Um dos inseticidas mais utilizados para o controle do psilídeo Diaphorina citri (Hemiptera: Liviidae) em pomares de citros no Brasil tem sido o neonicotinoide imidacloprid. Para subsidiar um programa de Manejo da Resistência de D. citri a imidacloprid foram realizados estudos de monitoramento da suscetibilidade a inseticidas em populações de D. citri provenientes das principais regiões citrícolas do Estado de São Paulo, interações de imidacloprid com inseticidas e fungicidas, e avaliação da viabilidade de associação de imidacloprid com o parasitoide Tamarixia radiata (Hymenoptera: Eulophidae). Para a caracterização de linhas básicas de suscetibilidade de D. citri aos inseticidas imidacloprid, deltamethrin e dimethoate foram utilizados bioensaios de contato residual. Foram definidas as concentrações diagnósticas de 56 mg de imidacloprid/L água (CL95), 32 mg de deltamethrin/L água (CL90) e 56 mg de dimethoate/L água (CL95) para o monitoramento da suscetibilidade de 25 populações de D. citri entre 2010 e 1012. Não ocorreram diferenças na sobrevivência aos inseticidas testados em populações de psilídeos coletados em pomares de citros com diferentes intensidades de pulverização com inseticidas. A maior sobrevivência de insetos nas concentrações diagnósticas foi observada em 2010, com valores de sobrevivência variando de 4,7% a 24,0% para imidacloprid, de 0,9% a 11,8% para deltamethrin e de 5,2% a 13,0% para dimethoate. Não foram observados aumentos significativos na sobrevivência de D. citri nos monitoramentos realizados em 2011 e 2012. As interações de imidacloprid com deltamethrin ou dimethoate foram testadas com as CL25 dos respectivos inseticidas em bioensaio de contato residual. As interações foram aditivas sobre a mortalidade de adultos em condições de campo e de casa de vegetação. A mistura de imidacloprid com buprofezin e pyriproxyfen sobre ninfas de 3º instar também foi aditiva. A atividade biológica das concentrações campo de imidacloprid (40?L/mL) e buprofezin (375?g/mL) e da mistura dos mesmos mostrou uma degradação da atividade similar para o controle de D. citri em condições de campo e casa de vegetação. A avaliação da persistência da mistura de imidacloprid e pyriproxyfen (avaliado nas concentrações de 6,25?g/mL e 100?g/mL) indicou que pyriproxyfen teve degradação mais rápida que imidacloprid. A mistura de imidacloprid na CL25 para D. citri com a concentração de campo dos fungicidas Benzimidazol (500?g/mL de tiofanato-metilico), estrubilurina (37,5?g /mL de piraclostrobina) e triazol (50?g/mL de difenenoconazol) não afetaram o desempenho de imidacloprid. Houve significativa redução na taxa instantânea de crescimento (ri) de D. citri quando expostas a diferentes idades de resíduos de imidacloprid pulverizado na concentração de 40?g/mL, mesmo sobre resíduos com 56 dias de idade, levando à extinção da população ou em processo de extinção. A exposição a CL5 (0,501?g/mL), CL10 (0,804?g/mL), CL25 (1,995?g/mL) e CL50 (5,213?g/mL) de imidacloprid para D. citri reduziu o crescimento populacional de D. citri, mas não causou sua extinção. Contudo, essas concentrações de imidacloprid afetaram a ri do parasitoide com a CL50 causando sua extinção. / One of the most widely used insecticides for control of Diaphorina citri (Hemiptera: Liviidae) in citrus groves in Brazil has been the neonicotinoid imidacloprid. To implement an Insect Resistance Management program of D. citri to imidacloprid, studies were conducted to monitor the susceptibility to insecticides in D. citri populations collected from main citrus production regions of São Paulo State, to evaluate the interactions of imidacloprid with insecticides and fungicides, and to assess the feasibility of imidacloprid association with the parasitoid Tamarixia radiata (Hymenoptera: Eulophidae). Residual contact bioassays were used to characterize the baseline susceptibility of D. citri to the insecticides imidacloprid, deltamethrin and dimethoate. Diagnostic concentrations of 56 mg of imidacloprid/L water (LC95), 32 mg of deltamethrin/L water (LC90) and 56 mg of dimethoate/L water (LC95) were defined for monitoring the susceptibility in 25 populations of D. citri from 2010 to 2012. There were no differences in survival to the insecticides tested in D. citri populations collected in citrus groves with different regimes of insecticide use. The highest survival of insects at diagnostic concentrations was observed in 2010, with survival values ranging from 4.7% to 24.0% for imidacloprid, from 0.9% to 11.8% for deltamethrin and 5.2% to 13.0% dimethoate. There were no significant increases in survival of D. citri on monitoring conducted in 2011 and 2012. The interactions of imidacloprid with deltamethrin or dimethoate were tested with the LC25 of each insecticide with residual contact bioassays. The interactions of these insecticides were additive on D. citri adult mortality under field or greenhouse conditions. The interactions of imidacloprid with buprofezin and pyriproxyfen were additive on 3rd instar nymphs. The biological activity at field rates of imidacloprid (40?l/mL) and buprofezin (375?g/mL) as well as the mixture of these insecticides showed a similar degradation in the activity to control D. citri under field and greenhouse conditions. The evaluation of the persistence of the mixture of pyriproxyfen and imidacloprid (evaluated at concentrations of 6.25 ?g/mL and 100?g/mL) indicated that pyriproxyfen degradation was faster than imidacloprid. The mixture of LC25 of imidacloprid to D. citri with fungicides field rates of benzimidazole (500?g/mL of thiophanate-methil), strobilurin (37.5 ?g/mL of pyraclostrobin), and triazole (50?g/mL of difenoconazole) did not affect the performance of imidacloprid. A significant reduction in the instantaneous rate of increase (ri) of D. citri was observed when exposed to different residue ages of imidacloprid sprayed at concentration of 40?g/mL, even when exposed to residues of 56-day old, by leading to their extinction or in extinction process. The exposure to CL5 (0.501 ?g/mL), CL10 (0.804 ?g/mL), LC25 (1.995 ?g/mL) and LC50 (5.213 ?g/mL) of imidacloprid to D. citri did not cause their extinction. However, these concentrations of imidacloprid affected the ri of the parasitoid causing their extinction at LC50.

