Made available in DSpace on 2016-02-26T14:53:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DanielePerassaCosta.pdf: 931008 bytes, checksum: 8c0b48420c365bdac818f652d6ac9517 (MD5) Previous issue date: 2009-03-05 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The sugarcane borer Diatraea saccharalis (Fabricius, 1794) is one the most important pest of the sugarcane crop caused damage all through vegetative cycle. Knowledge of the spatial distribution of insects is important to the development of sampling plans and techniques in control crops systems. This main of this study were to determine the spatial distribution of D. saccharalis in commercial sugarcane crop. The experiment was conducted on sugarcane field variety SP-803280, the Usina Dourados Álcool e Açúcar S/A, during January to October of 2008 in the municipality of Dourados, Mato Grosso do Sul. We perform 21 samples it was observed variables culms hole, larvae and pupae of D. saccharalis, in an area of approximately 22,500 m2 divided into 100 plots of 225 m2 (15 m x 15 m). The indices of dispersion used to define the model of spatial distribution were: variance/mean (I), Morisita index (Iσ) and the exponent K of the negative binomial distribution. We also tested the settings of the probability distributions of the Poisson, negative binomial and binomial positive. The variables of spatial distribution; culms with holes and numbers of caterpillars fit the negative binomial distribution (aggregated) and Poisson (random), respectively in the studied area. Based on the spatial distribution of larvae of D. saccharalis is recommend that random sampling is performed with larger number possible of samples available in the field, so that the estimated quantity of caterpillars is the closest to the real / A lagarta Diatraea saccharalis (Fabricius, 1794) é a principal praga da cultura da cana-de-açúcar, ocasionando danos durante todo o ciclo vegetativo. O conhecimento da distribuição espacial do inseto é primordial ao desenvolvimento de planos de amostragens e técnicas de controle em sistemas de culturas agrícolas. Este trabalho objetivou determinar a distribuição espacial de D. saccharalis, em cultivo comercial de cana-de-açúcar. O experimento foi conduzido em talhão de cana-de-açúcar variedade SP-803280, pertencente à Usina Dourados Álcool e Açúcar S/A, situada em Dourados/Mato Grosso do Sul, no período de janeiro a outubro de 2008. Foram realizadas 21 amostragens observando-se as variáveis colmos com orifício, lagartas e pupas de D. saccharalis, em cana numa área de aproximadamente 22.500 m2 dividido em 100 parcelas de 225 m2 (15 m x 15 m). Os índices de dispersão utilizados para a definição do modelo de distribuição espacial foram: razão variância/média (I), índice de Morisita (Iσ) e o expoente K da distribuição binomial negativa. Também se testou os ajustes às distribuições de probabilidade de Poisson, binomial negativa e binomial positiva. As variáveis de distribuição espacial; colmos com orifícios e números de lagartas se ajustaram a distribuição binomial negativa (agregada) e Poisson (aleatória), respectivamente, na área de estudo. Com base na distribuição espacial das lagartas de D. saccharalis recomenda-se que a amostragem seja realizada aleatoriamente com maior número possível de amostras no talhão, para que a quantidade estimada de lagartas seja a mais próxima da real

Diatraea saccharalis (Fabricius) é a principal praga da cultura da cana-de-açúcar, causando danos diretos e indiretos, e seu controle é, em grande parte, realizado por liberações massais do endoparasitoide Cotesia flavipes (Cameron). Entretanto, o uso de inseticidas sintéticos por meio de aplicações foliares para controle da praga antes de sua entrada no colmo tem sido intensificado no Brasil. Nesse contexto, objetivou-se com o presente estudo, avaliar a toxicidade e a persistência dos principais inseticidas utilizados na cultura para controle de D. saccharalis pelo contato residual em folhas tratadas nas maiores concentrações de campo, conforme classificação da IOBC/WPRS. Os tratamentos foram clorantraniliprole (Altacor® 350 WG), lambda-cialotrina + clorantraniliprole (Ampligo® 150 SC), clorfluazuron (Atabron® 50 EC), triflumuron (Certero® 480 SC), lambda-cialotrina + tiametoxam (Engeo™ Pleno), tebufenozide (Mimic® 240 SC), novaluron (Rimon® 100 EC) e controle (água destilada). Em laboratório, discos da folha de cana-de-açúcar foram colocados em placas de Petri contendo uma solução composta por [água:ágar] e pulverizadas em torre de Potter, conforme recomendações da IOBC/WPRS. Após 2 h da aplicação, adultos de C. flavipes foram anestesiados com CO2 por 10 segundos e introduzidos em