Marine organisms are widely recognized sources of an impressive array of structurally unusual compounds. Marine natural products have exhibited interesting biomedical activities, provided targets for synthetic organic chemists, and afforded opportunities for elucidation of enzymatic mechanisms involved in biosyntheses of these molecules. Secondary metabolite pathways probably evolved to mediate interactions between organisms in their natural habitats; however, the ecological functions of natural products remain poorly understood for the vast majority of cases. In the present series of investigations, I evaluate the hypothesis that macroalgal natural products play a role in defending these organisms against potentially pathogenic microbes in the marine environment. Further, I combine these ecology-driven investigations with evaluation of algal natural products as sources of novel human drugs. This combined approach resulted in discovery of 15 novel natural products from two tropical red algae, Callophycus serratus and an unidentified crustose red alga. These new molecules included seven novel carbon-carbon connectivity patterns, not previously reported in the synthetic or natural product literature, illustrating the abundance of secondary metabolite diversity among marine macroalgae. Further, many compounds exhibited both biomedical and ecological activities, suggesting the synergistic potential of combined biomedical/ecological investigations in providing drug leads as well as insights into the natural functions of secondary metabolites. Bromophycolides and callophycoic acids, natural products from C. serratus, inhibited growth of the marine fungal pathogen Lindra thalassiae. Spatially-resolved desorption ionization mass spectrometry (DESI-MS) revealed that antifungal natural products were found at specific sites on algal surfaces. The heterogeneous presentation of antimicrobial chemical defenses on host surfaces suggests the potential importance of spatial scale in understanding host-pathogen interactions, and illustrates the capacity of mass spectrometry imaging in understanding chemically-mediated biological processes. Finally, assessment of antimicrobial chemical defenses among extracts from 72 collections of tropical red algae revealed that nearly all algae were defended against at least one marine pathogen or saprophyte and further suggested the untapped potential of ecological investigations in the discovery of novel chemistry.

Males of fruit flies (Diptera: Tephritidae) release a complex blend of chemical constituents to attract co-especific males and females (aggregation pheromone). Males fruit fly from the genus Bactrocera use chemicals acquired from their host by feeding as part of their aggregation pheromone. Considering this information, studies were carried out aiming to find out if the chemical constituentes relesead by preferencial, Averrhoa carambola L. (Oxalidaceae) and alternative, Carica papaya L. (Caricaceae) fruit hosts, whose fruit fly larvae fed on these fruits, exert any influence in the chemical composition of the odours released by calling males of Ceratitis capitata and Anastrepha obliqua. In addition, a correlation between the time when the majority of C. capitata males displayed the calling behaviour and the amount of chemical constituents released by them was also studied. The volatile constituents released by calling males of the two fruit fly species and their mature host fruits were extracted by means of headspace technique using Tenax® and activated charcoal as adsorvents and desorptions were carried out by use of HPLC grade n-hexane. The results demonstrated that the chemicals found exclusively in papaya fruits were also present in extracts of C. capitata and A. obliqua calling males, including linalol, which was not found amongst the volatiles released by starfruits and also in extracts of fruit flies whose larvae fed on this fruit, showing that the volatile compounds ingested by these insects at the larval stage may be used by adults as part of their sex pheromone bouquet. The time period which ranges from 6h00 to 9h00, which corresponds to the period when most males of C. capitata display courtship and calling behaviours was the time when the obtained extracts presented the most complex mixture of compounds and thus, it was considered the best time of day for collection of volatiles released by males of this species. / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Alagoas / Os machos de moscas-das-frutas (Diptera: Tephritidae) liberam uma mistura complexa de constituintes químicos para atrair machos e fêmeas coespecíficos (feromônio de agregação). Nas espécies de moscas-das-frutas, pertencentes ao gênero Bactrocera, os machos utilizam os constituintes químicos presentes no hospedeiro do qual se alimentam como parte do seu feromônio de agregação. Diante desta evidência, foram realizados estudos, objetivando verificar se existe influência entre os constituintes químicos liberados por frutos hospedeiros preferencial, Averrhoa carambola L. (Oxalidaceae) e alternativo, Carica papaya L. (Caricaeae) na composição química dos odores liberados por machos de Ceratitis capitata e Anastrepha obliqua, cujas larvas se alimentaram destes hospedeiros. Além disto, buscou-se verificar ainda, se havia uma relação entre o horário de pico de chamamento e a quantidade de constituintes voláteis liberados por machos de C. capitata em chamamento. Os constituintes voláteis liberados por machos das duas espécies, em chamamento, e por seus hospedeiros maduros, foram extraídos pelo emprego da técnica de aeração, utilizando Tenax® e carvão ativado como adsorventes e posteriormente dessorvidos em n-hexano. Os resultados demonstraram que constituintes químicos presentes exclusivamente em extratos de aeração de mamão foram encontrados também nos extratos obtidos pela aeração de machos de C. capitata e A. obliqua, destacando-se dentre estes compostos, o citronelal, o qual não havia sido detectado nos extratos de carambola, tampouco nos extratos dos insetos cujas larvas se alimentaram deste fruto, demonstrando que compostos ingeridos pela larva podem também ser empregados por machos de moscas das frutas como parte da mistura feromonal. O período compreendido entre as 6h00 e 9h00, que corresponde ao período no qual a maioria dos machos de C. capitata exibe comportamento de chamamento e corte é aquele em que os extratos obtidos apresentam uma maior diversidade de compostos, sendo este o melhor período do dia para a coleta de voláteis liberados por machos desta espécie.

