Genetically modified (GM) crops developed for insect control express cry genes from the bacterium Bacillus thuringiensis (Bt). These genes produce target specific insecticidal proteins that protect the plant against insect pest attacks throughout the growing season. The largest threat to the continued success of these insecticidal GM crops is the potential development of target pest resistance. Models and theories suggested several possible strategies to delay the development of resistance. Of these strategies the high-dose/refuge strategy was selected as the optimal insect resistance management (IRM) option and is currently implemented throughout the world. The high-dose/refuge strategy comprises planting Bt maize plants that produce high doses of the toxin and non-Bt plants (refugia) in close proximity to one another. The theory behind this strategy is that the high dose of toxin kills nearly all the individuals of the target pest while the refuge area sustains susceptible pest individuals that survive on the crop and mate with survivors on the Bt crop. Recent reports of resistance development to Bt crops has raised questions about the refuge concept. In the cases where resistance has developed it was largely ascribed to non- compliance to the prescribed refuge requirements or non-functionality of the refuge approach. The Bt crops used throughout the world were developed in North America against the insect pests that occur there. Since there are differences in the lifecycles and behaviour of insect species targeted by Bt crops the refuge areas also needs to be specified for different target pests. For example, the currently used IRM strategies do not differentiate between polyphagous and monophagous pests and also do not take into account differences that exist in biology and behaviour of different pest species. These IRM strategies have also been developed mainly with large scale commercial farming systems in mind and do not take into account farming systems in developing countries. Current IRM strategies need to be revised and adapted for use by small-scale African farmers. / Thesis (MSc (Environmental Sciences))--North-West University, Potchefstroom Campus, 2012.

Genetically modified (GM) crops developed for insect control express cry genes from the bacterium Bacillus thuringiensis (Bt). These genes produce target specific insecticidal proteins that protect the plant against insect pest attacks throughout the growing season. The largest threat to the continued success of these insecticidal GM crops is the potential development of target pest resistance. Models and theories suggested several possible strategies to delay the development of resistance. Of these strategies the high-dose/refuge strategy was selected as the optimal insect resistance management (IRM) option and is currently implemented throughout the world. The high-dose/refuge strategy comprises planting Bt maize plants that produce high doses of the toxin and non-Bt plants (refugia) in close proximity to one another. The theory behind this strategy is that the high dose of toxin kills nearly all the individuals of the target pest while the refuge area sustains susceptible pest individuals that survive on the crop and mate with survivors on the Bt crop. Recent reports of resistance development to Bt crops has raised questions about the refuge concept. In the cases where resistance has developed it was largely ascribed to non- compliance to the prescribed refuge requirements or non-functionality of the refuge approach. The Bt crops used throughout the world were developed in North America against the insect pests that occur there. Since there are differences in the lifecycles and behaviour of insect species targeted by Bt crops the refuge areas also needs to be specified for different target pests. For example, the currently used IRM strategies do not differentiate between polyphagous and monophagous pests and also do not take into account differences that exist in biology and behaviour of different pest species. These IRM strategies have also been developed mainly with large scale commercial farming systems in mind and do not take into account farming systems in developing countries. Current IRM strategies need to be revised and adapted for use by small-scale African farmers. / Thesis (MSc (Environmental Sciences))--North-West University, Potchefstroom Campus, 2012.

