A associação de diferentes seres vivos favoreceu a exploração de novos hábitats e outras fontes de alimento, contribuindo nos processos de adaptação e de diversificação biológica. Essa associação, em que duas espécies passam a viver juntas, é denominada simbiose, e as associações de simbiose podem resultar em relações benéficas (mutualismo), neutras (comensalismo) ou prejudiciais (parasitismo) aos organismos envolvidos. Insetos estabelecem associações de simbiose diversas com outros organismos, como leveduras, vírus, protistas e bactérias. Dentre esses organismos, as bactérias são as mais comumente associadas a insetos. Elas podem se localizar no interior do corpo do hospedeiro, tanto no espaço extracelular ou endocelular (endossimbionte), assim como associadas externamente ao corpo do hospedeiro (ectossimbionte). Endossimbiontes são os que mais diretamente influenciam a fisiologia e o metabolismo do hospedeiro, tornando-se, em alguns casos, essenciais à sobrevivência de seu hospedeiro. Exemplo disso são as bactérias endossimbiontes associadas a pulgões, Buchnera aphidicola, que são responsáveis pela síntese de aminoácidos essenciais e vitaminas para complementar os recursos nutricionais explorados pelos pulgões, seiva de plantas, que normalmente apresentam baixo valor nutricional. Mas vários outros simbiontes, mesmo que não estabelecendo essa obrigatoriedade na relação com o hospedeiro, acabam influenciando inúmeros aspectos da bioecologia de seus pulgões hospedeiros, como, por exemplo, a capacidade de defesa de seus hospedeiros a inimigos naturais. Spiroplasma são bactérias que influenciam o sistema de reprodução de borboletas, moscas-das-frutas, joaninhas e pulgões, além de influenciar a resposta de seus hospedeiros ao ataque de inimigos naturais, como parasitoides e nematoides. Porém, pouco se sabe sobre os efeitos desse simbionte no metabolismo de seus hospedeiros. Assim, este trabalho teve por objetivo avaliar o efeito de infecções por Spiroplasma no metaboloma de seu hospedeiro Aphis citricidus (Kirkaldy) (Hemiptera: Aphididae). As análises foram conduzidas utilizando-se de isolinhagens irmãs de A. citricidus, infectadas ou não por Spiroplasma. Fêmeas adultas de A. citricidus, infectadas ou não por Spiroplasma, foram coletadas (25 mg/amostra), submetidas aos processos de extração com solução de clorofórmio, metanol e água (1:3:1) e derivatização com n-metil-n-(trimetilsilil)trifluoroacetamida e trimetilclorosilano, para posterior análise por cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas (GCMS-TOF) para a detectação de metabólitos. Após tratamento e análise dos dados obtidos, foi observado que 40 metabólitos foram afetados significativamente em pulgões infectados por Spiroplasma. Dentre os metabólitos de A. citricidus alterados pela infecção por Spiroplasma, merecem destaque os hidrocarbonetos cuticulares, compostos nitrogenados e ácidos graxos. Os efeitos metabólicos da interação Aphis citricidus - Spiroplasma revelou informações importantes sobre a influência do endossimbionte na composição química de seus hospedeiros. / The association between different living beings favored the exploitation of new habitats and food sources, contributing to adaptation and biological diversity. This association in which two species live together is named symbiosis, and associations of symbiosis can result in beneficial (mutualism), neutral (comensalism) or prejudicial (parasitism) interactions. Insects established a diverse range of associations with other organisms, such as yeasts, virus, protists and bacteria. Bacteria are by far the most commonly associates of insects. Bacteria can be located within the host body, either at the extra or intracellular space (endosymbionts), as well as on the body surface (ectosymbionts). Endosymbionts are the ones that most influence the host physiology and metabolism, and they may even become essential for the host survival. An example of such dependency is the aphid symbiont Buchnera aphidicola that synthesis essential amino acids and vitamins to complement the natural diet of host, which are of a low nutritional value. But many other symbionts that are not essential do the host can affect a number of bioecological aspects of their host aphids, as the host immune capacity to natural enemies. Spiroplasma are bacteria that can influence the reproduction system of butterflies, fruit flies, ladybugs and aphids, and interfere with the host immune response to parasitoids and nematodes. However, little is known of the effects of secondary symbionts on their host\'s metabolism. Thus, this work is aimed to detect the effects of Spiroplasmainfection on the metabolomics of the apid host Aphis citricidus (Kirkaldy) (Hemiptera: Aphididae). Analysis were conducted using sister isolines A. citricidus, infected or not with Spiroplasma. Infected and uninfected adult females were collected from lab colonied (25 mg/samples), subjected to metabolite extraction in chloroform, methanol and water (1:3:1) and derivatization with n-methyl-n-(trimethylsilyl)trifluoroacetamide and trimethylchlorosilane, followed by metabolite analysis in a gas chromatography coupled with a mass spectrometer (GCMS-TOF). After filtering and data analysis, 40 metabolites were observed in different intensities in between infected and uninfected aphids. The aphid\'s metabolites influenced by infection with Spiroplasma indicated the regulation of the metabolism of fatty acids, hydrocarbons and nitrogen compounds. The metabolic effects of the interaction Aphis citricus - Spiroplasma revealed interesting information on the host metabolism regulation by a secondary symbiont and on the role these changes may play on the associations of the host with other organisms.