Submitted by CARITA LIBERATO DO AMARAL null (caritaliberato@gmail.com) on 2017-04-11T17:12:57Z No. of bitstreams: 2 Tese_Carita_Liberato_do_Amaral.pdf: 5356975 bytes, checksum: ea2885d6ecdf894dd43cb282fa498e09 (MD5) Tese_Carita_Liberato_do_Amaral.pdf: 5356975 bytes, checksum: ea2885d6ecdf894dd43cb282fa498e09 (MD5) / Rejected by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com), reason: Solicitamos que realize uma nova submissão seguindo as orientações abaixo: Foram submetidos 2 arquivos PDF’s, apenas 1 arquivo deve ser submetido. O arquivo PDF não deve estar protegido e a dissertação/tese deve estar em um único arquivo, inclusive os apêndices e anexos, se houver. Corrija estas informações e realize uma nova submissão contendo o arquivo correto. Agradecemos a compreensão. on 2017-04-17T19:13:40Z (GMT) / Submitted by CARITA LIBERATO DO AMARAL null (caritaliberato@gmail.com) on 2017-04-17T19:31:41Z No. of bitstreams: 1 Tese_Carita_Liberato_do_Amaral.pdf: 5356975 bytes, checksum: ea2885d6ecdf894dd43cb282fa498e09 (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-04-17T19:42:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 amaral_cl_dr_jabo.pdf: 5356975 bytes, checksum: ea2885d6ecdf894dd43cb282fa498e09 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-17T19:42:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 amaral_cl_dr_jabo.pdf: 5356975 bytes, checksum: ea2885d6ecdf894dd43cb282fa498e09 (MD5) Previous issue date: 2017-02-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / As condições ambientais, assim como o contraste sazonal nas fitofisionomias do Cerrado entre a época seca e úmida colaboram para a diversificada sintetize e seleção de metabólitos secundários em plantas. Os metabólitos secundários atuam como uma interface química entre plantas e o meio, desta forma a sua síntese pode ser comumente alterada pelas condições ambientais. Fatores como temperatura, disponibilidade hídrica, luminosidade, características do solo, nutrientes e poluição atuam diretamente sobre a produção e liberação desses compostos. Os microrganismos do solo podem transformar os compostos tóxicos liberados, desativando-os ou dando origem a compostos ainda mais tóxicos, assim como esses compostos podem alterar as características e atributos do solo quando presentes em quantidades adequadas. Dentre as plantas nativas do Cerrado destaca-se a espécie Vernonia ferruginea, uma agressiva infestante de pastagem, que possui indícios de produção de compostos com potencial tóxico. Desta forma, esta pesquisa foi desenvolvida para verificar a atividade tóxica de V. ferruginea e se a mudança de algumas características como disponibilidade hídrica, tipo de solo, condições de luminosidade e concentração de alumínio no solo influenciam a produção desses compostos. Para tal, plantas de V. ferruginea foram desenvolvidas sobre diferentes condições para posterior extração e/ou fracionamento do material vegetal para verificação de atividade biológica por meio de bioensaios e identificação de grupos químicos. Considerando os resultados dos parâmetros de germinabilidade e de desenvolvimento das espécies testadas é possível indagar sobre a possibilidade de V. ferruginea ter a capacidade de liberar substâncias tóxicas, uma vez que, consequências diretas da presença desses compostos nos extratos foram verificadas no bioensaio, como: a inibição/redução da germinação de sementes, injúria ou necrose no sistema radicular e redução do desenvolvimento e do acúmulo de massa seca das plântulas. Os resultados também dão base para constatar que algumas interações da espécie com as alterações nas suas condições de desenvolvimento causam desvios de rotas biossintética de metabólitos modificando e/ou potencializando sua capacidade fitotóxico. / The environmental conditions, as well as the seasonal contrast in the Cerrado phytophysiognomies between the dry and wet seasons, contribute to the diversified synthesis and selection of secondary metabolites in plants. Secondary metabolites act as a chemical interface between plants and the environment, so their synthesis can be commonly altered by environmental conditions. Factors such as temperature, water availability, luminosity, soil characteristics, nutrients and pollution act directly on the production and release of these compounds. Soil microorganisms can transform the released toxic compounds, deactivating them or giving rise to even more toxic compounds, as these compounds can alter the characteristics and attributes of the soil when present in adequate amounts. Among the native plants of the Cerrado, the species Vernonia ferruginea, an aggressive pasture weed, stands out, with indications of production of compounds with toxic potential. Thus, this research was developed to verify the toxic activity of V. ferruginea and if the change of some characteristics such as water availability, soil type, light conditions and aluminum concentration in the soil influence the production of these compounds. For this, plants of V. ferruginea were developed on different conditions for later extraction and / or fractionation of the vegetal material for verification of biological activity by means of bioassays and identification of chemical groups. Considering the results of the parameters of germinability and development of the tested species it is possible to inquire about the possibility of V. ferruginea being able to release toxic substances, since direct consequences of the presence of these compounds in the extracts were verified in the bioassay, such as: The inhibition / reduction of seed germination, injury or necrosis in the root system and reduction of the development and accumulation of dry mass of the seedlings. The results also provide evidence that some interactions of the species with changes in their developmental conditions cause biosynthetic pathway deviations of metabolites modifying and / or potentiating their phytotoxic capacity. / FAPESP: 12/25298-0