cada placa. Para avaliação da persistência, plantas de cana-de-açúcar foram pulverizadas com os tratamentos até o ponto de escorrimento em casa de vegetação. Aos 5, 15 e 30 dias após aplicação (DAA) foram coletadas as folhas e discos das folhas foram colocados em placas de Petri contendo uma solução composta por [água:ágar]. Para cada dia de avaliação, adultos de C. flavipes foram anestesiados com CO2 por 10 segundos e introduzidos em cada placa contendo os tratamentos. Tanto para o experimento em laboratório como para o de persistência, avaliaram-se os efeitos letal (após 24 h) e subletais da geração maternal e subletais das gerações F1 e F2. As placas foram acondicionadas em sala climatizada com temperatura de 25 ± 2 °C, UR 70 ± 10% e fotofase de 14 horas. Após avaliação da toxicidade aguda, os inseticidas Altacor® 350 WG, Atabron® 50 EC, Certero® 480 SC, Mimic® 240 SC e Rimon® 100 EC foram classificados como inócuos (classe 1) e vida curta (classe 1). Entretanto, Altacor®, Atabron®, Certero® e Rimon® causaram redução no tamanho da tíbia posterior de fêmeas da geração F1, Rimon® reduziu a razão sexual e Atabron® reduziu o peso das massas de casulos da geração F2. Os tratamentos Ampligo® e Engeo™ Pleno causaram 100% de mortalidade após 2 h da aplicação, sendo classificados como nocivos (classe 4) e em bioensaio de semi-campo como persistentes (classe 4). Portanto, apenas Mimic® pode ser recomendado para controle de D. saccharalis em associação com o controle biológico com liberações de C. flavipes. Os inseticidas enquadrados nas classes 4, nocivos ao parasitoide, devem ser estudados em testes de campo para confirmação da toxicidade. / Diatraea saccharalis (Fabricius) is the main pest of the sugarcane crop, causing direct and indirect damage, and its control is largely accomplished by mass releases of the endoparasitoid Cotesia flavipes (Cameron). However, the use of synthetic insecticides through foliar applications to control the pest before its entry into the stem has been intensified in Brazil. In this context, the objective of this study was to evaluate the toxicity and persistence of the main insecticides used in the crop for the control of D. saccharalis by the residual contact of treated leaves at the highest field concentrations, according to the IOBC / WPRS classification. The treatments were chlorantraniliprole (Altacor® 350 WG), lambda-cyhalothrin + chlorantraniliprole (Ampligo® 150 SC), chlorfluazuron (Atabron® 50 EC), triflumuron (Certero® 480 SC), lambda-cyhalothrin + thiamethoxam (Engeo ™ Pleno), tebufenozide (Mimic® 240 SC), novaluron (Rimon® 100 EC) and control (distilled water). In the laboratory, sugar cane leaf discs were placed in Petri dishes containing a solution composed of water: agar and pulverized in a Potter tower, according to IOBC/WPRS recommendations. After 2 h of application, adults of C. flavipes were anesthetized with CO2 for 10 seconds and introduced into each plate containing the treatments. To evaluate the persistence, sugarcane plants were sprayed with the treatments to the point of runoff under greenhouse conditions. At 5, 15 and 30 days after application (DAA) the leaves were collected and discs were made which were placed in Petri dishes containing a solution composed of water: agar. For each day of evaluation, C. flavipes adults were anesthetized with CO2 for 10 seconds and introduced into each plate containing the treatments. For both the laboratory and persistence experiments, the lethal (after 24 h) and sublethal effects of the maternal and sublethal generation of the F1 and F2 generations were evaluated in a completely randomized design. The plates were conditioned in an air conditioned room with temperature of 25 ± 2 ° C, RH 70 ± 10% and photophase of 14 hours. Insecticides chlorantraniliprole, chlorfluazuron, triflumuron, tebufenozide and novaluron were classified as harmless (class 1) and short-lived (class 1). However, chlorantraniliprole, chlorfluazuron, triflumuron and novaluron caused reduction in the posterior tibia size of females of F1 generation; tebufenozide reduced the sex ratio and chlorfluazuron reduce the weight of parasitoid pupa of the F2 generation. The treatments lambda-cyhalothrin + chlorantraniliprole and lambda-cyhalothrin + thiamethoxam caused 100% of mortality after 2 h of the application, being classified as noxious (class 4) and semi-field bioassay as persistent (class 4). Therefore, only tebufenozide can be recommended for control of D. saccharalis in association with biological control with releases of C. flavipes. The insecticides classified as classes 4 are not selective to the parasitoid and field tests should be performed to confirm toxicity.