Os reguladores de crescimento de insetos têm sido um dos mais importantes grupos de inseticidas recomendados para o controle de Helicoverpa armigera (Hübner) e Spodoptera frugiperda (J. E. Smith) no Brasil, que são consideradas pragas-chave de vários sistemas de produção agrícola. Para implementar programas de manejo da resistência de insetos, o presente trabalho teve como objetivo caracterizar a suscetibilidade a inseticidas reguladores de crescimento de insetos em populações de H. armigera e S. frugiperda do Brasil. A caracterização das linhas-básica de suscetibilidade de H. armigera a lufenuron e methoxifenozide e de S. frugiperda a methoxifenozide foi realizada com bioensaio de tratamento superficial da dieta artificial com inseticida, utilizando-se lagartas de 3º instar. Foram verificadas baixa variabilidade na suscetibilidade de H. armigera a lufenuron, com DL50 variando de 0,30 a 1,02 &mu;g de i.a./cm2 de dieta, e a methoxifenozide, com DL50 de 2,61 a 8,02 &mu;g de i.a./cm2 de dieta, em populações coletadas em diferentes regiões agrícolas na safra 2013/2014. As doses diagnósticas, baseadas na DL99, foram de 6,36 &mu;g de i.a/cm2 de dieta para lufenuron e 31,10 &mu;g de i.a/cm2 de dieta para methoxifenozide. Foram observadas variações geográfica e temporal na suscetibilidade a lufenuron e methoxifenozide em populações de H. armigera coletadas nas safras de 2013/2014 a 2016/2017; contudo, não foi possível isolar linhagens de H. armigera resistentes a estes inseticidas, mediante o uso de técnicas de \"F2 screen\" e seleção massal. Uma baixa variabilidade na suscetibilidade de S. frugiperda a methoxifenozide foi observada para as populações coletadas na segunda safra de 2016, com DL50 variando de 0,5 a 2,1 &mu;g de i.a/cm2 de dieta. A dose diagnóstica (DL99) para monitoramento da suscetibilidade a methoxifenozide em populações de S. frugiperda foi de 6 &mu;g de i.a/cm2 de dieta. Na 2ª safra de 2016, a sobrevivência das populações de S. frugiperda avaliadas foram baixas, com valores inferiores a 10% na dose diagnóstica. Por outro lado, na 1ª safra de 2017, houve aumento na sobrevivência das populações testadas, atingindo valores de até 62%. A linhagem de S. frugiperda resistente a methoxifenozide selecionada em condições de laboratório apresentou uma baixa razão de resistência (&asymp;5 vezes). Os resultados da presente pesquisa confirmaram a alta suscetibilidade de H. armigera a lufenuron e methoxifenozide e de S. frugiperda a methoxyfenozide. As informações obtidas no presente estudo servirão para a implementação de programas proativos de manejo da resistência a esses inseticidas. / Insect growth regulators have been one of the most important group of insecticides recommended for controlling Helicoverpa armigera (Hübner) and Spodoptera frugiperda (J. E. Smith) in Brazil which are considered key pests of several crop production systems. To implement insect resistance management programs, the objective of this research was to characterize the susceptibility to insect growth regulators in H. armigera and S. frugiperda populations from Brazil. Baseline susceptibilities of H. armigera to lufenuron and methoxifenozide and S. frugiperda to methoxifenozide were conducted with artificial diet overlay bioassays using 3rd instar larvae. There was low variability in the susceptibility of H. armigera to lufenuron, with LD50 ranging from 0.30 to 1.02 &mu;g of a.i./cm2 of diet, and to methoxifenozide, with LD50 of 2.61 to 8.02 &mu;g of a.i./cm2 of diet across populations collected in different agricultural regions in 2013/2014 growing season. The diagnostic doses, based on DL99, were 6.36 &mu;g of a.i./cm2 of diet for lufenuron and 31.10 &mu;g of a.i./cm2 of diet for methoxifenozide. Geographic and temporal variations in susceptibility to lufenuron and methoxifenozide were observed in populations of H. armigera collected from 2013/2014 to 2016/2017 growing seasons; however, it was not possible to isolate resistant strains to these insecticides using F2 screen and massal selection approaches. There was also a low variability in the susceptibility of S. frugiperda to methoxifenozide across populations collected in the 2nd crop season in 2016, with LD50 ranging from 0.5 to 2.1 &mu;g of a.i./cm2 of diet. The diagnostic dose (DL99) for monitoring the susceptibility to methoxifenozide in S. frugiperda populations was 6 &mu;g of a.i./cm2 of diet. In the 2nd crop season of 2016, the survival at diagnostic dose of S. frugiperda populations evaluated was low (< 10%). On the other hand, in the 1st crop season of 2017, there was a significant increase in the survival across the populations tested, with values reaching up to 62% at diagnostic dose. The laboratory-selected resistant strain of S. frugiperda to methoxifenozide showed a low resistance ratio (&asymp;5 times). We confirmed the high susceptibility of H. armigera to lufenuron and methoxifenozide and S. frugiperda to methoxifenozide in Brazil. The information collected in this study will be important for implementing a proactive resistance management programs to these insecticides.

Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) é uma das pragas mais importantes da cultura do milho no Brasil. Vários casos de resistência de S. frugiperda a inseticidas de grupos químicos distintos já foram documentados. A busca contínua de alternativas para o controle de S. frugiperda tem possibilitado o desenvolvimento de novas tecnologias como plantas de milho geneticamente modificadas, e até mesmo a introdução de inseticidas que aliam segurança ambiental e alta atividade inseticida, como o recente grupo das diamidas. Estudos de caracterização e monitoramento da suscetibilidade de S. frugiperda são fundamentais para a implementação de programas de Manejo da Resistência de Insetos (MRI) no Brasil. Com o intuito de se prolongar a vida útil das diamidas, os objetivos deste trabalho foram: (a) caracterizar a suscetibilidade a diamidas em populações de S. frugiperda nas principais regiões produtoras de milho no Brasil na safra 2011/12; (b) monitorar a suscetibilidade de populações de S. frugiperda a chlorantraniliprole e flubendiamide coletadas na cultura do milho em oito estados do Brasil nas safras 2011/12, 2012/13 e 2013/14; (c) estimar a frequência inicial do alelo de resistência a chlorantraniliprole em populações de S. frugiperda. O método de bioensaio para a caracterização da suscetibilidade de populações de S. frugiperda a chlorantraniliprole e flubendiamide foi o de aplicação superficial do inseticida sobre a dieta. As linhas-básicas de suscetibilidade foram definidas para uma população suscetível de referência e cinco populações de campo de S. frugiperda. Posteriormente, foram definidas concentrações diagnósticas para o monitoramento da suscetibilidade para ambos inseticidas em populações de S. frugiperda. As CLs50 estimadas para as populações de S. frugiperda avaliadas variaram de 1,15 a 2,55 ?g de chlorantraniliprole/mL de água [I.A. (ppm)] (variação de 1,4 vezes), e de 1,75 a 4,17 ?g de flubendiamide/mL de água [I.A. (ppm)] (variação de 2,4 vezes). As concentrações diagnósticas de 10 e 32 ?g de chlorantraniliprole/mL e de 100 e 180?g de flubendiamide/mL foram definidas para o monitoramento da resistência. As populações de S. frugiperda apresentaram alta suscetibilidade nas concentrações diagnósticas de chlorantraniliprole e flubendiamide na safra 2011/12. No entanto, foram observadas variações na sobrevivência de 0 a 12,7% para chlorantraniliprole e de 1 a 6% para flubendiamide de acordo com a safra agrícola e localidade. A frequência do alelo resistente a chlorantraniliprole em S. frugiperda estimado pelo método de \"F2 Screen\" foi baixa para a safra 2011/12 (<0,0033). No entanto, aumento significativo na frequência do alelo resistente foi observado nas safras 2012/13 [0,0134 (0,0082 - 0,0198)] e 2013/14 [0,0176 (0,0084 - 0,0277)] em populações testadas, indicando alto risco de evolução da resistência a chlorantraniliprole no Brasil. / Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) is one of the most important maize pests in Brazil. Several cases of S. frugiperda resistance to insecticides of different chemical class have been documented. The continuous search for alternatives to control S. frugiperda has enabled the development of new technologies such as genetically modified corn plants, and even the introduction of insecticides that combine environmental safety and high insecticidal activity, such as the recent class of diamides. Baseline studies and monitoring the susceptibility of S. frugiperda to insecticides are fundamental to the implementation of Insect Resistance Management (IRM) programs in Brazil. In order to prolong the lifetime of diamides, the objectives of this work were: (a) characterize the susceptibility to diamides in populations of S. frugiperda collected from major corn-producing regions in Brazil in 2011/12 season; (b) monitor the susceptibility of S. frugiperda populations to chlorantraniliprole and flubendiamide collected in maize in eight states of Brazil in the 2011/12, 2012/13 and 2013/14 growing seasons; (c) estimate the initial frequency of the allele for resistance to chlorantraniliprole in S. frugiperda populations. The baseline susceptibility of S. frugiperda populations to chlorantraniliprole and flubendiamide was determined using the diet surface treatment bioassays. Baselines were defined for a susceptible population and five field populations of S. frugiperda. Subsequently, diagnostic concentrations for monitoring susceptibility to both insecticides were defined. LCs50 estimated for populations of S. frugiperda ranged from 1.15 to 2.55 mg of chlorantraniliprole / mL of water [IA (ppm)] (1.4-fold variation) and 1.75 to 4.17 mg of flubendiamide / ml water [IA (ppm)] (2.4-fold variation). The diagnostic concentrations of 10 and 32 mg of