Formigas são insetos eusociais intensamente dependentes da comunicação química, possuindo características morfológicas, bioquímicas, fisiológicas e comportamentais adaptadas a um estilo de vida circundado por mensagens químicas. Esta peculiaridade olfativa do ponto de vista biológico, reflete nos padrões altamente polimórficos encontrados nas colônias dos grupos mais derivados, como as formigas cortadeiras (Attini). Assim, as castas e sub castas encontradas nos ninhos de formigas do gênero Atta, possuiriam características, como os órgãos olfativos e a sensibilidade eletrofisiológica, variáveis de acordo com seus tamanhos corpóreos e funções exercidas na colônia. Portanto, haveria uma correlação direta ou indireta do tamanho das formigas, os perfis comportamentais e comunicação química nessas espécies. Essa relação poderia ser vista em diversas atividades, como a limpeza entre os indivíduos e a troca de alimentos via oral. Dessa forma, a presente tese foca na interação entre o polimorfismo, polietismo e comunicação química nas formigas de Atta sexdens. Ainda descreve a participação das operárias e rainha nos comportamentos de grooming e trofalaxia, ligando-os à possível função de dispersão de hidrocarbonetos de cutícula na colônia. A tese esta dividida em quatro capítulos. O Capítulo 1, compreendeu uma introdução dos conhecimentos abordados em toda tese, e as linhas gerais do trabalho. No Capítulo 2, foi realizado uma descrição quantitativa e qualitativa das sensilas em todas as castas e sub castas encontradas em ninhos de A. sexdens. Os resultados indicaram que esses órgãos sensoriais variaram de acordo com os padrões polimórficos e perfis etológicos. O Capítulo 3 abordou as respostas eletrofisiológicas da antenas a diferentes feromônios, comparando todos os grupos polimórficos de A. sexdens. Foram observados neste caso, similaridades e discrepâncias na sensibilidade aos conteúdos das glândulas de veneno, Dufour e mandibular entre as sub castas (jardineiras, generalistas, forrageiras e soldados), e também entre os machos e rainhas, possibilitando a correlação com as atividades que exercem no ninho. No Capítulo 4 investigou-se a participação de cada tipo de operárias de A. sexdens nos comportamentos de trofalaxia, allogrooming e self-grooming, relacionando-os com a presença da rainha dentro da câmara. Adicionalmente, frente aos resultados, as diferentes ações das sub castas nesses comportamentos puderam ser associadas à possível importância da limpeza e troca de alimentos na dispersão de compostos de reconhecimento e formadores do gestalt químico da colônia. Estes resultados, contribuem para uma melhor compreensão do complexo cenário sustentado pela eusocialidade, ecologia química, percepção olfativa e comportamento nas formigas cortadeiras. / Ants are eusocial insects intensely dependent on chemical communication. They have morphological, biochemical, physiological and behavioral features adapted to a life surrounded by many molecules messages. Furthermore, each olfactory peculiarity in any of the biological level mentioned above, reflects on the highly polymorphic patterns found in the colonies of the most derived groups, as the leaf cutter ants (Attini). Thus, the castes and sub castes of Atta ants, would have characteristics, as olfactory organs and electrophysiological sensibility, that vary following the body sizes and tasks performed in the colonies. Therefore, it would have a direct or indirect correlation among the sizes of the ants, their ethological profiles and the chemical communication in these species. This relation could be seen over different activities, as the grooming and oral trophallaxis. In this way, this thesis focus in the interaction among the polymorphism, polyethism and chemical communication in Atta sexdens. It still describes the participation of workers and queen in grooming and trophallaxis, linking them to a possible role in cuticular hydrocarbon dispersion over the colony. The thesis is divided in four chapters. In the Chapter 1, it is presented an introduction to the knowledge explored in all thesis, and also its outline. In the Chapter 2, there is a quantitative and qualitative description of sensilla from all castes and sub castes of A. sexdens, showing that these sensory organs vary following the polymorphic patterns and ethological profiles. The Chapter 3 explores the differences in the antennae electrophysiological responses to three pheromones, comparing them with all polymorphic groups of A. sexdens. The results demonstrate similarities and discrepancies in the sensibility to the contents of poison, Dufour and mandibular glands among the sub castes (gardeners, generalists, foragers and soldiers), and also between males and queens, enabling a correlation with their tasks. In the Chapter 4, it is investigated the roles of each type of A. sexdens workers in the trophallaxis, allogrooming and self-grooming behaviors, relating them with the queen presence. Additionally, and based in the results, the different roles of the sub castes can be associated to a possible action of grooming and trophallaxis in the dispersion of intraspecific recognition molecules and in the formation of a colony chemical gestalt. All results and discussion distributed along the thesis, therefore, contribute to a better understanding of a complex scenario, supported by the eusociality, chemical ecology, olfactory perception and behavior of the leaf cutter ants.