Os insetos são o grupo de organismos multicelulares mais abundantes e diversos, habitando os mais variados ambientes. Muitas de suas adaptações a condições adversas podem estar relacionadas à sua associação a bactérias. O conhecimento da diversidade dessa associação pode elucidar a importância desses microrganismos nas respostas de insetos a fatores bióticos e abióticos. Bactérias também são o principal alvo de exploração para o desenvolvimento de produtos de interesse biotecnológico. Dada à sua diversidade e interações com o ambiente, insetos representam um novo nicho para a exploração de microrganismos com potencial biotecnológico. A longa história de associação dos insetos com bactérias e os dados recentes da participação da microbiota a eles associada na degradação de moléculas orgânicas, naturais e/ou sintéticas, indicam o potencial desses microrganismos de interferir na resposta do inseto a inseticidas. Adicionalmente, simbiontes bacterianos associados aos insetos também podem ser uma fonte promissora de compostos bioativos. A descoberta de novos compostos naturais vem decaindo, surgindo a necessidade de exploração de novos nichos de microrganismos e o uso de novas tecnologias para superar o número reduzido de novas moléculas identificadas. Assim, este trabalho buscou explorar simbiontes de insetos para o estudo da sua participação na metabolização de xenobióticos pelo hospedeiro e a identificação de novos compostos inseticidas, tendo como objetivos investigar i) os mecanismos envolvidos na degradação de inseticidas e sua contribuição na capacidade de sobrevivência do hospedeiro, e ii) a diversidade biológica na busca de novas moléculas inseticidas. Bactérias com potencial de degradação de xenobióticos isoladas da microbiota intestinal de insetos resistentes a inseticidas foram utilizadas para a colonização do trato intestinal de Spodoptera frugiperda (J.E. Smith, 1797) (Lepidoptera: Noctuidae) suscetível à inseticidas e investigação da sua participação na sobrevivência do hospedeiro quando exposto a inseticidas, assim como a existência de custo adaptativo da associação a bactérias com capacidade de metabolização de inseticidas. O isolado IIL-Cl29 Leclercia adecarboxylata foi capaz de contribuir para a sobrevivência de lagartas expostas a chlorpyrifos ethyl, passando a exigir uma CL50 cerca de 2 vezes superior àquela de lagartas apossimbiontes. Estudo de biologia comparada entre a linhagem apossimbionte e aquela associadas ao isolado IIL-Cl29 demonstrou a existência de custo adaptativo para essa associação, quando na ausência da pressão de seleção do inseticida. A investigação dos mecanismos envolvidos na metabolização de inseticidas por bactérias simbiontes de S. frugiperda resistente ao organofosforado chlorpirifos ethyl, aos piretroides lambda-cyhalothrin e deltamethrin, a espinosina spinosad e a benzoilureia lufenuron revelou, por meio de análises químicas, que essas bactérias são capazes de metabolizar e bioacumular inseticidas interferindo ativamente na atividade de xenobióticos no hospedeiro. O isolado IIL-Luf14 Microbacterium arborescens foi selecionado para a realização de estudos mais aprofundados para a identificação de produtos de degradação e comprovação do mecanismo de bioacumulação de lufenuron. O potencial de simbiontes de insetos para o isolamento de bioinseticidas foi avaliado em estudos da diversidade de bactérias cultiváveis associadas a Acromyrmex coronatus (Fabricius, 1804) (Hymenoptera: Formicidae). Foram identificados 46 isolados pertencentes a Actinobacteria, Firmicutes e Proteobacteria associados a essa formiga e estudos da atividade inseticida in vivo e in vitro de extratos orgânicos de metabólitos mostraram grande variação nos resultados de atividade. Ensaios in vivo com lagartas de 1º instar de S. frugiperda mostraram-se mais adequados, e o isolado Asp77 Streptomyces drozdowiczii foi selecionado para a identificação de moléculas ativas com efeito inseticida. Dois compostos bioativos com atividade inseticida foram identificados e a atividade inseticida atribuída para duas classes químicas diferentes: um composto pirrolobenzodiazepino e um alcaloide. Nossos resultados comprovam a hipótese de que simbiontes participam da metabolização de xenobióticos em insetos, ao mesmo tempo que possuem potencial para exploração de novos compostos inseticidas. / The insects are the most diverse and abundant group of multicellular organisms, inhabiting a range of environments. Many of their adaptations to restricting conditions are related to their association with bacteria. The knowledge of the diversity of insect associations with bacteria can elucidate their role in insect response to biotic and abiotic factors. Bacteria are also the main target of exploitation for the development of biotechnological products. Insect´s diversity and interactions with the environment turn insects a new niche for the exploration of microorganisms with biotechnological potential. The long history of association of insects with bacteria and the