Helicoverpa armigera (Hübner) was officially reported in Brazil in 2013. This species is closely related to Helicoverpa zea (Boddie) and has caused significant crop damage in Brazil. The use of genetically modified crops expressing insecticidal protein from Bacillus thuringiensis (Berliner) has been one of the control tactics for managing these pests. Genetically modified maize expressing Vip3Aa20 was approved to commercial use in Brazil in 2009. Understanding the genetic diversity and the susceptibility to B. thuringiensis proteins in H. armigera and H. zea populations in Brazil are crucial for establishing Insect Resistance Management (IRM) programs in Brazil. Therefore, the objectives of this study were: (a) to infer demographic parameters and genetic structure of H. armigera and H. zea Brazil; (b) to assess the intra and interspecific gene flow and genetic diversity of H. armigera and H. zea; and (c) to evaluate the susceptibility to Vip3Aa20 protein in H. armigera and H. zea populations of Brazil. A phylogeographic analysis of field H. armigera and H. zea populations was performed using a partial sequence data from the cytochrome c oxidase I (COI) gene. H. armigera individuals were most prevalent on dicotyledonous hosts and H. zea individuals were most prevalent on maize crops. Both species showed signs of demographic expansion and no genetic structure. High genetic diversity and wide distribution were observed for H. armigera. A joint analysis indicated the presence of Chinese, Indian, and European lineages within the Brazilian populations of H. armigera. In the cross-species amplification study, seven microsatellite loci were amplified; and showed a potential hybrid offspring in natural conditions. Interespecific analyses using the same microsatellite loci with Brazilian H. armigera and H. zea in compare to the USA H. zea were also conducted. When analyses were performed within each species, 10 microsatellites were used for H. armigera, and eight for H. zea. We detected high intraspecific gene flow in populations of H. armigera and H. zea from Brazil and H. zea from the USA. Genetic diversity was similar for both species. However, H. armigera was more similar to H. zea from Brazil than H. zea from the USA and some putative hybrid individuals were found in Brazilian populations.Tthere was low gene flow between Brazilian and USA H. zea. The baseline susceptibility to Vip3Aa20 resulted in low interpopulation variation for H. zea (3-fold) and for H. armigera (5-fold), based on LC50. H. armigera was more tolerant to Vip3Aa20 than H. zea (≈ 40 to 75-fold, based on CL50). The diagnostic concentration for susceptibility monitoring, based on CL99, was fairly high (6,400 ng Vip3Aa20/cm2) for H. zea and not validated for H. armigera due to the high amount of protein needed for bioassays. Implementing IRM strategies to Vip3Aa20 in H. armigera and H. zea will be of a great challenge in Brazil, mainly due to the low susceptibility to Vip3Aa20 and high genetic diversity and gene flow in both species, besides a potential of hybrid individuals between H. armigera and H. zea under field conditions. / Helicoverpa armigera (Hübner) foi oficialmente reportada no Brasil em 2013. Esta espécie é estreitamente relacionada a Helicoverpa zea (Boddie) e tem causado danos significativos nas culturas no Brasil. O uso de plantas geneticamente modificadas, que expressam proteínas inseticidas de Bacillus thuringiensis (Berliner), tem sido uma das táticas de controle para o manejo dessas pragas. O milho geneticamente modificado que expressa Vip3Aa20 foi aprovado para comercialização no Brasil em 2009. O entendimento da diversidade genética e da suscetibilidade às proteínas de B. thuringiensis em populações de H. armigera e H. zea no Brasil são cruciais para o estabelecimento de programas de Manejo da Resistência de Insetos (MRI). Assim, os objetivos desse estudo foram: (a) inferir parâmetros demográficos e estrutura genética de H. armigera e H. zea no Brasil; (b) avaliar o fluxo gênico intra e interespecífico e a diversidade genética em H. armigera e H. zea; e (c) aferir a suscetibilidade de populações brasileiras de H. armigera e H. zea a proteína Vip3Aa20. Uma análise filogeográfica de populações de campo de H. armigera e H. zea foi realizada com o uso de sequências do gene citocromo c oxidase I (COI). Indivíduos de H. armigera foram mais prevalentes em dicotiledôneas e H. zea na cultura do milho. Ambas as espécies mostraram sinais de expansão demográfica e ausência de estrutura genética. Alta diversidade genética e ampla distribuição foram observadas em H. armigera. Análises conjuntas indicaram a presença de linhagens da China, Índia e Europa em populações brasileiras de H. armigera. A partir de um estudo de amplificação cruzada de microssatélites, sete locos amplificaram em ambas as espécies e evidenciaram a possibilidade de hibridização no campo. Estes mesmos locos foram usados para análises interespecíficas de H. armigera e H. zea do Brasil em comparação a H. zea dos EUA. Nas análises para cada espécie, 10 microssatélites foram usados para H. armigera e oito para H. zea. Alto fluxo gênico intraespecífico foi detectado em populações de H. armigera e H. zea. A diversidade genética foi similar em ambas as espécies. H. armigera foi mais similar a H. zea do Brasil que dos EUA e possíveis híbridos foram encontrados nas populações brasileiras. Houve um baixo fluxo gênico entre populações brasileiras e americanas de H. zea. A linha-básica de suscetibilidade a Vip3Aa20 resultou numa variação interpopulacional baixa em H. zea (3 vezes) e em H. armigera (5 vezes), baseada na CL50. H. armigera foi mais tolerante a Vip3Aa20 que H. zea (≈ 40 to 75 vezes, baseado na CL50). A concentração diagnóstica, baseada na CL99, foi bastante alta (6.400 ng Vip3Aa20/cm2) para H. zea e não validada para H. armigera devido à alta quantidade de proteína necessária para os bioensaios. A implementação de estratégias de MRI a Vip3Aa20 em H. armigera e H. zea serão um grande desafio no Brasil, principalmente devido à baixa suscetibilidade a Vip3Aa20 e alta diversidade genética e fluxo gênico em ambas as espécies, além da possibilidade de indivíduos híbridos entre H. armigera e H. zea nas condições de campo.