A broca gigante, Telchin licus, conhecida no Brasil desde 1927, na região Nordeste do Brasil, é considerada uma das principais pragas da cana-de-açúcar. Em 2007 foi registrada pela primeira vez no Estado de São Paulo, onde se concentram 60% das lavouras de cana-de-açúcar do país. Considerando-se que até o momento não existem métodos adequados para seu manejo e controle, o objetivo desta pesquisa foi caracterizar o comportamento reprodutivo de T. licus como base para o seu controle dentro de um contexto de Manejo Integrado das Pragas da cana-deaçúcar. Estes estudos servirão de suporte para o isolamento e identificação do feromônio sexual de T. licus, o qual poderá ser utilizado para o manejo e/ou controle desta praga. A presente pesquisa foi desenvolvida no Departamento de Entomologia e Acarologia da Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (ESALQ-USP), em Piracicaba SP, e em um canavial localizado em Iracemápolis SP. A partir de uma criação de T. licus em dieta artificial, verificou-se que há sincronia na emergência de machos e fêmeas de T. licus e que as fêmeas desta espécie colocam a maior parte dos ovos nas horas mais quentes do dia, entre 12:00 e 16:00h. Para o estudo do comportamento de corte desta espécie foi necessário um telado, pois verificou-se que os insetos necessitam de espaço para movimentação, a qual, inicia-se em torno das 11h da manhã e perdura até 15h; os acasalamentos ocorrem com fêmeas novas, entre 13:00 e 15:00h e duram em média 2h; fora deste intervalo de tempo os insetos permanecem em repouso. Para a verificação da existência ou não de um feromônio sexual mediando o acasalamento da espécie foi feito um ensaio no campo, no qual foi instalada uma estrutura que simula o voo da fêmea no interior da plantação de cana-de-açúcar para verificação da atração de machos selvagens. Os tratamentos foram: (a) fêmea de T. licus viva; (b) inseto estilizado com abdome feito com massa de moldar e asas verdadeiras de fêmeas de T. licus coladas com cola quente e (c) inseto estilizado com septo de borracha, impregnado com extrato de 30 glândulas de fêmeas de T. licus, acoplado no final do abdome. O número de insetos selvagens que se aproximaram e que perseguiram os diferentes tratamentos não diferiu entre si pelo teste de Duncan a 5% de probabilidade. Contudo, houve diferença marginalmente significante (P < 0,0772) no número médio de vezes em que o mesmo macho perseguiu a fêmea viva (5,1) e o inseto estilizado (0,1). Este resultado indica que somente a atração visual não foi suficiente para estimular os machos selvagens a manterem a perseguição ao inseto estilizado. Considerandose que o número médio de vezes que os machos perseguiram o inseto estilizado com o septo de borracha (1,9) não diferiu estatisticamente do tratamento fêmea viva (5,1), sugere-se que a espécie tenha um feromônio mediando o acasalamento; entretanto, outros fatores além da comunicação química estão envolvidos neste comportamento, como a atração visual, a movimentação do inseto e a presença da luz solar. / The giant sugarcane borer, Telchin licus (Drury) known in Brazil since 1927, in the Brazilian Northeast, is considered one of the main sugarcane pests. In July 2007, this pest was recorded for the first time in the state of São Paulo, where 60% of the Brazilian sugarcane culture is concentrated. Considering that to date there are no appropriate methods for its management and control, the goal of this research was to characterize T. licus reproductive behavior as a basis to control it in a context of integrated pest management of sugarcane. These studies will support the isolation and identification of the sexual pheromone of T. licus, which may be used for the management and/or control of this pest. This research was developed at the Entomology and Acarology Department of the Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (ESALQ-USP) in Piracicaba, Brazil, and a sugarcane farm located in Iracemápolis, Brazil. Rearing T. licus on an artificial diet, we found that there is synchrony in the emergence of T.licus males and females and that the females of this species oviposit most of the eggs in the hottest hours of the day, between midday and 4:00 p.m. To study the courtship of this species a greenhouse was necessary because the insects need space to move. The activity of adults begins around 11:00 a.m. and ends at 3:00 p.m. Matings occur with young females between 1:00 p.m. and 3:00 p.m. with an average duration of 2 hours. Outside this time interval the insects remain at rest. To verify the existence of a sex pheromone mediating T. licus mating a field test was made where a structure that simulates the flight of the female was installed inside the sugarcane field to check the attraction of wild males. The treatments were: (a) a live T. licus female, (b) a stylized insect with abdomen made with mass and wings taken from T. licus females and glued with hot glue and (c) a stylized insect with rubber septum impregnated with the extract of 30 glands of T. licus females attached to the end of the abdomen. The number of wild insects approaching and chasing these treatments did not differ by the Duncan test at 5% probability, however there was a marginally significant difference (P < 0.0772) on the average number of times that the same insect chased the live female (5.1) and the stylized insect (0.1). This results indicates that visual attraction alone was not enough to stimulate free males to maintain the chase to the stylized insect. Considering that the average number of times the free males chased the stylized insect with rubber septum (1.9) did not differ statistically from the live female treatment (5.1) we suggest that the species has a pheromone mediating mating. However, factors other than chemical communication are involved in this behavior, such as visual cues, the movement of the insect and the presence of sunlight.