Hypothenemus hampei apresenta aspectos bioecológicos e comportamentais que dificulta o seu controle, como a sua natureza críptica, ficando dentro da semente de café a maior parte de seu ciclo de vida, por apresentar várias gerações por ano. Uma grande quantidade de frutos com H. hampei cai ao solo, constituindo uma excelente forma para sobrevivência do inseto na entressafra e como fonte para novas infestações. O controle de H. hampei deve então ser efetuado no período em que as fêmeas deixam o fruto onde nasceram até o momento em que colonizam novos frutos para reproduzirem. Biopesticida a base de Beauveria bassiana é uma opção disponível para o controle de H. hampei, no entanto, existem poucas evidências de sua eficiência em campo. Objetivou-se com está pesquisa avaliar estratégias para utilização de B. bassiana para manejo de populações de H. hampei por: i) pulverização aquosa com adjuvantes, ii) armadilha atrativa para auto-autocontaminação e iii) incorporação do patógeno no solo com fertilizantes quimícos. Pulverização direta de suspensões de conídios com o adjuvante Tween 80 resultou em menor mortalidade de H. hampei do que suspensões com os demais adjuvantes testados em laboratório. A eficácia dos adjuvantes com o fungo variou com o método de inoculação. As pulverizações diretas dos insetos resultaram em mortalidades reduzidas (23 - 53%), enquanto que a imersão e os métodos que permitiram que os insetos ficassem em contato com os conídios no substrato (fruto ou papel de filtro) após a pulverização resultaram em maiores mortalidades (63 - 98%). As imagens ultramorfológicas de H. hampei inoculados por diferentes métodos sugerem que a região ventral do abdome é o principal sítio de infecção do fungo, visto que, diferente dos outros métodos, na pulverização direta que resultou em mortalidades reduzidas, grande quantidade de conídios aderidos e germinados foram observados no élitro em comparação com a região ventral. Três modelos de armadilha de auto-inoculação foram comparadas em cafezal sombreado e a pleno sol e a captura de H. hampei foi superior em ESALQHh2. O manejo de H. hampei com a armadilha ESALQ-Hh2 foi avaliado em cafezal a pleno sol desde a fase de formação dos frutos até a colheita. Foi constatado em média 6,6% de H. hampei infectados por Beauveria sp. nas plantas distante 4 e 8 m das armadilhas e nenhum inseto infectado nas parcelas com as mesmas armadilhas, mas sem o fungo. Observou-se redução na concentração e viabilidade do patógeno nas armadilhas ao longo do tempo, porém as mortalidades de H. hampei expostos ao fungo foram elevadas (73 - 100%) durante os 148 dias de avaliação. Estudos conduzidos em laboratório revelaram que a capacidade de voo de H. hampei não é afetada pela carga de conídios aderidos ao seu corpo quando comparados aos insetos sem exposição ao fungo. Além disso, apenas 5% dos insetos expostos ao fungo conseguiram penetrar na semente de café, indicando baixo potencial de danos. A mistura de conídios de B. bassiana com fertilizantes químicos granulados em solo de cafezal resultou em reduções (34 e 50%) da infestação de H. hampei quando comparadas às parcelas somente com aplicação dos fertilizantes. Sugere-se que o manejo desta praga com B. bassiana apresenta maior potencial a curto prazo por pulverizações apenas no período de trânsito das fêmeas colonizadoras, e, à médio e longo prazo, pela aplicação do patógeno no solo conjuntamente com fertilizantes e com o uso de armadilha de auto-inoculação. / Hypothenemus hampei, presents bioecological and behavioral aspects that hinders its control, such as its cryptic nature, remaining inside the coffee bean most of its life cycle and for presenting several generations per year. A large number of coffee beans carrying H. hampei drop to the ground, providing an excellent way for insect survival in the off season and as a source for new infestations of berries. The control of H. hampei must thus be made in the period when the females leave the beans where they were born until the moment they colonize new fruits to reproduce. Biopesticide based with Beauveria bassiana is an option available for the control of H. hampei; however, there is little evidence of its effectiveness in the field. The objective of this study was to evaluate strategies to use B. bassiana in the management of H. hampei in three ways: i) aqueous spray with adjuvants, ii) attractive trap of autoinoculation and iv) inoculation of the pathogen into the soil with chemical fertilazers. Direct spraying of suspensions of fungal conidia with adjuvant Tween 80 resulted in lower mortality of H. hampei than suspensions with the other adjuvants tested in the laboratory. The effectiveness of the adjuvant with the fungus varied with the inoculation method. Direct sprays on the insects reduced mortalities (23 - 53%), while immersion and the methods that allowed the insects to have contact with the conidia in the substrate (fruit or filter paper) after spraying, resulted in greater mortality (63 - 98%). Ultramorphological images of H. hampei, inoculated by different methods, suggest that the ventral region of the abdomen is the primary site of infection of the fungus since, unlike the other methods, the direct spray that resulted in