The event TC1507 maize with cry1F gene from the bacterium Bacillus thuringiensis Berliner (Bt) was approved for commercial release in Brazil in 2008. The evolution of pest resistance to Bt plants has been a great concern to preserve the lifetime of this technology. Therefore, in this study we assess the risk of evolution of resistance to Cry1F protein in Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) populations from major maize-growing regions in Brazil. The baseline susceptibility to Cry1F was detemined with diet overlay bioassay for susceptible reference population and four field populations of S. frugiperda. Then, we monitored 43 populations of S. frugiperda sampled in nine different States of Brazil during 2010/2011, 2011/2012 and 2012/2013 crop seasons. Only 4-fold variation in susceptibility to Cry1F was detected among S. frugiperda from field populations in the baseline susceptibility study. Diagnostic concentration of 2,000 ng cm-2 was defined for monitoring the susceptibility to Cry1F in S. frugiperda populations. Survival at 2,000 ng cm-2 of Cry1F protein increased significantly throughout crop seasons in populations from São Paulo, Santa Catarina, Rio Grande do Sul, Bahia, Mato Grosso, Goiás, Mato Grosso do Sul, and Paraná, but not in Minas Gerais. We also sampled a population of S. frugiperda in TC1507 field failures in Bahia in October, 2011. This population was selected in laboratory with Cry1F protein up to 20,000 ng cm-2 and the resistance ratio of the selected resistant population (BA25R) was > 5,000-fold. This resistant population was able to survive in Cry1F maize from neonate till pupa and produce normal adult. The inheritance of S. frugiperda resistance to Cry1F protein was autosomal. To test the functional dominance, neonate larvae obtained from the cross of resistant and susceptible populations were tested in leaf bioassay, and around 8% of heterozygotes were able to survive and complete the larval development and produce normal adults on TC1507 leaves while susceptible larvae could not survive for up to five days after infestation. Dominance was estimated to be 0.15 ± 0.09, suggesting that resistance to Cry1F in TC1507 maize was incompletely recessive. We also conducted resistance selection studies in other seven S. frugiperda populations from six different Brazilian states to test whether the resistance alleles were at same locus or not. The F1 larvae obtained from the cross between resistant population (BA25R) and each of the seven selected resistant populations were able to survive at 2,000 ng cm-2 of Cry1F protein in diet bioassay, and therefore they shared the same locus of resistance to Cry1F protein. We estimated the frequency of resistance allele to Cry1F protein in populations of S. frugiperda of main crop season 2011/2012 from five states. We stablished 517 isofemale lines using F2 screen method. The total frequency of Cry1F resistance allele in Brazil was 0.088 with 95% confidence interval between 0.077 and 0.100. Based on results obtained in this study, the risk of resistance evolution to Cry1F protein by S. frugiperda is high in Brazil. / O evento de milho TC1507 com gene cry1F da bactéria Bacillus thuringiensis Berliner foi aprovado comercialmente no Brasil em 2008. A evolução da resistência de pragas a plantas Bt tem sido uma grande preocupação na preservação desta tecnologia. Portanto, neste estudo foi avaliado o risco de evolução da resistência à proteína Cry1F em populações de Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) das principais regiões de cultivo de milho no Brasil. A linha-básica de suscetibilidade à proteina Cry1F foi determinada em bioensaio de aplicação superfícial na dieta para a população suscetível de referência e quatro populações de campo de S. frugiperda. Posteriormente, a suscetibilidade a Cry1F foi monitorada em 43 populações de S. frugiperda coletadas em nove Estados do Brasil nas safras agrícolas de 2010/2011, 2011/2012 e 2012/2013. A variação na suscetibilidade foi de apenas quatro vezes para Cry1F entre as populações de campo na linha-básica de suscetibilidade. A concentração diagnóstica de 2.000 ng cm-2 de proteína Cry1F foi definida para o monitoramento da suscetibilidade. A sobrevivência em 2.000 ng cm-2 de proteína Cry1F aumentou significativamente no decorrer das safras em populações de São Paulo, Santa Catarina, Rio Grande do Sul, Bahia, Mato Grosso, Goiás, Mato Grosso do Sul e Paraná, mas não em Minas Gerais. Além disso, uma população de S. frugiperda foi coletada em milho TC1507 com falha de controle na Bahia em outubro de 2011. Esta população foi selecionada no laboratório com a proteína Cry1F até 20.000 ng cm-2, obtendo-se uma população resistente (BA25R) com razão de resistência >5000 vezes. Esta população resistente foi capaz de sobreviver no milho TC1507 desde larva neonata até a fase de pupa e com emergência de adultos normais. O padrão de herança da resistência de S. frugiperda a Cry1F foi autossômica. Para testar a dominância funcional, as larvas neonatas do cruzamento entre a população resistente e suscetível foram testadas em folhas do evento TC1507 e cerca de 8% dos heterozigotos foram capazes de sobreviver, completar o desenvolvimento e produzir adultos normais, enquanto as larvas da linhagem suscetível não sobreviveram por mais de cinco dias após a infestação. A dominância foi estimada em 0,15 ± 0,09; portanto, a resistência à proteína Cry1F no milho TC1507 foi incompletamente recessiva. A resistência foi selecionada para outras sete populações de seis Estados brasileiros para testar se os alelos de resistência estavam no mesmo locus. As larvas F1 obtidas do cruzamento entre a população resistente (BA25R) e cada uma das sete populações selecionadas sobreviveram na concentração de 2,000 ng cm-2 de proteína Cry1F e, portanto, essas populações compartilharam o mesmo locus de resistência à proteína Cry1F. A freqüência do alelo resistente à proteína Cry1F foi estimada em populações de S. frugiperda coletadas em cinco Estados na safra 2011/2012. Foram estabelecidas 517 isolinhas utilizando o método de \"F2 screen\". A freqüência total do alelo de resistência à proteína Cry1F no Brasil foi de 0,088, com intervalo de confiança de 95% entre 0,077 e 0,100. Com base nos resultados, o risco de evolução da resistência à proteína Cry1F por S. frugiperda é elevada no Brasil.