Submitted by (edna.saturno@ufrpe.br) on 2016-12-02T13:08:37Z No. of bitstreams: 1 Wendel Jose Teles Pontes.pdf: 931365 bytes, checksum: 3be37ee2d65cbbb102520601b95203cb (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-02T13:08:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Wendel Jose Teles Pontes.pdf: 931365 bytes, checksum: 3be37ee2d65cbbb102520601b95203cb (MD5) Previous issue date: 2010-02-01 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / he reproduction in insects is affected by a wide array of factors that acts directly on the reproductive output, related with offspring quality and quantity: the interaction, by physical, chemical and visual cues, between insects and host plants; the larval growth rate affecting adult size and mating rate, as a mechanism of reproductive sucess. Thus, studies on insect reproduction are recommended to help estimate and to understand population dynamics, for both endangered species and to control crop pests. The tomato fruit borer Neoleucinodes elegantalis Guenée (Lepidoptera: Crambidae) is one of the most important pest species on Solanaceae in Brazil, and the aims of this works is to study this species regarding to: (i) the role of physical, chemical and visual cues on oviposition; (ii) the causes of sexual dimorphism and (iii) how male mating history affects his ability to obtain new matings. This work also propose an equation that can help to estimate the initial size of fragmented spermatophores found inside the reproductive tracts of females, based on measures of the fragments. The results showed: (i) that physical and chemical cues increase significantly the oviposition of N. elegantalis, as well showed that light intensityalso affect oviposition; (ii) that differences in dayly growth rate is the cause of the observedsexual dimorphism in this species, and (iii) that recently mated males are equally able to achieve new matings as virgin ones, within at least 24-h period. / A reprodução em insetos depende de diversos fatores que afetam diretamente o sucesso reprodutivo, em relação à qualidade e quantidade da progênie: a interação mediada por sinais químicos, físicos e visuais, entre o inseto e seu hospedeiro; taxa de crescimento larval relacionado com o tamanho final do adulto e a frequência de cópulas, como mecanismo de sucesso reprodutivo. Portanto, o estudo da reprodução de insetos é recomendado para se estimar e compreender a dinâmica de populações, tanto para a preservação de espécies em extinção, como para o controle de pragas agrícolas. A broca-pequena-do-tomateiro Neoleucinodes elegantalis Guenée (Lepidoptera: Crambidae) é uma das pragas mais importantes das solanáceas no Brasil, o que estimula o desenvolvimento de qualquer estudo voltado para a melhor compreensão de sua biologia e dinâmica populacional. Assim o objetivo deste trabalho é estudar (i) o efeito dos sinais físicos, químicos e visuais que afetam sua oviposição; (ii) as causas do seu dimorfismo sexual e (iii) o efeito da experiência de cópula de machos na sua capacidade de obter novosacasalamentos. Este trabalho ainda propõe uma equação que possa auxiliar em estimar o tamanho inicial de um espermatóforo já fragmentado, baseado nas medidas do fragmento encontrado no trato reprodutivo das fêmeas. Os resultados demonstram que: (i) os sinais físicos e químicos oferecidas estimulam significativamente a oviposição de N. elegantalis, bem como revela quepistas visuais afetam a oviposição; (ii) que a diferença na taxa diária de crescimento larval é responsável pelo dimorfismo sexual nesta espécie e (iii) que machos recém-copulados têm a mesma chance de conseguir uma nova cópula que um macho virgem, num período de 24 horas.