chlorantraniliprole / mL and 100 and 180?g of flubendiamide / mL were defined for the resistance monitoring. The populations of S. frugiperda showed high susceptibility to chlorantraniliprole and flubendiamide in 2011/12 growing season at diagnostic concentrations. However, variations in survival from 0 to 12.7% for chlorantraniliprole and 1 to 6% for flubendiamide were observed based on growing season and location. The frequency of the resistant allele to chlorantraniliprole in S. frugiperda estimated by using \"F2 Screen\" method was low during 2011/12 growing season (<0.0033). However, significant increase in the frequency of the resistant allele was observed in 2012/13 [0.0134 (0.0082 to 0.0198)] and 2013-14 [0.0176 (0.0084 to 0.0277)] growing seasons, indicating a high risk of resistance evolution to chlorantraniliprole in Brazil.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / O uso de inseticidas tem sido a principal estratÃgia de controle da mosca-branca, Bemisia tabaci (Gennadius). O uso intensivo desses produtos tem levado ao aparecimento de problemas de resistÃncia da mosca-branca aos mesmos em todo o mundo. Devido à carÃncia de estudos nessa Ãrea no Brasil, os objetivos desta pesquisa foram: validar uma tÃcnica de bioensaio para a caracterizaÃÃo de linhas-bÃsicas de suscetibilidade de B. tabaci a inseticidas e verificar a variabilidade genÃtica de populaÃÃes de B. tabaci quanto à suscetibilidade a alguns inseticidas no Brasil. A tÃcnica de bioensaio testada foi uma do tipo contato residual mediante o uso de discos foliares de feijÃo-de-porco como substrato. A influÃncia de plantas de algodÃo e soja sobre a suscetibilidade da criaÃÃo de B. tabaci foi tambÃm avaliada para a definiÃÃo dos procedimentos de bioensaio. Os inseticidas usados na pesquisa foram acetamiprido, imidacloprido, tiametoxam, clorpirifÃs, endosulfan e piridabem. Quatro populaÃÃes de mosca-branca foram testadas em relaÃÃo a uma populaÃÃo suscetÃvel de referÃncia (SusIAC), sendo duas oriundas do Estado de GoiÃs (GO-1 e GO-2) e outras duas do Estado da Bahia (BA-1 e BA-2). Os discos foram tratados por imersÃo em soluÃÃo inseticida e, posteriormente, foram colocados sobre uma camada de soluÃÃo Ãgar-Ãgua no fundo de tubo de vidro. Insetos adultos nÃo separados por sexo e nem por idade foram transferidos para o tubo contendo o disco tratado. As avaliaÃÃes foram realizadas apÃs 24 h da infestaÃÃo de mosca-branca para o endosulfan e 48 h para os demais produtos. As caracterizaÃÃes das linhas-bÃsicas de suscetibilidade de B. tabaci a inseticidas testados foram mais consistentes quando esse inseto foi criado em plantas de algodÃo ao invÃs de soja. Foram detectadas diferenÃas significativas quanto à suscetibilidade de mosca-branca aos inseticidas. A populaÃÃo GO-2 foi significativamente menos suscetÃvel aos inseticidas testados do que a SusIAC, principalmente em relaÃÃo aos neonicotinÃides (acetamiprido, imidacloprido, tiametoxam). A situaÃÃo mais crÃtica de resistÃncia de mosca-branca ocorreu com tiametoxam, seguida pelo imidacloprido. / The use of pesticides has been the major strategy to control the whitefly, Bemisia tabaci (Gennadius). The intensive use of these products has resulted in the development of whitefly resistance all around the world. Because of lack of studies in this subject in Brazil, the objectives of this research were: validate a bioassay technique to characterize the baseline susceptibility and evaluate the genetic variability of B. tabaci populations to some pesticides in Brazil. A residual contact bioassay by using foliar discs of Canavalia ensiformis L.. The effect of cotton and soybean plants on susceptibility of the rearing B. tabaci to acetamiprid, imidacloprid, thiamethoxan, chlorpyrifos, endosulfan and pyridaben was evaluated. Four whitefly populations, two from the GoiÃs state (GO-1and GO-2) e two from Bahia state (BA-1 and BA-2), were tested against a susceptible reference one (SusIAC). The foliar discs were treated by immersion on the chemical solutions and; then, they were transferred onto an agar-water solution in the bottom of a glass vial. Adult insect of unknown age and sex were transferred to the vials with treated foliar discs. Evaluations were performed after 24 h for endosulfan and 48 h for the other chemicals. The characterization of the baseline susceptibility of B. tabaci to the tested pesticides was more consistent when whiteflies were reared on cotton than on soybean plants. Significant differences in the susceptibility to pesticides were detected among B. tabaci populations. The population GO-2 was significantly less susceptible to tested pesticides than SusIAC, mainly to neonicotinoids. The most critical whitefly resistance situation was detected to thiamethoxan, followed by imidacloprid.