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:30:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 960144 bytes, checksum: 411396927d616d5dfb046fc14f5485d5 (MD5) Previous issue date: 2009-02-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work, we studied the toxicity of mustard oil to 18 populations of Tribolium castaneum (Coleoptera: Tenebrionidae) collected in Brazil, and the correlation with their resistance and phosphine. There is relationship between toxicity of mustard oil and respiratory rate; we were seeking evidence that would be determinant of susceptibility to mustard oil. Additionally, evaluated the toxicity of mustard oil to immature stages of T. castaneum and was investigated of respiratory rate and body mass of insects, and relationship between respiratory rate and oil in the toxicity study. The mustard oil, with 90% of the volatile component ITCA was diluted in vegetable oil from soybeans, in the proportion of 0.5:9.5v/v, to get on oily solution 4.5% of ITCA. The concentrations were used to assess the adult and immature stages ranged from 2.25 to 5.62 μL L-1. Results of mortality were used to generate the concentration-response curves. LC50 and LC95 were estimated too and their used to calculate reasons of toxicity (RT). Patterns of instantaneous rate of growth instantaneous (ri), respiratory rate (CO2 production) and body mass were assessed to each adult. Last two parameters were used to immature stages evaluation. Nonresistance was showed in all populations of T. castaneum to mustard oil, and no cross-resistance between phosphine and mustard oil was showed too. We observed different reproductive patterns, respiratory and body mass among adult populations. However, no relationship was found between these variables and toxicity of mustard oil. The essential oil of mustard showed toxicity to all immature stages of T. castaneum evaluated. The toxicity data also indicated difference remarkable in susceptibility among stages of development in insect populations evaluated. In insect stages, eggs and young larvae were more susceptibility and more tolerant, respectively. The respiratory rate was influenced by stage of development of insects and their body mass. However, no relationship was observed between respiratory rate of insects and toxicity of mustard oil. All populations not showed any resistance to mustard oil and cross-resistance between mustard oil and phosphine that was toxic to all stages of development of insects. Wherefore, may be possible mustard oil will become an important alternative fumigant and is use in management programs of resistance to phosphine. / Neste trabalho foi estudada a toxicidade do óleo de mostarda para 18 populações de Tribolium castaneum (Coleoptera: Tenebrionidae) coletadas no Brasil e a possível correlação com resistência à fosfina. Verificaram-se a relação da toxicidade do óleo de mostarda e a taxa respiratória buscando-se evidenciar se esta última seria determinante de susceptibilidade ao óleo de mostarda. Adicionalmente, avaliou-se o efeito tóxico do óleo de mostarda para as fases imaturas de T. castaneum e foi averiguada a massa corpórea e a taxa respiratória dos insetos, bem como a relação da taxa respiratória com a toxicidade ao óleo em estudo. O óleo de mostarda, com 90% do componente volátil ITCA, foi diluído em óleo vegetal de soja, na proporção de 0,5:9,5 v/v, para obter solução oleosa de 4,5% de ITCA. As concentrações utilizadas para avaliar as populações adultas e fases imaturas do inseto variaram entre 2,25 a 5,62 μL L-1. Os resultados de mortalidade obtidos foram utilizados para gerar as curvas de concentração-resposta, e as CL50 e CL95 foram estimadas e usadas para calcular as respectivas razões de toxicidade (RT). Os padrões de taxa instantânea de crescimento instantâneo (ri), taxa respiratória (produção de CO2) e massa corpórea foram avaliados para cada população adulta, além de estes dois últimos parâmetro terem sido avaliados para as fases imaturas. Nenhuma das populações estudadas apresentou resistência ao óleo de mostarda e não houve resistência cruzada entre o óleo de mostarda e a fosfina. Foram observados diferentes padrões reprodutivos, respiratórios e de massa corpórea entre as populações adultas. Porém, não houve relação destas variáveis e a toxicidade do óleo de mostarda. O óleo essencial de mostarda se apresentou tóxico para todas as fases imaturas de T. castaneum avaliadas. Os dados de toxicidade indicaram também uma notável diferença na susceptibilidade entre os estágios de desenvolvimento do inseto nas populações avaliadas, tendo os ovos sidos mais susceptíveis e as larvas jovens mais tolerantes. A taxa respiratória foi influenciada pelo estágio de desenvolvimento do inseto e por sua massa corpórea. No entanto, não foi observada relação entre as taxas respiratórias dos insetos e a toxicidade ao óleo de mostarda. Como nenhuma população apresentou resistência ao óleo de mostarda e resistência cruzada entre óleo de mostarda e à fosfina, e o mesmo foi tóxico para todas as fases de desenvolvimento do inseto, é possível que o óleo de mostarda se torne um importante fumigante alternativo e seja usado nos programas de manejo de resistência à fosfina.