participation of insect-associated bacteria in the degradation of natural and/or synthetic organic molecules indicate the potential of these microorganisms to interfere with insect response to insecticides. Additionally, bacterial symbionts associated with insects may also be a promising source of bioactive compounds. The discovery of new natural compounds has been declining, requiring the exploration of new niches of microorganisms and the use of new technologies to overcome the reduced number of molecules discovered. This work aimed to investigate the role of insect-associated bacteria in the metabolism of xenobiotics in the host and their potential to synthesize insecticidal compounds. Our objectives were to demonstrate i) the mechanisms involved in insecticide degradation by selected microbial symbionts, and to determine their contribution to host survival when exposed to insecticides, and ii) the biological and metabolic diversity of the microbiota associated with a leaf cutting ant. Bacteria that are able to degrade xenobiotics isolated from the gut microbiota of insecticide-resistant insects were used for the colonization of the gut of a susceptible strain of Spodoptera frugiperda (JE Smith, 1797) (Lepidoptera: Noctuidae). Comparisons of larval survival after insecticide exposure and the existence of adaptive costs of the association were done by using a aposymbiotic and infected susceptible lines. Suceptible larvae infected with IIL-Cl29 Leclercia adecarboxylata require twice the dose of chlorpyrifos ethyl to kill 50% of the larave (LC50) when compared to the aposymbiotic larvae. But the association with IIL-Cl29 was shown costly to S. frugiperda, particularly affecting female fecundity. However, no fitness costs were detected to infected larvae in the presence of the selection pressure (insecticide). GC-MS and LC-MS-MS analyses of the bacteria isolated from resistant larvae of S. frugiperda to organophosphate (chlorpirifos ethyl), pyrethroid (lambda-cyhalothrin and deltamethrin), spinosyn (spinosad) and benzoylurea (lufenuron) revealed they are able to hydrolyze, metabolyze and bioaccumulate insecticides, showing they can actively interfere with the efficacy of insecticides against the host. These processes were better characterized for the isolate IIL-Luf14 Microbacterium arborescens. The species and metabolic diversity of culturable bacteria associated with Acromyrmex coronatus (Fabricius, 1804) (Hymenoptera: Formicidae) were investigated to demonstrated their potential to produce bioinsecticides. A total of 46 isolates belonging to Actinobacteria, Firmicutes and Proteobacteria were identified. In vivo and in vitro assays to detect insecticide activity in organic extracts of fermentates indicated a great number of active extracts. In vivo assays with 1st instars of S. frugiperda were more adequate in detecting toxic molecules to insects, and the isolate Asp77 Streptomyces drozdowiczii was selected for the identification of active molecules with insecticidal effect. Two bioactive compounds with insecticidal activity were identified and the insecticidal activity attributed to two different chemical classes: pyrrolobenzodiazepine and alkaloid. Our results support the hypothesis that symbionts participate in the metabolization of xenobiotics in insects, at the same time that they have potential for exploration of new insecticides.

Insetos representam a maioria dos seres vivos na Terra. O sucesso biológico desses organismos está, em parte, relacionado às associações com microrganismos que influenciam aspectos de sua bioecologia, incluindo as relações com o primeiro e terceiro níveis tróficos. Assim como os insetos, plantas também apresentam associações com microrganismos que podem interferir na sua nutrição e relação com patógenos e herbívoros. Esse trabalho buscou analisar a capacidade de simbiontes associados a insetos de atuar como endofíticos de planta e influenciar, assim, o potencial biótico da planta e a sua capacidade de defesa contra a herbivoria, utilizando o modelo milho - Spodoptera frugiperda (J.E. Smith, 1797) (Lepidoptera: Noctuidae). Quatro simbiontes de insetos foram selecionados. Três deles (IIL-Sfm05, IILSfc-sus01 e IIL-Sfb05) associados ao trato digestivo de S. frugiperda e outro (IIL-ASP45) de Acromyrmex coronatus (IIL-ASP45). Adicionalmente, um endofítico (IILzm-Idp03) isolado do próprio milho foi adicionado como controle positivo. Os ensaios foram conduzidos após cultivo de sementes inoculadas com os diferentes microrganismos via bio-priming, aplicação no solo e aplicação foliar. Dos cinco isolados testados, três (IILSfc-sus01, IIL-Sfb05 e IILzm-Idp03) induziram maior crescimento em plantas de milho; porém, a forma de disponibilização dos microrganismos influenciou a resposta da planta. O isolado IILzm-Idp03 induziu o maior crescimento da planta pela sua disponibilização via bio-priming; IILzm-Idp03 e IIL-Sfb05 via inoculação do solo; e o isolado IILSfc-sus01 via inoculação foliar. Testes biológicos com S. frugiperda