Metaflumizone é um novo inseticida, pertencente ao novo grupo químico semicarbazone, com excelente atividade no controle de várias espécies da Ordem Lepidoptera. O produto atua no sistema nervoso dos insetos bloqueando os canais de sódio sem a necessidade de ativação metabólica, ou seja, a molécula é tóxica em sua forma original. O mecanismo de ação de metaflumizone é distinto dos inseticidas piretróides que atuam como moduladores de canais de sódio. Para conhecer a atividade de metaflumizone sobre Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) e estabelecer estratégias proativas de manejo da resistência para preservar a vida útil desse produto, os principais objetivos da dissertação foram: (a) estabelecer a linha-básica de suscetibilidade a metaflumizone em populações de S. frugiperda coletadas na cultura do milho em diferentes regiões do Brasil; (b) definir concentrações diagnósticas (CL95 e CL99) para o monitoramento da suscetibilidade das populações de S. frugiperda; (c) verificar a possibilidade de resistência cruzada entre metaflumizone e lambda-cyhalothrin; e (d) verificar a eficácia agronômica de metaflumizone no controle de S. frugiperda em condições de campo. O método de bioensaio adotado foi o de tratamento superficial da dieta artificial com inseticidas, utilizando-se lagartas de 3° ínstar. Para o monitoramento da suscetibilidade das populações de S. frugiperda a metaflumizone, foram definidas as concentrações diagnósticas de 32 e 100 µg de metaflumizone/mL de água destilada (ppm). Para as duas concentrações diagnósticas foram encontradas diferenças significativas na suscetibilidade das populações testadas, com sobrevivências de 5,3 a 16,73% na concentração diagnóstica de 32 ppm e de 0,42 a 10,37% na concentração de 100 ppm. Para verificar a presença de resistência cruzada entre metaflumizone e lambda-cyhalothrin, foi realizada a caracterização da curva de concentração-resposta a metaflumizone em uma população de S. frugiperda resistente (R) a esse inseticida e comparada com a resposta obtida com a população suscetível de referência (S), observando-se ausência de resistência cruzada. A eficácia agronômica de metaflumizone em condições de campo foi verificada por meio de 2 ensaios de campo na cultura de milho com infestações de S. frugiperda com alta freqüência de resistência a inseticidas piretróides (40%), realizando-se duas aplicações de inseticidas, espaçadas em sete dias. Os tratamentos foram: 1-testemunha; 2-metaflumizone 200 g I.A./ha, 3-metaflumizone 240 g I.A./ha; 4-indoxacarb 75 g I.A./ha; e 5-lambda-cyhalothrin 7,5 g I.A./ha. Os menores níveis de desfolha, aos 7 dias após a segunda aplicação de inseticida, foram obtidos com os tratamentos de indoxacarb a 75 g I.A./ha e metaflumizone a 240 g I.A./ha, comprovando a eficácia no controle de S. frugiperda. Portanto, metaflumizone pode ser utilizado como uma alternativa para o manejo da resistência de S. frugiperda a inseticidas. / Metaflumizone is a new insecticide, belonging to the new chemical group semicarbazone, with excellent activity against many species of Lepidoptera Order. The product acts in the nervous system of insects blocking the sodium channels without metabolic activation, in other words, the molecule is toxic on its original form. The mechanism of action of metaflumizone is distinguished to the pyrethroids that act as sodium channel modulators. To know the activity of metaflumizone against Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) and to establish proactive strategies of resistance management to preserve the lifetime of that product, the main objectives of this work were: (a) to establish the baseline susceptibility of metaflumizone in populations of S. frugiperda collected in maize crop in different regions of Brazil; (b) to define diagnostic concentrations (LC95 e LC99) for the susceptibility monitoring of S. frugiperda populations; (c) to verify the possibility of cross-resistance between metaflumizone and lambda-cyhalothrin; and (d) to verify the agronomic efficacy of metaflumizone in the control of S. frugiperda under field conditions. The bioassay method was the surface treatment of an artificial diet with pesticides by using 3rd instar larvae. The diagnostic concentrations of 32 e 100 µg of metaflumizone/mL of distilled water (ppm) were defined for the susceptibility monitoring of S. frugiperda populations to metaflumizone. Significant