The event TC1507 maize with cry1F gene from the bacterium Bacillus thuringiensis Berliner (Bt) was approved for commercial release in Brazil in 2008. The evolution of pest resistance to Bt plants has been a great concern to preserve the lifetime of this technology. Therefore, in this study we assess the risk of evolution of resistance to Cry1F protein in Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) populations from major maize-growing regions in Brazil. The baseline susceptibility to Cry1F was detemined with diet overlay bioassay for susceptible reference population and four field populations of S. frugiperda. Then, we monitored 43 populations of S. frugiperda sampled in nine different States of Brazil during 2010/2011, 2011/2012 and 2012/2013 crop seasons. Only 4-fold variation in susceptibility to Cry1F was detected among S. frugiperda from field populations in the baseline susceptibility study. Diagnostic concentration of 2,000 ng cm-2 was defined for monitoring the susceptibility to Cry1F in S. frugiperda populations. Survival at 2,000 ng cm-2 of Cry1F protein increased significantly throughout crop seasons in populations from São Paulo, Santa Catarina, Rio Grande do Sul, Bahia, Mato Grosso, Goiás, Mato Grosso do Sul, and Paraná, but not in Minas Gerais. We also sampled a population of S. frugiperda in TC1507 field failures in Bahia in October, 2011. This population was selected in laboratory with Cry1F protein up to 20,000 ng cm-2 and the resistance ratio of the selected resistant population (BA25R) was > 5,000-fold. This resistant population was able to survive in Cry1F maize from neonate till pupa and produce normal adult. The inheritance of S. frugiperda resistance to Cry1F protein was autosomal. To test the functional dominance, neonate larvae obtained from the cross of resistant and susceptible populations were tested in leaf bioassay, and around 8% of heterozygotes were able to survive and complete the larval development and produce normal adults on TC1507 leaves while susceptible larvae could not survive for up to five days after infestation. Dominance was estimated to be 0.15 ± 0.09, suggesting that resistance to Cry1F in TC1507 maize was incompletely recessive. We also conducted resistance selection studies in other seven S. frugiperda populations from six different Brazilian states to test whether the resistance alleles were at same locus or not. The F1 larvae obtained from the cross between resistant population (BA25R) and each of the seven selected resistant populations were able to survive at 2,000 ng cm-2 of Cry1F protein in diet bioassay, and therefore they shared the same locus of resistance to Cry1F protein. We estimated the frequency of resistance allele to Cry1F protein in populations of S. frugiperda of main crop season 2011/2012 from five states. We stablished 517 isofemale lines using F2 screen method. The total frequency of Cry1F resistance allele in Brazil was 0.088 with 95% confidence interval between 0.077 and 0.100. Based on results obtained in this study, the risk of resistance evolution to Cry1F protein by S. frugiperda is high in Brazil. / O evento de milho TC1507 com gene cry1F da bactéria Bacillus thuringiensis Berliner foi aprovado comercialmente no Brasil em 2008. A evolução da resistência de pragas a plantas Bt tem sido uma grande preocupação na preservação desta tecnologia. Portanto, neste estudo foi avaliado o risco de evolução da resistência à proteína Cry1F em populações de Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) das principais regiões de cultivo de milho no Brasil. A linha-básica de suscetibilidade à proteina Cry1F foi determinada em bioensaio de aplicação superfícial na dieta para a população suscetível de referência e quatro populações de campo de S. frugiperda. Posteriormente, a suscetibilidade a Cry1F foi monitorada em 43 populações de S. frugiperda coletadas em nove Estados do Brasil nas safras agrícolas de 2010/2011, 2011/2012 e 2012/2013. A variação na suscetibilidade foi de apenas quatro vezes para Cry1F entre as populações de campo na linha-básica de suscetibilidade. A concentração diagnóstica de 2.000 ng cm-2 de proteína Cry1F foi definida para o monitoramento da suscetibilidade. A sobrevivência em 2.000 ng cm-2 de proteína Cry1F aumentou significativamente no decorrer das safras em populações de São Paulo, Santa Catarina, Rio Grande do Sul, Bahia, Mato Grosso, Goiás, Mato Grosso do Sul e Paraná, mas não em Minas Gerais. Além disso, uma população de S. frugiperda foi coletada em milho TC1507 com falha de controle na Bahia em outubro de 2011. Esta população foi selecionada no laboratório com a proteína Cry1F até 20.000 ng cm-2, obtendo-se uma população resistente (BA25R) com razão de resistência >5000 vezes. Esta população resistente foi capaz de sobreviver no milho TC1507 desde larva neonata até a fase de pupa e com emergência de adultos normais. O padrão de herança da resistência de S. frugiperda a Cry1F foi autossômica. Para testar a dominância funcional, as larvas neonatas do cruzamento entre a população resistente e suscetível foram testadas em folhas do evento TC1507 e cerca de 8% dos heterozigotos foram capazes de sobreviver, completar o desenvolvimento e produzir adultos normais, enquanto as larvas da linhagem suscetível não sobreviveram por mais de cinco dias após a infestação. A dominância foi estimada em 0,15 ± 0,09; portanto, a resistência à proteína Cry1F no milho TC1507 foi incompletamente recessiva. A resistência foi selecionada para outras sete populações de seis Estados brasileiros para testar se os alelos de resistência estavam no mesmo locus. As larvas F1 obtidas do cruzamento entre a população resistente (BA25R) e cada uma das sete populações selecionadas sobreviveram na concentração de 2,000 ng cm-2 de proteína Cry1F e, portanto, essas populações compartilharam o mesmo locus de resistência à proteína Cry1F. A freqüência do alelo resistente à proteína Cry1F foi estimada em populações de S. frugiperda coletadas em cinco Estados na safra 2011/2012. Foram estabelecidas 517 isolinhas utilizando o método de \"F2 screen\". A freqüência total do alelo de resistência à proteína Cry1F no Brasil foi de 0,088, com intervalo de confiança de 95% entre 0,077 e 0,100. Com base nos resultados, o risco de evolução da resistência à proteína Cry1F por S. frugiperda é elevada no Brasil.