O ataque de insetos herbívoros induz a emissão de voláteis pelas plantas que constituem sinais químicos importantes para os inimigos naturais em busca do hospedeiro/presa. Essas interações tritróficas mediadas pelos voláteis das plantas têm sido bem estudadas em sistemas que envolvem parasitóides larvais. Por outro lado, pouco se sabe a respeito do papel desses odores na localização hospedeira dos parasitóides de ovos. Dessa maneira, o presente estudo teve como objetivos: (i) avaliar o parasitismo, a preferência e o arrestamento de ovos de Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) de diferentes idades para o parasitóide Telenomus remus Nixon (Hymenoptera: Scelionidae); (ii) verificar se ocorre a indução de voláteis induzidos pela oviposição de S. frugiperda na planta de milho atraentes ao parasitóide T. remus; (iii) avaliar o papel dos voláteis induzidos pela herbivoria de S. frugiperda no comportamento do parasitóide especialista T. remus e generalista Trichogramma pretiosum Riley (Hymenoptera: Trichogrammatidae); e (iv) verificar se a oviposição de S. frugiperda altera as defesas diretas e indiretas induzidas pela herbivoria no milho. Os resultados desse trabalho mostraram que T. remus teve preferência em parasitar ovos de 1 e 2 dias de idade em relação aos 3 dias. Entretanto, a emergência dos parasitóides foi reduzida em ovos de 2 e 3 dias. Todos os extratos hexânicos dos ovos exerceram efeito arrestante sobre T. remus em relação ao solvente, porém o tempo de permanência dos parasitóides foi maior em extratos de ovos de 1 e 2 dias em comparação ao de 3 dias. De acordo com esses resultados, foi avaliado se a planta de milho emite voláteis induzidos pela oviposição de S. frugiperda atraentes ao parasitóide T. remus nos intervalos 1, 2 e 3 dias. Os bioensaios comportamentais e a coleta de voláteis não mostraram que ocorre a indução de voláteis induzidos pela oviposição atraentes ao parasitóide, mas que a oviposição promoveu a supressão da emissão do linalol. Já os voláteis induzidos pela herbivoria do S. frugiperda constituem pistas químicas importantes para os parasitóides de ovos. O parasitóide especialista T. remus não apresentou o comportamento inato de atração pelos voláteis, porém, após a experiência com os mesmos, T. remus passou a ser atraído tanto por misturas compostas majoritariamente por voláteis de folhas verdes (VFVs), que são emitidas logo após o dano; como por misturas mais complexas, compostas por terpenos, emitidas algumas horas após a indução. Já T. pretiosum apresentou um comportamento de atração inato pelos VFVs, embora seja também capaz de aprender misturas compostas por terpenos. A oviposição de S. frugiperda não alterou as defesas diretas do milho, avaliadas pelo peso da lagarta alimentada na planta, porém, provocou a diminuição da liberação de terpenos induzidos pela herbivoria. Os resultados desse trabalho sugerem que a oviposição do herbívoro pode ter implicações relevantes nas interações tritróficas, pois promovem a supressão de voláteis do milho. Além disso, os voláteis induzidos pela herbivoria desempenham um papel importante no comportamento de parasitóides de ovos. / Attack of insect herbivores induces emission of plant volatiles that play an important role as chemical signals to natural enemies in host search. Tritrophic interactions mediated by plant volatiles have been well studied in systems that involve larval parasitoids. By contrast, little is known about the role of these odors in host searching by egg parasitoids. Thus, the current study aimed to: (i) assess parasitism, preference and arrestment of Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) eggs with different ages to the parasitoid Telenomus remus Nixon (Hymenoptera: Scelionidae); (ii) verify if S. frugiperda oviposition induces attractive maize volatiles to the parasitoid T. remus; (iii) assess the role of herbivore-induced maize volatiles elicited by S. frugiperda to the specialist parasitoid T. remus and the generalist Trichogramma pretiosum Riley (Hymenoptera: Trichogrammatidae); and (iv) verify if S. frugiperda oviposition alters direct and indirect herbivore-induced defenses on maize. Results showed that T. remus preferred to parasitize 1- and 2-day-old eggs in relation to 3-day-old. However, parasitoid emergence was reduced in 2- and 3-day-old eggs. All hexanic egg extracts promoted arrestment response for T. remus when compared to the solvent, although residence time was longer in 1- and 2-day old egg extracts in comparison with 3-day old. In view of these results, it was assessed if maize plant emits attractive oviposition-induced volatiles elicited by S. frugiperda to the egg parasitoid T. remus. Behavioral bioassays and volatile collection did not show that maize emits oviposition-induced volatiles elicited by S. frugiperda that are attractive to T. remus. Surprisingly, oviposition suppressed the emission of linalool. Hebivore-induced maize volatiles comprise important chemical cues for egg parasitoids. Specialist parasitoid T. remus was not innately attracted by herbivore-induced volatiles, though experienced wasps responded to blends comprised predominantly by green leaf volatiles (GLVs), which are emitted immediately after damage, or to more complex blends comprised by terpenes, emitted some hours after damage. While T. pretiosum showed an innate behavior towards VFVs, but wasps were also able to learn terpene blend. Oviposition of S. frugiperda did not alter direct defenses on maize, which were assessed by larval weight fed on the plant, however, it decreased emissions of herbivore-induced terpenes. These results suggest that herbivore oviposition can have relevant considerations in tritrophic interactions and herbivore-induced volatiles play an important role in egg parasitoid behavior.