differences in susceptibility to metaflumizone were found for the two diagnostic concentrations in the populations, with survival percentage from 5.3 to 16.73% in the concentration of 32 ppm and from 0.42 to 10.37% in the concentration of 100 ppm. To verify the cross-resistance between metaflumizone and lambda-cyhalothrin, the characterization of dose-mortality curve to metaflumizone was done in a lambda-cyhalothrin-resistant population of S. frugiperda (R) and the results were compared to the response of the susceptible population (S). The results suggested no existence of cross-resistance. The agronomic efficacy of metaflumizone under field conditions was verified in 2 field trials in maize crop infested with S. frugiperda at high level of pyrethroids resistance frequency (40%), with two applications of insecticides, at seven days interval. The treatments were: 1-untreated; 2-metaflumizone 200 g A.I./ha, 3-metaflumizone 240 g A.I./ha; 4-indoxacarb 75 g A.I./ha; and 5-lambda-cyhalothrin 7,5 g A.I./ha. The lower defoliation levels were achieved by the treatments of indoxacarb at 75 g A.I./ha and metaflumizone at 240 g A.I./ha, at 7 days after the second application of the insecticides, confirming its efficacy against S. frugiperda. Therefore, metaflumizone can be used as an alternative for the resistance management of S. frugiperda to insecticides.

<p>The German cockroach (<em>Blattella germanica</em>) is one of the most critical urban pests globally due to the health risks, such as asthma, it imposes on people. Insecticides are known to manage their large population sizes, but the rapid rate at which cockroaches develop resistance is a continuing problem. This can be expensive and time-consuming for both the consumer and the pest management professional (PMP) applying the treatment. Each cockroach population is unique because different strains have different resistance profiles, so resistance profiles must be considered. This thesis addressed this little-studied issue in a controlled laboratory setting. Cockroach strains from Indianapolis, Indiana, Danville, Illinois, and Baltimore, Maryland, were used. Fifteen insecticide active ingredients most used by consumers and PMPs were selected for testing in vial bioassays to establish resistance profiles. No choice and choice feeding assays with four currently registered bait products were performed to assess the impacts of competing food and circadian rhythms on bait resistance levels. Selected population growth characteristics were compared in virgin females and nymphs in each cockroach strain to determine if certain population traits were associated with insecticide resistance. The results indicate that emamectin benzoate is the most effective active ingredient in causing the highest mortality in all strains in vial bioassays. No choice assays confirmed vial assay results the best, with Optigard (emamectin benzoate) being the most effective bait in all strains. The time a female carries its egg case and takes for a nymph to become an adult was significantly different across all strains, suggesting possible fitness costs for higher-level multi-resistance. The results acquired from these studies can help develop rapid tests to use in the field based on the no choice feeding assay while also adding more information supporting current resistance and cross-resistance evolution theories.</p>

Transgenic corn hybrids expressing Bt toxins are widely deployed to control pests such as Helicoverpa zea (Boddie). However, Bt resistance can reduce the efficacy of Bt corn hybrids. Volunteer corn expressing Bt toxins may impact Bt resistance management of pests. Surveys in Mississippi revealed the occurrence of fall season volunteer corn in high densities. Helicoverpa zea larvae were found feeding during both vegetative and reproductive stages. However, Bt parentage and low to moderate water and nitrogen stresses did not significantly influence H. zea larval growth and development on Bt positive volunteer plants. Additionally, pollen mediated Bt gene flow to non-Bt refuge ears from Bt hybrids significantly reduced H. zea larval growth on cross-pollinated refuge ears. The implications of these findings are that volunteer corn in most Mississippi corn production regions will have little impact on H. zea Bt resistance management, but resistance management could be compromised in more southern regions.