em plantas de milho inoculadas ou não com os microrganismos selecionados indicaram que dois deles (isolados IIL-Sfb05 e IIL-ASP45) resultaram em relações patogênicas, chegando à induzir a completa mortalidade de insetos alimentados em tecidos foliares de plantas inoculadas com esses microrganismos. Testes de preferência alimentar demonstraram que as lagartas não foram influenciadas pela alimentação com folhas de plantas inoculadas com as bactérias via bio-priming. Estudos comparativos dos índices nutricionais de plantas tratadas com as diferentes bactérias, indicaram que aquelas tratadas com IIL-ASP45 resultaram no menor crescimento e desenvolvimento larval de S. frugiperda, corroborado pelo menor consumo e índices nutricionais alcançados nessa fonte de alimento. A alimentação em plantas tratadas com IIL-Sfb05 causou 100% de mortalidade larval, não sendo possível a avaliação dos índices nutricionais. Os resultados desse trabalho demonstram o potencial de manipulação da planta hospedeira por bactérias associadas ao herbívoro, bem como o potencial biocida de microrganismos associados a insetos. / Insects represent most of the living things on Earth. The biological success of these organisms is in part related to associations with microorganisms that influence aspects of their bioecology, including relationships with the first and third trophic levels. Like insects, plants also have associations with microorganisms that may interfere in their nutrition and interactions to pathogens and herbivores. This work sought to assess the potential of symbionts associated with insects to act as plant endophytes and thus to influence plant growth and its utilization by the herbivory using the maize - Spodoptera frugiperda (JE Smith, 1797) (Lepidoptera: Noctuidae) model system. Four insect symbionts were selected. Three of them (IIL-Sfm05, IILSfc-sus01 and IIL-Sfb05) associated with the digestive tract of S. frugiperda and another (IIL-ASP45) with the cuticle of Acromyrmex coronatus (IIL-ASP45). Additionally, an endophyte (IILzm-Idp03) from maize was added as a positive control. Experiments were conducted after inoculation of the different microorganisms via bio-priming, soil application and foliar application. Of the five isolates tested, three (IILSfc-sus01, IIL-Sfb05 and IILzm-Idp03) induced higher growth in maize plants; however, the inoculation of the seeds with the microorganisms influenced the plant response. The isolate IILzm-Idp03 induced the highest plant growth when inoculated via bio-priming; IILzm-Idp03 and IIL-Sfb05 via soil inoculation; and IILSfc-sus01 via foliar inoculation. Biological tests with S. frugiperda on maize plants inoculated or not with the selected microorganisms indicated that two of them (IIL-Sfb05 and IIL-ASP45 isolates) were highly pathogenic, inducing very high larval mortality. Our analysis indicated no changes in larval feeding preference. Comparative analysis of larval food consumption and utilization indicated that plants inoculated with IIL-ASP45 resulted in the lowest growth and larval development of S. frugiperda, corroborated by the lower consumption and nutritional indexes reached in this food source. Feeding in plants inoculated with IIL-Sfb05 caused 100% larval mortality, and it was not possible to evaluate the nutritional indexes. Our data demonstrate the potential for manipulation of the host plant by bacteria associated with the herbivore, as well as the biocidal potential of insect - associated microorganisms.

Bactérias simbiontes foram fundamentais no processo evolutivo de eucariotos. Em insetos, essa associação permitiu a exploração de novos nichos ecológicos pela íntima associação estabelecida com bactérias que fornecem nutrientes essenciais a hospedeiros cuja dieta apresenta limitação em sua composição nutritiva, assim como proteção a condições de estresse e fatores bióticos e abióticos. Um grande número de associações facultativas, aquelas em que o simbionte não é essencial para a sobrevivência do hospedeiro, mas pode impactar na aptidão biológica, tem sido descobertas. Pentatomídeos estão comumente associados a bactérias extracelulares facultativas presentes nas invaginações da região final do intestino médio, sendo alvos de investigação para a determinação da diversidade de simbiontes e, principalmente, sua função na interação com o inseto hospedeiro. Porém, na ausência destes simbiontes, o desenvolvimento e a aptidão reprodutiva do hospedeiro podem ser prejudicados. Adicionalmente, bactérias livres associadas a insetos podem se associar a outros tecidos, como as estruturas reprodutivas, e causar efeitos nocivos ao hospedeiro. A intensidade dos efeitos induzidos por essa microbiota depende de vários fatores, como a sua diversidade, a idade e o tecido do hospedeiro. Nesta tese utilizamos como modelo de estudo o percevejo Euschistus heros (F.) (Hemiptera: Pentatomidae), uma importante praga de diversas culturas agrícolas, para investigar i) a diversidade de simbiontes cultiváveis associada às estruturas