Helicoverpa armigera (Hübner) was officially reported in Brazil in 2013. This species is closely related to Helicoverpa zea (Boddie) and has caused significant crop damage in Brazil. The use of genetically modified crops expressing insecticidal protein from Bacillus thuringiensis (Berliner) has been one of the control tactics for managing these pests. Genetically modified maize expressing Vip3Aa20 was approved to commercial use in Brazil in 2009. Understanding the genetic diversity and the susceptibility to B. thuringiensis proteins in H. armigera and H. zea populations in Brazil are crucial for establishing Insect Resistance Management (IRM) programs in Brazil. Therefore, the objectives of this study were: (a) to infer demographic parameters and genetic structure of H. armigera and H. zea Brazil; (b) to assess the intra and interspecific gene flow and genetic diversity of H. armigera and H. zea; and (c) to evaluate the susceptibility to Vip3Aa20 protein in H. armigera and H. zea populations of Brazil. A phylogeographic analysis of field H. armigera and H. zea populations was performed using a partial sequence data from the cytochrome c oxidase I (COI) gene. H. armigera individuals were most prevalent on dicotyledonous hosts and H. zea individuals were most prevalent on maize crops. Both species showed signs of demographic expansion and no genetic structure. High genetic diversity and wide distribution were observed for H. armigera. A joint analysis indicated the presence of Chinese, Indian, and European lineages within the Brazilian populations of H. armigera. In the cross-species amplification study, seven microsatellite loci were amplified; and showed a potential hybrid offspring in natural conditions. Interespecific analyses using the same microsatellite loci with Brazilian H. armigera and H. zea in compare to the USA H. zea were also conducted. When analyses were performed within each species, 10 microsatellites were used for H. armigera, and eight for H. zea. We detected high intraspecific gene flow in populations of H. armigera and H. zea from Brazil and H. zea from the USA. Genetic diversity was similar for both species. However, H. armigera was more similar to H. zea from Brazil than H. zea from the USA and some putative hybrid individuals were found in Brazilian populations.Tthere was low gene flow between Brazilian and USA H. zea. The baseline susceptibility to Vip3Aa20 resulted in low interpopulation variation for H. zea (3-fold) and for H. armigera (5-fold), based on LC50. H. armigera was more tolerant to Vip3Aa20 than H. zea (≈ 40 to 75-fold, based on CL50). The diagnostic concentration for susceptibility monitoring, based on CL99, was fairly high (6,400 ng Vip3Aa20/cm2) for H. zea and not validated for H. armigera due to the high amount of protein needed for bioassays. Implementing IRM strategies to Vip3Aa20 in H. armigera and H. zea will be of a great challenge in Brazil, mainly due to the low susceptibility to Vip3Aa20 and high genetic diversity and gene flow in both species, besides a potential of hybrid individuals between H. armigera and H. zea under field conditions. / Helicoverpa armigera (Hübner) foi oficialmente reportada no Brasil em 2013. Esta espécie é estreitamente relacionada a Helicoverpa zea (Boddie) e tem causado danos significativos nas culturas no Brasil. O uso de plantas geneticamente modificadas, que expressam proteínas inseticidas de Bacillus thuringiensis (Berliner), tem sido uma das táticas de controle para o manejo dessas pragas. O milho geneticamente modificado que expressa Vip3Aa20 foi aprovado para comercialização no Brasil em 2009. O entendimento da diversidade genética e da suscetibilidade às proteínas de B. thuringiensis em populações de H. armigera e H. zea no Brasil são cruciais para o estabelecimento de programas de Manejo da Resistência de Insetos (MRI). Assim, os objetivos desse estudo foram: (a) inferir parâmetros demográficos e estrutura genética de H. armigera e H. zea no Brasil; (b) avaliar o fluxo gênico intra e interespecífico e a diversidade genética em H. armigera e H. zea; e (c) aferir a suscetibilidade de populações brasileiras de H. armigera e H. zea a proteína Vip3Aa20. Uma análise filogeográfica de populações de campo de H. armigera e H. zea foi realizada com o uso de sequências do gene citocromo c oxidase I (COI). Indivíduos de H. armigera foram mais prevalentes em dicotiledôneas e H. zea na cultura do milho. Ambas as espécies mostraram sinais de expansão demográfica e ausência de estrutura genética. Alta diversidade genética e ampla distribuição foram observadas em H. armigera. Análises conjuntas indicaram a presença de linhagens da China, Índia e Europa em populações brasileiras de H. armigera. A partir de um estudo de amplificação cruzada de microssatélites, sete locos amplificaram em ambas as espécies e evidenciaram a possibilidade de hibridização no campo. Estes mesmos locos foram usados para análises interespecíficas de H. armigera e H. zea do Brasil em comparação a H. zea dos EUA. Nas análises para cada espécie, 10 microssatélites foram usados para H. armigera e oito para H. zea. Alto fluxo gênico intraespecífico foi detectado em populações de H. armigera e H. zea. A diversidade genética foi similar em ambas as espécies. H. armigera foi mais similar a H. zea do Brasil que dos EUA e possíveis híbridos foram encontrados nas populações brasileiras. Houve um baixo fluxo gênico entre populações brasileiras e americanas de H. zea. A linha-básica de suscetibilidade a Vip3Aa20 resultou numa variação interpopulacional baixa em H. zea (3 vezes) e em H. armigera (5 vezes), baseada na CL50. H. armigera foi mais tolerante a Vip3Aa20 que H. zea (≈ 40 to 75 vezes, baseado na CL50). A concentração diagnóstica, baseada na CL99, foi bastante alta (6.400 ng Vip3Aa20/cm2) para H. zea e não validada para H. armigera devido à alta quantidade de proteína necessária para os bioensaios. A implementação de estratégias de MRI a Vip3Aa20 em H. armigera e H. zea serão um grande desafio no Brasil, principalmente devido à baixa suscetibilidade a Vip3Aa20 e alta diversidade genética e fluxo gênico em ambas as espécies, além da possibilidade de indivíduos híbridos entre H. armigera e H. zea nas condições de campo.