A estratégia de pirâmide de genes tem sido explorada para retardar a evolução da resistência de insetos a plantas geneticamente modificadas que expressam proteínas inseticidas de Bacillus thuringiensis Berliner (Bt). No Brasil, às tecnologias de milho YieldGard VT PRO&trade; (VT PRO) e PowerCore&trade; (PW) que expressam as proteínas Cry1A.105/Cry2Ab2 e Cry1A.105/Cry2Ab2/Cry1F, respectivamente, foram liberadas para uso comercial em 2009. Para subsidiar programas de Manejo da Resistência de Insetos (MRI) foram conduzidos trabalhos para avaliar o risco de evolução da resistência de Spodoptera frugiperda (J. E. Smith) ao milho VT PRO e PW. Inicialmente foram realizados estudos para avaliar a atividade biológica de proteínas Bt expressas em diferentes estruturas da planta de milho VT PRO e PW sobre S. frugiperda e monitorar a suscetibilidade a Cry1A.105 e Cry2Ab2 em populações da praga coletadas em diferentes regiões geográficas do Brasil durante as safras de 2011 a 2014. Houve 100% de mortalidade de neonatas de S. frugiperda quando expostas ao tecido foliar de milho VT PRO e PW. No entanto, em estilo-estigmas e grãos, a mortalidade foi inferior a 50 e 6% respectivamente. Variabilidade geográfica na suscetibilidade de populações S. frugiperda a Cry1A.105 e Cry2Ab2 foi detectada, com reduções significativas na suscetibilidade a essas proteínas para algumas populações de 2011 a 2014. A técnica de \"F2 screen\" foi utilizada para a caracterização da resistência de S. frugiperda ao milho VT PRO e PW a partir de populações coletadas na safra de 2012. Verificou-se uma alta variabilidade na frequência fenotípica de isofamílias resistentes ao milho VT PRO e PW, sendo que as maiores frequências foram observadas em populações coletadas na região Central do Brasil. Com a técnica de \"F2 screen\" foi possível selecionar linhagens resistentes ao milho VT PRO e PW, denominadas de RR-2 e RR-3 respectivamente. Tanto a linhagem RR-2 quanto a RR-3 que foram criadas por 18 gerações consecutivas nos respectivos eventos de milho Bt apresentaram razões de resistência superiores a 3300, 2700 e &asymp; 10 vezes a Cry1A.105, Cry1F e Cry2Ab2, respectivamente. Cruzamentos recíprocos das linhagens RR-2 e RR-3 com uma linhagem suscetível de referência revelaram que o padrão da herança da resistência é autossômica recessiva. A recessividade genética da resistência também foi confirmada pela mortalidade completa de indivíduos heterozigotos (descendentes provenientes de cruzamentos entre as linhagens RR-2 ou RR-3 com a linhagem suscetível) em tecidos de milho VT PRO e PW, demonstrando que esses eventos atendem ao conceito de alta dose para o MRI. Em retrocruzamentos da progênie F1 dos cruzamentos recíprocos com as linhagens resistentes confirmou-se a hipótese de que a resistência é poligênica. A presença de custo adaptativo associado à resistência foi verificada para as linhagens RR-2 e RR-3, porém ausente para os indivíduos heterozigotos, baseado nos parâmetros biológicos avaliados. Neste estudo fornecemos a primeira evidência do potencial de evolução da resistência de S. frugiperda a eventos de milho Bt piramidados e informações para o refinamento das estratégias de MRI para preservar a vida útil das tecnologias de milho Bt para o controle de S. frugiperda no Brasil. / The strategy of pyramid of genes has been exploited to delay the evolution of insect resistance to genetically modified crops expressing insecticidal proteins from from Bacillus thuringiensis Berliner (Bt). In Brazil, YieldGard VT Pro&trade; (VT PRO) and PowerCore&trade; (PW) corn technologies expressing Cry1A.105/Cry2Ab2 and Cry1A.105/Cry2Ab2/Cry1F proteins respectively were released for commercial use in 2009. Resistance risk assessment were conducted to support an Insect Resistance Management (IRM) program of Spodoptera frugiperda (J. E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) to VT PRO and PW corn. Initially, studies were conducted to evaluate the biological activity of Bt proteins expressed in different plant structures of VT PRO and PW corn on S. frugiperda and to monitor the susceptibility to Cry1A.105 and Cry2Ab2 in pest populations collected from different geographical regions in Brazil from 2011 to 2014 growing seasons. The mortality of neonate larvae of S. frugiperda was 100% when fed on leaf tissue of VT PRO and PW corn. However, the larval mortality