Orientador: Anita Jocelyne Marsaioli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-21T09:27:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Araujo_FranciscaDianadaSilva_D.pdf: 5387746 bytes, checksum: ae8110c020cf470d09fb0e22f670508f (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Aspectos distintos da ecologia química de bactéria, fungo e abelha foram investigados e abordados em três capítulos. O primeiro capítulo descreve o estudo das moléculas sinalizadoras envolvidas no processo de quorum-sensing da bactéria Enterobacter sakazakii (Cronobacter spp.), que resultou na identificação de três acil-homosserina lactonas (acil-HSLs): (S)-(-)-N-heptanoil-HSL, (S)-(-)-N-dodecanoil-HSL e (S)-(-)-N-tetradecanoil-HSL. Estes semioquímicos foram degradados por enzimas de Bacillus cereus. No segundo capítulo o estudo do fungo Epicoccum nigrum possibilitou o isolamento de meleína, 4,5-dimetil-resorcinol, flavipina e de um novo metabólito, denominado epicolactona. O monitoramento destas substâncias em três mutantes de E. nigrum apontou para a produção de 5-hidroxi-meleína, ausente no fungo selvagem, indicando que a rota biossintética de policetídeos em E. nigrum foi alterada, ativando a ação de uma mono-oxigenase responsável pela oxidação da meleína. No terceiro capítulo, foram investigados feromônios produzidos por diferentes castas da abelha social Tetragonisca angustula. Bioensaios com as rainhas indicaram que lipídios cuticulares são possíveis responsáveis pela indução da cópula nos machos. Operárias fundadoras e guardas foram diferenciadas quimicamente por compostos presentes em seus extratos cefálicos e abdominais. Extratos cefálicos de machos em diferentes ciclos de vida mostraram-se semelhantes / Abstract: Different aspects of bacteria, fungus and bee chemical ecology were investigated and discussed in three chapters. First chapter describes the study of signaling molecules involved in the Enterobacter sakazakii (Cronobacter spp.) quorum sensing process that resulted in the identification of three acyl-homoserine lactones (acyl-HSLs): (S)-(-)-N-heptanoyl-HSL, (S)-(-)-N-dodecanoyl-HSL and (S)-(-)-N-tetradecanoyl-HSL. These semiochemicals were modified by Bacillus cereus enzymes. Second chapter describes the study of Epicoccum nigrum (fungus) revealing the isolation of mellein, 4,5-dimethylresorcinol, flavipin and of a novel metabolite, named epicolactone. Monitoring these compounds in three E. nigrum mutants pointed to the production of 5-hydroxymellein, absent in wild fungus strain, indicating that biosynthetic route of polyketides in E. nigrum has been modified, activating a monooxygenase responsible for mellein oxidation. Third chapter describes pheromones produced by different castes of Tetragonisca angustula social bee. Bioassays with queens indicated that cuticular lipids might be responsible for copulation induction in males. Cephalic and abdominal extracts of founded and guard workers were chemically different, while cephalic extracts of males at different life cycles were similar / Doutorado / Quimica Organica / Doutora em Ciências

Les mutualismes, interactions interspécifiques où chaque partenaire retire un bénéfice net de leur association, sont centraux dans l’origine et l’organisation de la biodiversité. Bien que globalement bénéfiques pour chacun des partenaires, ces interactions n’enlèvent rien à l’égoïsme inhérent de chaque espèce pour sa survie et sa reproduction, générant des conflits d’intérêts entre les espèces. Ainsi, comprendre les processus écologiques et évolutifs qui maintiennent le caractère mutualiste d’interactions entre plusieurs espèces est primordial dans la compréhension du maintien de la biodiversité. Néanmoins, le corpus scientifique s’est jusqu'à présent surtout concentré sur des paires d’espèces en interaction. Or, ces avancées scientifiques restent partielles car la plupart de ces interactions s’englobent dans un contexte communautaire. C’est dans ce cadre conceptuel que se place mon travail de thèse. Alors que la diversité structurelle des mutualismes de protection entre plantes et fourmis en ont fait un modèle d’étude clé dans la compréhension des mutualismes, j’ai concentré mes recherches sur l’intégration d’un troisième partenaire fongique pour comprendre ses conséquences sur les résultantes écologiques et évolutives de ces mutualismes tripartites. Je me suis tout d’abord intéressé à définir la relation qui lie de façon mutualiste le champignon aux deux autres partenaires et à établir les conflits d’intérêts émanant de ces différentes interactions pour comprendre quels facteurs permettaient de les réguler. Ainsi, la relation qui lie le champignon aux fourmis peut être qualifiée d’agriculture. Les fourmis protègent, nourrissent et disséminent le champignon et celui-ci, via ses propriétés structurales, permet l’élaboration de galeries servant de piège pour capturer des proies. Ce phénomène crée cependant un conflit d’allocation de la force ouvrière des fourmis et nuit directement aux bénéfices de la plante par une diminution de l’intensité des patrouilles sur ses feuilles, diminuant consécutivement sa protection et sa fitness. Néanmoins, le rôle du champignon dans les transferts de nutriments entre les fourmis et la plante, ainsi que certaines réponses évolutives de la plante permettent de réguler ces conflits, stabilisant les bénéfices nets de chaque partenaire dans ce mutualisme tripartite. Puis, je me suis concentré à comprendre comment certains facteurs évolutifs pouvaient