosa acoplada à eletroantenografia (CG-EAG) e cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas (CG-EM). Cinco compostos EAG-ativos foram identificados nos extratos dos grãos de soja: 1-octen- 3-ol, 3-octanol, 1-nonanol, linalol e limoneno. A resposta comportamental de L. serricorne em bioensaios em olfatômetro de 4 braços aos compostos sintéticos foi estatisticamente significativa para 1-octen- 3-ol, 3-octanol, 1- nonanol e linalol, enquanto a atração pela mistura dos 4 compostos sintéticos foi comparável à verificada para os grãos de soja. A atividade do OE extraído por arraste a vapor dos frutos maduros de S. terebinthifolius (3 repetições) colhidos de matrizes localizadas no campus A. C. Simões da UFAL, Maceió-AL, sobre adultos de L. serricorne foi testada em bioensaios em olfatômetro de 4 braços, em duas concentrações (1 e 10μL), enquanto a composição do OE foi analisada por CG-FID e CG-EM. Foi verificada repelência do OE na dose de 10 μL. Foram identificados 14 compostos no OE de S. terebinthifolius, sendo os componentes principais: β-pineno (49,8 %), α-pineno (33,49 %), 3-careno (5,85 %), germancreno-D (2,08 %) e bornileno (1,21 %). Os compostos atrativos identificados a partir dos grãos de soja atuam como cairomônios para L. serricorne, enquanto o OE de S. terebinthifolius possui atividade repelente contra essa praga, portanto os resultados aqui obtidos podem ser aplicados no desenvolvimento de bioprodutos para o manejo integrado de L. serricorne dentro e ao redor de ambientes de armazenamento, favorecendo a utilização racional de inseticidas.

"Summary: The larvae of predatory hoverfly Episyrphus balteatus DeGeer (Diptera: Syrphidae), have limited dispersal ability to forage. The selection of the oviposition site by gravid females is crucial for the survival larvae. Therefore hoverfly females should optimise their foraging behaviour by choosing suitable oviposition sites. The aim of this PhD thesis was to understand how hoverfly females assess aphid patch quality during their egg-laying behaviour. The impact of several factors on the oviposition response of E. balteatus females including host plant, aphid species, aphid colony size, semiochemicals emitted from aphids or their association with host plants, presence of intra- or interspecific competitors and females age, was clearly demonstrated during this research. In the first part, we have shown that E. balteatus females select their oviposition site according to aphid-host plant and aphid species, which is also shown to be related to offspring performance (fitness). Aphid species Myzus persicae (Sulzer) infested-Solanum tuberosum L. was the most preferred aphid-plant combination as an oviposition site by syrphid females. The E. balteatus survival was enhanced in this system and females laid numerous eggs when larvae were reared with M. persicae as prey, especially when the host plant was potato. Broad bean plants Vicia faba infested with Megoura viciae (Buckton) or Acyrthosiphon pisum (Harris) were equally attractive for E. balteatus females. Aphis fabae (Scopoli) was the least preferred aphid. Higher hoverfly fitness was also observed when larvae were reared on M. viciae or A. pisum compared to those reared on A. fabae. Moreover, it was also demonstrated that foraging hoverfly females is guided by different infochemical cues emitted by aphid host plant, such as (E)-β-farnesene, enabling them to locate aphid infested plant and to select an adequate oviposition site. In the second part, the leaf disc system was found to be a practical and efficient method to assess the hoverfly reproductive behaviour under different laboratory conditions. Results also showed that there was a significant quadratic relationship between the released (E)-β-farnesene amounts and aphid colony size, which means that this molecule play important role in oviposition decision made by hoverfly females in response to aphid colony size. In the third part, we have highlighted that the E. balteatus females avoid aphid colonies in which conspecific larvae or their tracks were already present. Similar response was also shown by females to the presence of Harmonia axyridis (Pallas) larval tracks. This oviposition deterring stimulus was also shown to be mediated by odourant cues emitted from larval tracks extracts. It was also demonstrated that the foraging behaviour of hoverfly females was modified by the presence of parasitoids Aphidius ervi (Haliday) in aphid colonies. Females did not exhibit any preference for plants infested with unparasitised or parasitised aphids for 7 days, but they are reluctant to lay eggs in response to the presence of mummies or their exuvia on