reprodutivas (ovários, espermateca e vesícula seminal) e digestivas (criptas da região final do intestino médio); ii) a diversidade de simbiontes associada a embriões e ventrículos do intestino médio de ninfas de último ínstar e adultos; o efeito de tratamentos para a eliminação de bactérias associadas iii) à vesícula seminal e iv) região V4 do intestino médio na aptidão reprodutiva de E. heros. A região V4 do intestino médio, ovário, espermateca e vesícula seminal apresentou Proteobacteria (Enterobacteriaceae) e Firmicutes (Enterococcaceae e Staphylococcaceae) como simbiontes cultiváveis, sendo a região V4 do intestino médio a mais diversa entre as estruturas avaliadas. Entre os filotipos isolados, foram encontrados filotipos comuns a todas as estruturas analisadas, mas também aqueles associados exclusivamente ao trato reprodutivo e aparelho digestivo. A análise de metagenômica indicou o embrião de E. heros como sendo o mais diverso, seguido pelas regiões V1 e V2 do intestino médio de ninfas e adultos. A região V4 foi a menos diversa, sendo habitada praticamente por uma Enterobacteriaceae. A espermateca e a vesícula seminal são naturalmente infectadas por simbiontes e a eliminação dessas bactérias após tratamento com antibióticos não resultou em alterações na capacidade reprodutiva de fêmeas. O tratamento de adultos com antibióticos e a esterilização superficial dos ovos não interferiu no desenvolvimento e reprodução de E. heros, ocorrendo, porém, redução da fertilidade e na mortalidade de ninfas quando os parentais foram alimentados com antibióticos. / Bacterial symbionts are fundamental in the evolutionary process of eukaryotes. In insects this association allowed the exploitation of new ecological niches, because the bacteria provide essential nutrients for those whose diet is nutritionally limited. Bacterial symbionts also provide protection against biotic and abiotic factors, allowing insects to exploit a range of food types. In recent years, a large number of facultative associations have been discovered. In such associations, symbionts are not essential for host survival, but may have a significant impact on insect host fitness. Pentatomids are commonly associated with facultative extracellular bacteria present in the invaginations of the posterior region of the midgut and have been targeted in studies for the determination of the diversity and function of these symbionts. However, associations with symbionts can impose adaptive costs to the host; therefore, in the absence of these symbionts, the development and reproduction of the host may be impaired. In addition, facultative symbionts can be potentially pathogenic bacteria, and can infect the host\'s reproductive system. The intensity of the effects induced by this microbiota depends of several factors, such as its diversity, age and host tissue infected. Transmission of the microbiota usually occurs vertically by specific mechanisms shortly after egg hatching, such as the contamination of the surface of the eggs by a gelatinous mass during deposition and by the deposition of bacterial capsules next to the eggs. Symbionts can be acquired from the environment at each generation, depending on the host species. In here, we used Euschistus heros (F.) (Hemiptera: Pentatomidae), an important agricultural pest of several crops, as a model to investigate: i) the diversity of culturable symbionts of E. heros (ovaries, spermatheca and seminal vesicle) and digestive tract (crypts of the posterior region of the midgut); ii) the diversity of non-culturable symbionts present along the midgut, in embryos, last instar and adults; the effects of symbionts associated with the iii) seminal vesicle and iv) the V4 region of the midgut on the reproductive fitness of E. heros. Our data show that the diversity of culturable symbionts associated with the V4 region of the midgut, ovary, spermatheca and seminal vesicle is represented by Proteobacteria (Enterobacteriaceae) and Firmicutes (Enterococcaceae and Staphylococcaceae). The V4 region of the midgut was the most diverse among the evaluated structures. In addition, unique culturable phylotypes were found in the reproductive and digestive tract. Metagenomic analysis indicated the embryo of E. heros carried the most diverse microbiota, followed by the V1 and V2 region of the gut. The V4 region was mosly inhabited by an Enterobacteriaceae. Symbionts associated with the spermatheca and the seminal vesicle naturally infect E. heros and do not affect the reproductive capacity of females. The sterilization of the egg surface did not interfere directly with the development and reproduction of E. heros, but the progenie of couples treated with antibiotics presented reduced fertility and nymphal mortality.