moduler cette résultante écologique. La prise en compte du caractère multipartite d’un mutualisme change radicalement la vision de l’évolution des mutualismes jusqu’alors étudiée entre paires d’espèces. Alors que le corpus scientifique s’accorde à dire que la spécialisation entre espèce par coévolution renforce la stabilité et les bénéfices perçus par chaque partenaire, le contexte multipartite semble altérer ces prédictions. Au contraire la spécialisation multipartite peut être dans certains cas un moteur d’instabilité et de baisse des bénéfices. Enfin cette thèse permet de faire le lien entre deux concepts qui s’opposent : la coévolution diffuse et la coévolution par paire. Je montre ainsi que la coévolution peut intervenir sur plus de deux espèces à la fois, mais qu’elle peut quand même entrainer une spécialisation multispécifique. Finalement, au contraire des prédictions de la coévolution diffuse, cette thèse montre que plusieurs pressions de sélection contrastées émanant de différentes espèces envers un seul trait d’une troisième espèce peuvent promouvoir la spécialisation multi-spécifique. / Mutualisms, defined as interspecific interactions where each partner receives net benefices from their interactions, are central to the organization of earth biodiversity. Although globally beneficial for each partner, such interactions do not modify the inherent selfishness of species for their survival and reproduction, generating conflicts of interests between species. Thus understanding the ecological and the evolutionary processes maintaining positive outcomes in mutualisms is fundamental to understand how mutualisms shape earth biodiversity. However, scientific research on mutualisms has most of the time focused on interaction between pairs of species. Such knowledge is thus partial as mutualisms are embraced in a community context. My doctoral thesis takes place in this conceptual framework. I focused my research on the integration of a third fungal partner in protective interactions between ants and plants to evaluate its consequences on the ecological and evolutionary outcomes of such mutualisms, taken as multispecies interactions. I first focused my researches in defining the mutualistic interaction linking the fungal partner with its two other associates and in revealing any conflict of interests and their regulation that may emerge from such tripartite interactions. The interactions between the ants and the fungi can be qualified as a case of non-food fungiculture. The ants protect, provide food and disseminate the fungus, and the latter, thanks to its structural properties, allows the elaboration of galleries used that are then used as trap to capture preys. This phenomenon creates a conflict of interest in the allocation of the worker force, altering host plant benefits through a decrease of worker patrolling activity and consequently leaves protection and thus fitness. However, the role of the fungus in the nutrient transfers between ants and plants added to evolutionary responses from the plant allows regulating this conflict, stabilizing the net benefits towards the plant. Then I have concentrated my researches in understanding how evolutionary factors would modulate the ecological outcomes of such interactions. Taking into account the multispecific character of mutualisms changes radically the vision on the evolution of mutualisms when pair of species are considered. While it is widely accepted that specialization of mutualist species through coevolution reinforce the stability of the interaction and the net benefit of each partner, the multispecific context seems to deviate these predictions. Conversely, I show that specialization between three mutualistic partners can drive instability and decrease of benefits. Finally, the results of this thesis join the gap between two previously opposed concepts: diffuse coevolution and pairwise coevolution. I show that coevolution can happen between more than two species simultaneously and that it can drive mutlispecific specialization. Opposed to the diffuse coevolution, I show that contrasting selective pressures on a same trait from different partner can promote specialization of species.

Eusocial insects evolved a sophisticated intraspecific communication, dominated by chemical signals, the pheromones. Termites (Isoptera) represent an excellent example in this respect, having a wide range of pheromones, such as trail-following, sex-pairing, alarm, and other pheromones. It is especially the former category of pheromones which is ubiquitous in termites and which was chemically characterized in many taxa across termite phylogeny. This allowed phylogenetic reconstruction of the chemical diversity of trail- following pheromones and calls for searching of evolutionary patterns of the sensitivity to these pheromones in various lineages across the tree of life, including the search for evolutionary scenario of the emergence of specific olfactory receptor proteins. In most species, the trail-following pheromones are represented by mono-, di- and tri-unsaturated fatty alcohols (3Z)-dodec-3-en-1-ol (DE), (3Z,6Z)-dodeca-3,6-dien-1-ol (DDE), and (3Z,6Z,8E)-dodeca-3,6,8-trien-1-ol (DTE). My overall aim in this thesis was to contribute to the understanding of the evolution of olfactory detection of C12 fatty alcohol trail-following pheromones in termites. More specifically, my question was whether evolutionarily more basal clades (Kalotermes flavicollis and Neotermes cubanus from the family...