broad bean plants. Oviposition preference of predatory hoverfly females according to the developmental state of the parasitoid larvae in aphid prey was also found to be related with larval performance. Finally, the age of hoverfly females was found to be an important factor affecting their reproduction ability, suggesting that younger E. balteatus females (2 to 5 weeks old) could be have potential to play a role in biological control of aphids because of their higher reproductive efficiency. All experiments were performed in a laboratory environment and most results obtained are discussed in relation to the context of biological control efforts/Résumé : Les larves du syrphe aphidiphage Episyrphus balteatus (Diptère, Syrphidae) ont une capacité de déplacement limitée. Le choix du site doviposition des femelles est donc crucial pour la survie larvaire. Pour cela, les femelles de ce diptère devraient optimiser leurs choix de sites doviposition pour maximiser les chances de survie de leurs progénitures. Le but de cette thèse de doctorat était de comprendre comment les femelles dE. balteatus évaluent la qualité de patches de pucerons au cours de leur comportement de ponte. La réponse de ponte des femelles dE. balteatus observées à travers plusieurs facteurs a été réalisée, parmi lesquels: la plante hôte, lespèce de pucerons, la taille de la colonie de pucerons, les substances sémiochimiques émises par les pucerons et leurs associations avec leurs plantes hôtes, la présence de compétiteurs intra- ou interspécifiques et l'âge de la femelle. Dans la première partie de ce travail, les résultats obtenus ont permis de mettre en évidence que les femelles dE. balteatus sélectionnent le site de ponte en fonction de la plante hôte et lespèce de puceron, et ce comportement a été aussi montré comme étant lié avec la performance du prédateur (fitness). La combinaison puceron/plante M. persicae/Solanum tuberosum a été la plus préférée par les femelles dE. balteatus, et le fitness de ce prédateur était plus élevé en particulier lorsque les larves sont nourries avec M. persicae élevées sur une plante de pomme de terre. De même, les femelles dE. balteatus ont montré une même préférence pour les deux combinaisons M. viciae/V. faba et A. pisum /V. faba, et un fitness supérieur du prédateur adulte a été aussi observé lorsque les larves sont nourries avec les deux espèces de pucerons. De plus, nous avons aussi montré que les femelles dE. balteatus en recherche de site de ponte sont guidées par des substances volatiles, en particulier le E-(β)-farnésène, émises par les pucerons infestant leur plante hôte. Dans la deuxième partie, le système feuille-disque est démontré comme étant une méthode pratique et efficace pour évaluer le comportement de ponte dE. balteatus au laboratoire sous différentes conditions. Les résultats ont aussi démontré quil y a une relation quadratique entre lémission du E-(β)-farnésène et la taille de colonie de pucerons, ce qui permet de seffectuer que cette molécule a un rôle important dans le comportement de ponte des femelles dE. balteatus en réponse à la taille de la colonie de pucerons. Les résultats obtenus dans la troisième partie, nous ont permis de montrer que les femelles dE. balteatus réduisent leurs pontes dans une colonie de pucerons contenant préalablement des larves de leur propre espèce ou leurs traces. Une réponse similaire a été aussi montrée en présence des substrats préalablement visitées par les larves de coccinelle Harmonia axyridis. Ainsi, la réduction de la ponte des femelles dE. balteatus est provoquée par des substances volatiles émises par les substrats des larves de syrphe. Nous avons aussi démontré que la présence du parasitoïde Aphidius ervi dans une colonie de pucerons a un effet significatif sur le comportement de ponte des femelles dE. balteatus. Les femelles dE. balteatus ne distinguent pas les plants infestées par les pucerons parasités ou non parasités, cependant les femelles réduisent leur pontes en réponse à la présence des pucerons momifiés ou des exuvies de momies. De plus, un fitness supérieur du prédateur a été aussi observé lorsque les larves sont nourries avec lespèce de pucerons A. pisum parasités ou non parasités. Enfin dans la dernière partie, lâge de la femelle dE. balteatus influence significativement leur reproduction, ce qui permet de proposer que les jeunes femelles (2 à 5 semaines) peuvent être plus efficaces dans la lutte biologique contre les pucerons car elles ont une grande efficacité de reproduction. Toutes les expériences ont été effectuées au laboratoire et la plupart des résultats obtenus sont discutés en relation avec le contexte de la lutte biologique".