Um dos inseticidas mais utilizados para o controle do psilídeo Diaphorina citri (Hemiptera: Liviidae) em pomares de citros no Brasil tem sido o neonicotinoide imidacloprid. Para subsidiar um programa de Manejo da Resistência de D. citri a imidacloprid foram realizados estudos de monitoramento da suscetibilidade a inseticidas em populações de D. citri provenientes das principais regiões citrícolas do Estado de São Paulo, interações de imidacloprid com inseticidas e fungicidas, e avaliação da viabilidade de associação de imidacloprid com o parasitoide Tamarixia radiata (Hymenoptera: Eulophidae). Para a caracterização de linhas básicas de suscetibilidade de D. citri aos inseticidas imidacloprid, deltamethrin e dimethoate foram utilizados bioensaios de contato residual. Foram definidas as concentrações diagnósticas de 56 mg de imidacloprid/L água (CL95), 32 mg de deltamethrin/L água (CL90) e 56 mg de dimethoate/L água (CL95) para o monitoramento da suscetibilidade de 25 populações de D. citri entre 2010 e 1012. Não ocorreram diferenças na sobrevivência aos inseticidas testados em populações de psilídeos coletados em pomares de citros com diferentes intensidades de pulverização com inseticidas. A maior sobrevivência de insetos nas concentrações diagnósticas foi observada em 2010, com valores de sobrevivência variando de 4,7% a 24,0% para imidacloprid, de 0,9% a 11,8% para deltamethrin e de 5,2% a 13,0% para dimethoate. Não foram observados aumentos significativos na sobrevivência de D. citri nos monitoramentos realizados em 2011 e 2012. As interações de imidacloprid com deltamethrin ou dimethoate foram testadas com as CL25 dos respectivos inseticidas em bioensaio de contato residual. As interações foram aditivas sobre a mortalidade de adultos em condições de campo e de casa de vegetação. A mistura de imidacloprid com buprofezin e pyriproxyfen sobre ninfas de 3º instar também foi aditiva. A atividade biológica das concentrações campo de imidacloprid (40?L/mL) e buprofezin (375?g/mL) e da mistura dos mesmos mostrou uma degradação da atividade similar para o controle de D. citri em condições de campo e casa de vegetação. A avaliação da persistência da mistura de imidacloprid e pyriproxyfen (avaliado nas concentrações de 6,25?g/mL e 100?g/mL) indicou que pyriproxyfen teve degradação mais rápida que imidacloprid. A mistura de imidacloprid na CL25 para D. citri com a concentração de campo dos fungicidas Benzimidazol (500?g/mL de tiofanato-metilico), estrubilurina (37,5?g /mL de piraclostrobina) e triazol (50?g/mL de difenenoconazol) não afetaram o desempenho de imidacloprid. Houve significativa redução na taxa instantânea de crescimento (ri) de D. citri quando expostas a diferentes idades de resíduos de imidacloprid pulverizado na concentração de 40?g/mL, mesmo sobre resíduos com 56 dias de idade, levando à extinção da população ou em processo de extinção. A exposição a CL5 (0,501?g/mL), CL10 (0,804?g/mL), CL25 (1,995?g/mL) e CL50 (5,213?g/mL) de imidacloprid para D. citri reduziu o crescimento populacional de D. citri, mas não causou sua extinção. Contudo, essas concentrações de imidacloprid afetaram a ri do parasitoide com a CL50 causando sua extinção. / One of the most widely used insecticides for control of Diaphorina citri (Hemiptera: Liviidae) in citrus groves in Brazil has been the neonicotinoid imidacloprid. To implement an Insect Resistance Management program of D. citri to imidacloprid, studies were conducted to monitor the susceptibility to insecticides in D. citri populations collected from main citrus production regions of São Paulo State, to evaluate the interactions of imidacloprid with insecticides and fungicides, and to assess the feasibility of imidacloprid association with the parasitoid Tamarixia radiata (Hymenoptera: Eulophidae). Residual contact bioassays were used to characterize the baseline susceptibility of D. citri to the insecticides imidacloprid, deltamethrin and dimethoate. Diagnostic concentrations of 56 mg of imidacloprid/L water (LC95), 32 mg of deltamethrin/L water (LC90) and 56 mg of dimethoate/L water (LC95) were defined for monitoring the susceptibility in 25 populations of D. citri from 2010 to 2012. There were no differences in survival to the insecticides tested in D. citri populations collected in citrus groves with different regimes of insecticide use. The highest survival of insects at diagnostic concentrations was observed in 2010, with survival values ranging from 4.7% to 24.0% for imidacloprid, from 0.9% to 11.8% for deltamethrin and 5.2% to 13.0% dimethoate. There were no significant increases in survival of D. citri on monitoring conducted in 2011 and 2012. The interactions of imidacloprid with deltamethrin or dimethoate were tested with the LC25 of each insecticide with residual contact bioassays. The interactions of these insecticides were additive on D. citri adult mortality under field or greenhouse conditions. The interactions of imidacloprid with buprofezin and pyriproxyfen were additive on 3rd instar nymphs. The biological activity at field rates of imidacloprid (40?l/mL) and buprofezin (375?g/mL) as well as the mixture of these insecticides showed a similar degradation in the activity to control D. citri under field and greenhouse conditions. The evaluation