reduced mortality, large quantity of conidia adhered and germinated were observed in the elytron compared to the ventral region. Three models of autoinoculation traps were compared in a shaded coffee plantation and in the full sun. Capture of H. hampei was superior in ESALQHh2. The management of H. hampei with trap ESALQ-Hh2 was assessed at a coffee plantation under full sun from fruit formation until harvest. On average, 6.6% of H. hampei was infected by Beauveria sp. in plants 4 and 8 m distant from the traps and no insect was infected in the plots with the same traps, but without the fungus. There was a reduction in concentration and viability of the pathogen in the traps over time; however, mortality of H. hampei exposed to the fungus were high (73 - 100%) during the 148 days of evaluation. Studies conducted in laboratory revealed that the flight capacity of H. hampei was not affected by the load of conidia adhered to its body when compared to insects without exposure to the fungus. Furthermore, only 5% of insects exposed to the fungus managed to penetrate the coffee bean, indicating low potential damage. Inoculation of conidia of B. bassiana, along with granulated chemical fertilizers in the soil of the coffee plantation, reduced (34 and 50%) the infestation of H. hampei compared the plots with only the application of fertilizers. It is suggested that the management of this pest with B. bassiana presents greater potential in the short term by spraying only during the period of transit of colonizing females and in the medium and long term through the application of the pathogen to the soil together with fertilizers and autoinoculation traps.

O seqüenciamento em larga-escala e a aplicação da tecnologia de seqüências expressas (ESTs) permitiram a identificação de milhares de seqüências genômicas de vários organismos. Através de projetos como o de obtenção de ESTs de cana-de-açúcar (SUCEST – Sugarcane EST Project), a tecnologia de macro e microarranjos de DNA pôde ser aplicada para o monitoramento da expressão gênica. O primeiro passo deste trabalho foi otimizar a técnica de macroarranjos utilizando-se colônias bacterianas. Os arranjos foram construídos com o auxílio do robô Q-Bot. Células bacterianas contendo clones de cDNA de cana-de-açúcar foram arranjadas em duplicata em membranas de náilon e crescidas por 6 e 12 horas. Como resultado, concluiu-se que é possível estudar a expressão gênica em larga-escala usando macroarranjos de colônias bacterianas crescidas por 6 horas. Na segunda parte, o objetivo foi identificar genes de defesa em duas variedades de cana-de-açúcar (Saccharum sp.), em resposta ao herbívoro Diatraea saccharalis (Lepidoptera: Crambidae). A cana-de-açúcar é de grande importância para a agricultura brasileira e para a economia geral de muitos países em desenvolvimento. Estas plantas são atacadas por D. saccharalis, a mais importante praga desta cultura, causando significativas perdas econômicas. Como é sabido, as plantas desenvolveram complexas estratégias para se protegerem do ataque de insetos-praga. As variedades SP80-3280 (susceptível) e SP81-3250 (tolerante) de cana-de-açúcar foram expostas à D. saccharalis. Plantas submetidas à lagarta e plantas controle foram coletadas em 0.5, 6, 12 e 24 horas de experimento. As análises permitiram a identificação de genes diferencialmente expressos em resposta à lagarta nas duas variedades. Foram analisados o tempo, dinâmica e regulação da expressão de 3.840 clones do SUCEST, os quais foram crescidos na membrana de náilon por 6 horas. Estes ESTs foram agrupados em dezesseis classes: metabolismo de aminoácidos, crescimento/desenvolvimento, metabolismo de proteínas, metabolismo de RNA, metabolismo secundário, resposta à diferentes condições de estresse, transporte, bioenergética, transdução de sinal, dinâmica celular, metabolismo de DNA, metabolismo de lipídios, elementos móveis, metabolismo de nitrogênio, sulfato e fosfato, metabolismo de nucleotídeos e função não determinada (ND). Estes resultados ajudam elucidar as estratégias de defesa desenvolvidas pela cana-de-açúcar para evitar os danos causados por esta praga. Neste estudo, os dados do macroarray revelaram 580 ESTs com expressão aumentada, oriundos das duas variedades. Estes resultados são importantes não somente porque este é o primeiro estudo em larga-escala da expressão gênica de uma monocotiledônea em resposta ao ataque de herbívoros, mas também porque permite a comparação dos perfis de expressão entre genótipos susceptível e tolerante de cana-de-açúcar. Este estudo abre possibilidades para a engenharia genética de plantas de cana-de-açúcar inseto-resistentes e também para o uso destes genes como marcadores moleculares em programas de melhoramento assistido. / Large-scale sequencing and the application of expressed sequence tag (EST) technology has led to the identification of hundreds of thousands of genomic sequences from various organisms. Through projects like the Sugarcane Expressed Sequence Tag (SUCEST), DNA arrays technology could be applied in monitoring gene expression. The first step of this work was to optimize the macroarray technique with bacterial colonies. Arrays were robotically constructed (Q-Bot). Bacterial cells carrying