The use of pheromone-based or semiochemical lures and devices for the detection of insect pest population and monitoring in agriculture is a common practice. In many countries the use of these devices is exempt from registration requirements based on regulatory thresholds set by the relevant authorities, however, not in South Africa. The question arises whether the pheromones or semiochemicals dispensed through such devices, influence the naturally occurring compounds observed and whether a concern of toxicity and ecotoxicity is justified. A tomato field was selected in a commercial growing area of South Africa and a novel five-component lure, T.V. PheroLure®, was identified from a local manufacturer, Insect Science (Pty) Ltd. The T.V. PheroLure® consists of a Volatile Organic Compound (VOC) blend which is placed in a polyethylene bulb. Tomato VOCs were collected before, during and after the application of the T.V. PheroLure® which was used in combination with a yellow bucket funnel trap. The VOCs were collected at different heights (0 cm, 30 cm and 60 cm) of the tomato plants, from planting until harvest (22 weeks) and surrounding tomato fields without the T.V. PheroLure®. The results obtained indicated that: (i) the T.V. PheroLure® had no significant influence on the natural VOCs observed in the tomato field and (ii) that the height of sampling had no influence on VOCs observed. This study also indicated that apart from a slight increased contribution of limonene, there was no significant influence observed from the T.V. PheroLure® compounds on the natural background VOCs found in the tomato field. Therefore, it could be argued that the natural phenology of the plant has a greater influence on the VOCs observed than T.V. PheroLure® and that the concern of toxicity and ecotoxicity is unjustified when using these devices for monitoring purposes only. / Environmental Sciences / M. Sc. (Environmental Science)

El objetivo de esta Tesis Doctoral es estudiar diferentes herramientas para el manejo de plagas y enfermedades del cultivo de la platanera. Entre las herramientas que vamos a desarrollar, se van a analizar los compuestos orgánicos volátiles (COVs) fúngicos derivados de hongos entomopatógenos (HE) y nematófagos, como fuente de metabolitos con actividad antagónica contra el picudo negro (PN) de la platanera, Cosmopolites sordidus, para su control y manejo en el campo. Así mismo, vamos a estudiar las respuestas de cultivares de plataneras a quitosano, un polisacárido biodegradable, para evaluar su posible uso en el campo como estimulante y protector de las plantas frente a plagas y patógenos, como Fusarium oxysporum f. sp. cubense. El conjunto de capítulos de esta tesis pretende sentar las bases de una estrategia de manejo sostenible de plagas y enfermedades del cultivo de la platanera, basada en el uso de COVs derivados de hongos presentes de forma natural en los cultivos, en combinación con la suplementación de quitosano en el riego, para un efecto de protección y activación de las defensas de las plataneras antes de cualquier infección de plagas y/o enfermedades. El objetivo principal de esta Tesis Doctoral es encontrar nuevas fórmulas para la gestión integrada de plagas como Cosmopolites sordidus y enfermedades de la platanera en condiciones de campo. En esta Tesis Doctoral hemos ideado enfoques sostenibles para la gestión de las plagas y enfermedades de las plataneras. Nuestros objetivos son: a) Cosmopolites sordidus (picudo negro de la platanera, PN), la principal plaga de los cultivos de plátano y, b) el hongo del marchitamiento Fusarium oxysporum f. sp. cubense Raza Tropical 4 (FocTR4), agente causante de una nueva variante extremadamente virulenta de la enfermedad del “Mal de Panamá”, que se está extendiendo rápidamente por todo el mundo. Nuestras herramientas de gestión sostenible son: a) los hongos entomopatógenos (HE, conocidos por su uso como agentes de control biológico, ACBs) aislados de campos comerciales de plátanos, b) sus compuestos orgánicos volátiles (COVs) y, c) el quitosano, un compuesto biodegradable y elicitor de la inmunidad de las plantas con actividad antimicrobiana. Damos evidencia de que los COVs de los hongos agentes de control biológico son repelentes del PN. Pueden utilizarse en los cultivos de platanera mediante estrategias de push and pull para gestionar la plaga de forma sostenible. El quitosano puede utilizarse en el riego para prevenir las defensas de la platanera local y sistémicamente. Por lo tanto, este polímero, con probada actividad antimicrobiana frente a otros patógenos de marchitamiento de Fusarium spp., podría utilizarse contra la actual pandemia en las plataneras causada por FocTR4. La capacidad de inducir reguladores del crecimiento de las plantas sostiene también el papel fertilizante del quitosano. La inducción de compuestos relacionados con la respuesta sistémica adquirida (RSA) hace que el riego con quitosano sea una herramienta para manejar también las plagas de las plataneras sobre el suelo (PN) y las enfermedades (Sigatoka). De esta manera, los COVs y el quitosano podrían ayudar a reducir el uso de agroquímicos tóxicos en los cultivos de platanera en todo el mundo.