of the persistence of the mixture of pyriproxyfen and imidacloprid (evaluated at concentrations of 6.25 ?g/mL and 100?g/mL) indicated that pyriproxyfen degradation was faster than imidacloprid. The mixture of LC25 of imidacloprid to D. citri with fungicides field rates of benzimidazole (500?g/mL of thiophanate-methil), strobilurin (37.5 ?g/mL of pyraclostrobin), and triazole (50?g/mL of difenoconazole) did not affect the performance of imidacloprid. A significant reduction in the instantaneous rate of increase (ri) of D. citri was observed when exposed to different residue ages of imidacloprid sprayed at concentration of 40?g/mL, even when exposed to residues of 56-day old, by leading to their extinction or in extinction process. The exposure to CL5 (0.501 ?g/mL), CL10 (0.804 ?g/mL), LC25 (1.995 ?g/mL) and LC50 (5.213 ?g/mL) of imidacloprid to D. citri did not cause their extinction. However, these concentrations of imidacloprid affected the ri of the parasitoid causing their extinction at LC50.

Transgenic plants containing genes from Bacillus thuringiensis have been used as an alternative to chemical insecticides for insect pest control. The vegetative insecticidal proteins (Vip) secreted during the vegetative growth phase of bacteria are considered a second generation of insecticidal proteins since they do not share any structural or sequence homology with previously used crystal proteins (Cry) as well as having a wide insecticidal spectrum. One of the target pests for this protein is the fall armyworm (FAW) (Spodoptera frugiperda), the most important corn pest in South America. Previously it has been controlled by insecticides and maize expressing Cry proteins, but has rapidly evolved resistance to many control practices and remains a top concern for sustainable biotechnology control efforts. Thus, resistance characterization involving mode of action and genetics of resistance can help with Insect Resistance Management strategies, and improve the durability of control. In this dissertation, using two selected FAW population resistant to Vip3Aa20 Bt protein (Vip-R1and Vip-R2) we generated comparative proteomic and transcriptomic data among resistant and susceptible colonies. In the chapter 2, we bring FAW biology/ecology and Brazilian agriculture landscape data to support the high adaptive potential of this pest to genetically modified maize expressing Bt Cry proteins in Brazil. Proteomics studies in the chapter 3 revealed that neither Vip-R1 nor Vip-R2 showed difference between resistant and susceptible colonies either for Vip3Aa20 activation through proteolysis assay nor protein binding to the receptor. Transcriptomic sequencing and RNA-seq analysis in the chapter 4 showed strong evidence of ABC transporter genes associated with resistance as well as genes related to G-protein signaling pathway as downregulated. These results will be discussed in context of providing best management practices for managing FAW resistance to Vip, and extending the durability of Vip technology. / Plantas Transgênicas expressando genes de Bacillus thuringiensis (Bt) tem sido usadas como alternativa ao controle químico para controle de insetos praga. A proteina Vip (Vegetative Insecticide Protein) cuja secreção é realizada durante fase de crescimento da bacteria é considerada como segunda geração de proteinas inseticidas em função desta não apresentar similaridade de sequencias com todas as outras proteinas cristal (Cry), apresentando ainda maior espectro de controle de pragas. Uma das pragas alvo desta proteina é a lagarta-do-cartucho do milho (Spodoptera frugiperda), considerada a mais importante na cultura do milho na América do Sul. Larvas desta espécie foram sempre controladas com inseticidas e mais recentemente, milho expressando proteínas Cry. No entanto, esta praga tem desenvolvido resistência para várias ferramentas de controle, trazendo preocupação para a sustentabilidade das taticas de controle geradas através da biotecnologia. Dessa forma, estudos de caracterização da resistencia envolvendo modo de ação e characteristicas genéticas envolvidas com resistência pode contribuir para melhorar estratégias de Manejo de Resistencia de Insetos (IRM) e aumentar a durabilidade destas tecnologias para o controle. Nesta dissertação, foi gerado dados proteômicos e de transcriptoma comparando uma população de S. frugiperda resistente a Vip3Aa20 com a susceptivel. No capítulo 2, abordamos as características de bio-ecologia da praga associado ao sistema de cultivo suportando o alto potencial adaptativo desta espécie para hibridos de milho expressando proteinas Bt no Brazil. No capitulo 3, estudos de proteômica mostrou que Vip-R1 e Vip-R2 quando comparado com SUS, não demostraram diferenças para ativação da proteina nem ausencia de ligação da proteína com receptor de membrana no intestino do inseto. Dados de transcriptoma descritos no capitulo 5 mostrou forte evidências de que a baixa expressão de genes relacionados ao sistema transportador ABC pode estar associado com resistência bem como genes da via de sinalização das proteínas G. Estes resultados serão discutidos em um contexto para suportar boas praticas de manejo de resistência para lagarta-do-cartucho e assim estender a durabilidade da tecnologia Viptera® no campo.