sugarcane cDNA clones were arrayed in duplicate onto nylon membrane and grown for 6 and 12 hours. As a result, we conclude that is possible to study the gene expression in large-scale using macroarray through bacterial colony that grown for 6 hours. The second part of this work was to study how different two sugarcane varieties (Saccharum sp.) are in response resistance against Diatraea saccharalis (Lepidoptera: Crambidae). Sugarcane is of great importance for Brazilian’s agriculture and for the general economy of many tropical developing countries. These plants are attacked by D. saccharalis, the most important insect pest of sugarcane, causing significant economic losses. As it is well known, plants have evolved complex defense strategies to protect them in opposition to attack by insects. The varieties SP80-3280 (susceptible) and SP81-3250 (tolerant) were exposed to D. saccharalis. Plants materials from plants with the borer and control plants (without the borer) were collected at 0.5, 6, 12 and 24 hours time points. The analysis revealed genes differentially expressed in response to sugarcane borer in both varieties. We analyzed the timing, dynamics, and regulation of the expression of 3,840 SUCEST clones, which were grown on a nylon membrane for 6 h. These ESTs was grouped into 16 broad categories: amino-acid metabolism, plant grow and development, protein metabolism, RNA metabolism, secondary metabolism, stress response, transport, bioenergetics, signal transduction, cellular dynamics, DNA metabolism, lipid, fatty-acid metabolism, mobile genetic elements, nitrogen, sulphur and phosphate metabolism, nucleotide metabolism, and the group matched to unable to classify, which no indication of the function of the gene product are known. These results help to elucidate the defense strategies developed by sugarcane in order to prevent against insect damage. In this study, macroarray analyses revealed 580 ESTs with increased expression, from both varieties. These results are important not only because this is the first large-scale gene expression study of a monocot in response to insect attack, but also because it allows the comparison of the gene expression pattern between susceptible and tolerant genotypes. This study opens possibilities for genetically-engineering of insect-resistant sugarcane and for using these genes as molecular markers in conventional breeding programs.

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<p>This study is part of an ongoing project established in 2007 as an emerald ash borer (<em>Agrilus planipennis</em>) trapping study. The primary objective of this thesis was to assess how forests have changed following the loss of ash over a 15-year period, from 2007 to 2022. The study aimed to answer three key questions: 1) How has the loss of ash affected the regeneration and recruitment patterns of ash and other tree species? 2) Which specific species are driving forest regeneration and recruitment in the absence of ash? 3) Can the data be used to predict future changes in forest composition following the loss of ash? To achieve these objectives, I conducted analyses of 44 forests representing 19 different forest types in Indiana, Michigan, and Ohio. Forest composition was examined at the overstory, midstory and understory levels to capture the overall impact of ash loss on forest regeneration and succession. Despite the decline or total loss in overstory ash, ash regeneration continued at most sites from 2017 to 2022. However, ash regeneration was not observed at 15 sites, and competition from established shade-tolerant species, such as red maple and American elm, was identified as a primary factor hindering ash recruitment. The loss of ash did not lead to significant changes in forest types. Forest types at all sites remained stable, with only minor shifts in dominant species. Tree species that were already present in the overstory filled the space left by the lost ash, thereby maintaining the existing forest types. In terms of driving species, my findings demonstrated a rapid increase in red maple dominance across all sites, particularly in the absence of ash. Red maple exhibited vigorous growth, suggesting it plays a crucial role in shaping future forest composition following ash loss. Other species, including black cherry, American elm, and American basswood, also contributed to forest regeneration, with some sites showing a shift toward a higher abundance of these species. Although the loss of ash has led to changes in forest composition, existing species have shown resilience and adaptability in filling the niche left by the lost genus. The long-term effects of emerald ash borer infestation on forest ecosystems are complex and multifaceted. This study provides insights into the regeneration and recruitment patterns of ash and other tree species following ash loss. The data suggest that while forests have experienced loss of ash, the remaining understory and midstory individuals of this species may contribute to future overstory recruitment. Furthermore, the dominance of red maple highlights its potential as a key driver of forest composition in the wake of ash loss. </p>

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