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4844.pdf: 14332150 bytes, checksum: b6b2c83d9815e4cee2df2458d7c3ddd0 (MD5) Previous issue date: 2012-08-31 / Universidade Federal de Minas Gerais / Insects are the major competitors for food in relation to humans. Ants ("sauvas" and "quenquéns") are the major pests of several culture and in reforestation areas in Brazil represent more than 75% of the time and financial expenditure in the control of forest pests and obviously limit the full development of agriculture and forestry. The technology involved in the search for pesticides for the control of pests is in the frontiers of science, which involves different aspects of multidisciplinary and can contribute greatly to the agriculture advancement. One of these aspects is related to natural products, where new molecules isolated from plants can serve as prototypes for new insecticides. The aim of this study was the phytochemical study of Myracrodruon urundeuva in order to search for compounds with insecticidal activity and the synthesis of metal complexes of copper with molecules that present biological activity. The phytochemical study led to the isolation and structural identification/caracterization of 34 secondary metabolites, being seven unique and among them, are the dimeric chalcones, only identified in two species of Anacardiaceae. 31 compounds were synthesized: eight of them have the ligands obtained by Mannich reaction with 2-hydroxy-1,4-naphthoquinone; eight complexes from these ligands; two iminic derived from the flavonoid naringine and naringenine; two complex from these ligands; four complexes of the type Cu(FLAV)2 and seven complexes of the type Cu(X)(FLAV) where X is 2,2´-Bipyridine our 1,10´- Phenanthroline. The extracts of M. urundeuva, isolated compounds and metal complexes were tested in nests of Atta sexdens rubropilosa (test of toxicity by ingestion), enzyme inhibition in AChE and fungicide test in ants symbiotic fungus (Leucoagaricus gongylophorus) withsignificative results. / Os insetos são os grandes competidores por alimento em relação ao ser humano. As formigas cortadeiras (saúvas e quenquéns) constituem as principais pragas de diversas culturas e nas áreas de reflorestamento brasileiro representam mais de 75% dos custos do tempo e dispêndio financeiro no controle das mesmas e, obviamente, limitam o pleno desenvolvimento agrícola e florestal. A tecnologia envolvida na busca de agrotóxicos visando o controle de pragas representa uma das fronteiras da ciência, a qual envolve diferentes aspectos multidisciplinares e pode contribuir muito para o avanço da agricultura. Um desses aspectos diz respeito aos produtos naturais, onde novas moléculas isoladas de plantas podem servir de modelos para novos protótipos inseticidas. Este trabalho teve como objetivo o estudo fitoquímico de Myracrodruon urundeuva em busca de substâncias com atividade inseticida e a síntese de complexos metálicos de cobre com moléculas com conhecida atividade. O estudo fitoquímico propiciou o isolamento e a identificação/caracterização estrutural de 34 metabólitos secundários, sendo sete inéditas e dentre os compostos isolados destacam-se as chalconas diméricas, isoladas apenas em duas espécies de Anacardiaceas. Foram sintetizadas 31 substâncias: oito delas tendo os ligantes obtidos via reação de Mannich com a 2- hidroxi-1,4-naftoquinona; oito complexos a partir desses ligantes; dois derivados imínicos a partir do flavonóide naringina e naringenina; dois complexos a partir desses ligantes; quatro complexos do tipo Cu(FLAV)2 a partir de flavonóides e sete complexos do tipo Cu(X)(FLAV) onde X é 2,2´- Bipiridina ou 1,10´- Fenantrolina. Extratos da espécie vegetal, substâncias isoladas e os complexos metálicos foram testados em ninhos de Atta sexdens rubropilosa (teste de toxicidade por ingestão); em inibição enzimática da AChE e teste fungicida no fungo mutualista de A. sexdens rubropilosa (Leucoagaricus gongylophorus) com resultados significativos.

Os produtos naturais desempenham fundamental importância na descoberta de novos fármacos. Muitos destes fármacos originaram-se de produtos naturais microbianos o que demonstra uma extrema eficiência na habilidade dos micro-organismos de sintetizar substâncias químicas com elevado potencial biológico. Sabe-se que os insetos sociais estão sujeitos a condições climáticas e populacionais que aumentam sua susceptibilidade a parasitas. Assim, estes insetos desenvolveram um mecanismo de defesa evolutivo que consiste na associação simbiótica a bactérias capazes de biossintetizar produtos antimicrobianos contra os patógenos. Dispondo dessas informações, o presente trabalho contribuiu com o estudo dos produtos naturais biossintetizados pela bactéria Paenibacillus polymyxa ALLI-03-01, provável simbionte da espécie de abelha sem ferrão Melipona scutellaris. Os micro-organismos foram isolados de colônias mantidas no Departamento de Biologia da FFCLRP-USP. Todas as linhagens foram testadas contra dois fungos entomopatogênicos - Beauveria bassiana e Metarhizium anisopliae; os que apresentaram atividade antifúngica tiveram seus extratos em acetato de etila e metanol preparados e foram avaliados em ensaios antiparasitários contra Trypanosoma cruzi e Leishmania donovani. A bactéria ALLI-03-01, isolada do alimento larval, foi escolhida para os estudos químicos, pois apresentou satisfatória atividade antifúngica e proeminente atividade antiparasitária. Este micro-organismo foi identificado pelo sequenciamento do gene 16S rRNA como sendo a bactéria Paenibacillus polymyxa, conhecida pela alta capacidade de produção de metabólitos secundários. Para conhecer seu metabolismo, esta bactéria foi cultivada em meio ISP-2 ágar e líquido e do extrato em acetato de etila do cultivo fermentativo de P. polymyxa ALLI-03-01 foi isolado o ácido L-3-fenil lático. As atividades antifúngicas dos padrões comerciais dos ácidos D-(+)- e L-(-)- 3-fenil lático foram testadas frente ao fungo entomopatogênico B. bassiana e apenas o enantiômero L apresentou atividade antifúngica. Do extrato em metanol do cultivo em meio sólido do mesmo micro-organismo foram identificados em mistura, principalmente por MALDI-TOF MS/MS, nove diferentes ciclolipodepsipeptídeos, da classe das Fusaricidinas. As fusaricidinas são conhecidas por apresentarem alta atividade anti-microbiana, que foi comprovada quando duas frações compostas por diferentes fusaricidinas foram testadas frente ao fungo entomopatogênico Metarhizium anisopliae e contra a bactéria patogênica Paenibacillus larvae. As frações apresentaram resultados satisfatórios de inibição contra ambos os patógenos, dessa maneira as fusaricidinas e a produção seletiva do ácido L-3-fenil lático por esta bactéria podem ser vias de proteção da colônia, evitando que patógenos destruam-na e permitindo o desenvolvimento sadio de larvas. Sendo assim, este trabalho relata pela primeira vez a possível relação simbiótica existente entre o micro-organismo Paenibacillus polymyxa ALLI-03-01 e a colônia de abelhas Melipona scutellaris, bem como a produção por este micro-organismo de compostos com alta atividade antimicrobiana que podem exercer o controle de parasitas dentro da colônia, estabelecendo assim, uma possível relação ecológica entre o micro-organismo destacado e as abelhas Melipona scutellaris. / Natural products play an important role in drug discovery. Several drugs have been discovered or developed from microbial natural products hits and leads showing a great efficiency of microorganisms to synthesize compounds with high biological potential. It is known that social insects are subjected to climate and population conditions that increase their susceptibility to parasites. Therefore, these insects have developed an evolutionary defense mechanism consisting in symbiotic association with bacteria capable of biosynthesize antimicrobial products against pathogens. In this context, this study contributed to the knowledge of natural products biosynthesized by the bacterium Paenibacillus polymyxa ALLI-03-01, a probable symbiont of the stingless bee Melipona scutellaris. Microorganisms were isolated from colonies maintained at the Department of Biology of FFCLRP-USP. All strains were tested against two entomopathogenic fungi - Beauveria bassiana and Metarhizium anisopliae; strains that showed antifungal activity had their ethyl acetate and methanol extracts prepared and evaluated against the parasites Trypanosoma cruzi and Leishmania donovani. The bacterium ALLI-03-01, isolated from larval food, was selected for chemical studies, due to its satisfactory antifungal activity and outstanding antiparasitic activity. This microorganism was identified by gene 16S rRNA sequencing as Paenibacillus polymyxa, a bacterium recognized for its ability of biosynthesize secondary metabolities. This bacterium was cultivated in ISP-2 agar and liquid medium and from the ethyl acetate extract of P. polymyxa ALLI-03-01 cultivated in liquid medium L-3-phenyllactic acid was isolated. The antifungal activity of comercial standards of D-(+)- and L-(-)-phenyllactic acid were tested against entomopathogenic fungus B. bassiana and only the L enantiomer presented antifungal activity. Nine cyclo lipodepsipeptides known as fusaricidins were identified in mixture using MALDI-TOF-MS/MS from the methanol extract of ALLI-03-01. The fusaricidins are recognized for their high antimicrobial activity, which was confirmed when two fractions composed by different fusaricidins were tested against the entomopathogenic fungus Metarhizium anisopliae and the pathogenic bacterium Paenibacillus larvae. The fractions showed satisfactory inhibition against both pathogens. Therefore, fusaricidins and selective production of L-3-phenyllactic acid by the bacterium may be colony protection resources, preventing the action of pathogens and allowing healthy larvae development. Therefore, this study reports for the first time a possible symbiotic relationship between Paenibacillus polymyxa ALLI-03-01 and the colony of M. scutellaris bees, as well as production of compounds with high antimicrobial activity by this microorganism that might act as parasite control agents within the colony, establishing a possible ecological relationship between the bacterium and M. scutellaris bees.

Os produtos naturais desempenham fundamental importância na descoberta de novos fármacos. Muitos destes fármacos originaram-se de produtos naturais microbianos o que demonstra uma extrema eficiência na habilidade dos micro-organismos de sintetizar substâncias químicas com elevado potencial biológico. Sabe-se que os insetos sociais estão sujeitos a condições climáticas e populacionais que aumentam sua susceptibilidade a parasitas. Assim, estes insetos desenvolveram um mecanismo de defesa evolutivo que consiste na associação simbiótica a bactérias capazes de biossintetizar produtos antimicrobianos contra os patógenos. Dispondo dessas informações, o presente trabalho contribuiu com o estudo dos produtos naturais biossintetizados pela bactéria Paenibacillus polymyxa ALLI-03-01, provável simbionte da espécie de abelha sem ferrão Melipona scutellaris. Os micro-organismos foram isolados de colônias mantidas no Departamento de Biologia da FFCLRP-USP. Todas as linhagens foram testadas contra dois fungos entomopatogênicos - Beauveria bassiana e Metarhizium anisopliae; os que apresentaram atividade antifúngica tiveram seus extratos em acetato de etila e metanol preparados e foram avaliados em ensaios antiparasitários contra Trypanosoma cruzi e Leishmania donovani. A bactéria ALLI-03-01, isolada do alimento larval, foi escolhida para os estudos químicos, pois apresentou satisfatória atividade antifúngica e proeminente atividade antiparasitária. Este micro-organismo foi identificado pelo sequenciamento do gene 16S rRNA como sendo a bactéria Paenibacillus polymyxa, conhecida pela alta capacidade de produção de metabólitos secundários. Para conhecer seu metabolismo, esta bactéria foi cultivada em meio ISP-2 ágar e líquido e do extrato em acetato de etila do cultivo fermentativo de P. polymyxa ALLI-03-01 foi isolado o ácido L-3-fenil lático. As atividades antifúngicas dos padrões comerciais dos ácidos D-(+)- e L-(-)- 3-fenil lático foram testadas frente ao fungo entomopatogênico B. bassiana e apenas o enantiômero L apresentou atividade antifúngica. Do extrato em metanol do cultivo em meio sólido do mesmo micro-organismo foram identificados em mistura, principalmente por MALDI-TOF MS/MS, nove diferentes ciclolipodepsipeptídeos, da classe das Fusaricidinas. As fusaricidinas são conhecidas por apresentarem alta atividade anti-microbiana, que foi comprovada quando duas frações compostas por diferentes fusaricidinas foram testadas frente ao fungo entomopatogênico Metarhizium anisopliae e contra a bactéria patogênica Paenibacillus larvae. As frações apresentaram resultados satisfatórios de inibição contra ambos os patógenos, dessa maneira as fusaricidinas e a produção seletiva do ácido L-3-fenil lático por esta bactéria podem ser vias de proteção da colônia, evitando que patógenos destruam-na e permitindo o desenvolvimento sadio de larvas. Sendo assim, este trabalho relata pela primeira vez a possível relação simbiótica existente entre o micro-organismo Paenibacillus polymyxa ALLI-03-01 e a colônia de abelhas Melipona scutellaris, bem como a produção por este micro-organismo de compostos com alta atividade antimicrobiana que podem exercer o controle de parasitas dentro da colônia, estabelecendo assim, uma possível relação ecológica entre o micro-organismo destacado e as abelhas Melipona scutellaris. / Natural products play an important role in drug discovery. Several drugs have been discovered or developed from microbial natural products hits and leads showing a great efficiency of microorganisms to synthesize compounds with high biological potential. It is known that social insects are subjected to climate and population conditions that increase their susceptibility to parasites. Therefore, these insects have developed an evolutionary defense mechanism consisting in symbiotic association with bacteria capable of biosynthesize antimicrobial products against pathogens. In this context, this study contributed to the knowledge of natural products biosynthesized by the bacterium Paenibacillus polymyxa ALLI-03-01, a probable symbiont of the stingless bee Melipona scutellaris. Microorganisms were isolated from colonies maintained at the Department of Biology of FFCLRP-USP. All strains were tested against two entomopathogenic fungi - Beauveria bassiana and Metarhizium anisopliae; strains that showed antifungal activity had their ethyl acetate and methanol extracts prepared and evaluated against the parasites Trypanosoma cruzi and Leishmania donovani. The bacterium ALLI-03-01, isolated from larval food, was selected for chemical studies, due to its satisfactory antifungal activity and outstanding antiparasitic activity. This microorganism was identified by gene 16S rRNA sequencing as Paenibacillus polymyxa, a bacterium recognized for its ability of biosynthesize secondary metabolities. This bacterium was cultivated in ISP-2 agar and liquid medium and from the ethyl acetate extract of P. polymyxa ALLI-03-01 cultivated in liquid medium L-3-phenyllactic acid was isolated. The antifungal activity of comercial standards of D-(+)- and L-(-)-phenyllactic acid were tested against entomopathogenic fungus B. bassiana and only the L enantiomer presented antifungal activity. Nine cyclo lipodepsipeptides known as fusaricidins were identified in mixture using MALDI-TOF-MS/MS from the methanol extract of ALLI-03-01. The fusaricidins are recognized for their high antimicrobial activity, which was confirmed when two fractions composed by different fusaricidins were tested against the entomopathogenic fungus Metarhizium anisopliae and the pathogenic bacterium Paenibacillus larvae. The fractions showed satisfactory inhibition against both pathogens. Therefore, fusaricidins and selective production of L-3-phenyllactic acid by the bacterium may be colony protection resources, preventing the action of pathogens and allowing healthy larvae development. Therefore, this study reports for the first time a possible symbiotic relationship between Paenibacillus polymyxa ALLI-03-01 and the colony of M. scutellaris bees, as well as production of compounds with high antimicrobial activity by this microorganism that might act as parasite control agents within the colony, establishing a possible ecological relationship between the bacterium and M. scutellaris bees.