when fed on silks and grains was less than 50 and 6% respectively. A geographical variation in the susceptibility of S. frugiperda to Cry1A.105 and Cry2Ab2 proteins was detected among populations, with significant reduction in susceptibility to these proteins in some populations from 2011 to 2014. The F2 screen technique was used to characterize the resistance of S. frugiperda to VT PRO and PW corn from populations sampled in 2012 growing season. High variability in the frequency of resistant phenotypic isofamilies to VT PRO and PW corn was obtained with higher frequencies in S. frugiperda populations from Midwestern region of Brazil. Resistant populations to VT PRO and PW corn were selected by using F2 screen which were designated as RR-2 and RR-3 strains respectively. Both RR-2 and RR-3 strains reared on respective Bt maize events for 18 consecutive generations showed resistance ratios greater than 3,300; 2,700 and &asymp; 10-fold to Cry1A.105, Cry1F and Cry2Ab2 respectively. Reciprocal crosses of RR-2 and RR-3 strains with a susceptible reference strain revealed that the inheritance of resistance is autosomal recessive. The genetic recessiveness of the resistance was also confirmed by the complete mortality of heterozygous individuals (offspring from the crosses between RR-2 or RR-3 strains with susceptible strain) on VT PRO and PW corn leaf tissues, indicating that these events meet the concept of high-dose for IRM strategies. Backcrosses of F1 progenies with both resistant strains revealed that resistance is polygenic. Fitness costs associated with resistance were found in RR-2 e RR-3 strains but not in heterozygous individuals, based on life history traits. In this study, we reported the first evidence of the potential of S. frugiperda to evolve resistance to pyramided Bt corn events, as well as provide valuable information to support the current IRM strategies to preserve the useful life of Bt corn technologies for S. frugiperda control in Brazil.

A adoção da calda sulfocálcica como um produto alternativo para o controle de Brevipalpus phoenicis (Geijskes) tem sido intensificada pelos citricultores brasileiros. A calda sulfocálcica é o único produto eficiente no controle de B. phoenicis permitido pelas certificadoras de produtos orgânicos, sendo pulverizada em média 11 vezes por ano. Devido à intensificação no uso da calda sulfocálcica, os objetivos do presente trabalho foram avaliar a evolução da resistência de B. phoenicis e o impacto sobre Iphiseiodes zuluagai Denmark & Muma mediante condução de estudos de: (a) detecção e caracterização da resistência de B. phoenicis à calda sulfocálcica pelo monitoramento da suscetibilidade de populações originárias do sistema de manejo orgânico e convencional, e avaliação de resistência cruzada entre enxofre e calda sulfocálcica; (b) avaliação da toxicidade de calda sulfocálcica na evolução da resistência de B phoenicis mediante estimativa da demografia de linhagens suscetível (S), e resistentes à calda sulfocálcica (Calda-R) e enxofre (Enxofre-R); (c) avaliação da estabilidade da resistência de B. phoenicis à calda sulfocálcica em laboratório, pela estimativa da freqüência de resistência ao longo do tempo e da taxa instantânea de crescimento (ri) das linhagens S e Calda-R; e (d) avaliação do efeito letal e subletal de calda sulfocálcica sobre I. zuluagai. Para monitorar a suscetibilidade de B. phoenicis à calda sulfocálcica, concentração diagnóstica de 320 µg de enxofre/ml de água [(ppm) I.A.] foi definida pela caracterização da linhagem S com bioensaio de contato direto e residual. Diferenças significativas na suscetibilidade foram detectadas entre as populações, mas não entre os sistemas de manejo. A população com maior sobrevivência foi selecionada com concentração diagnóstica para a resistência à calda sulfocálcica (R). A CL50 estimada para as linhagens S e Calda-R à calda sulfocálcica foram 200,79 e 1.142,75 ppm respectivamente, e razão de resistência de 5,69 vezes. Foi detectada resistência cruzada positiva entre enxofre e calda sulfocálcica em B. phoenicis. A avaliação da toxicidade de calda sulfocálcica na evolução da resistência foi baseada na estimativa da ri. A ri diminuiu com o aumento das concentrações de calda sulfocálcica. As linhagens Calda-R e Enxofre-R apresentaram crescimento positivo mesmo nas concentrações de calda sulfocálcica de 3.000 e 6.000 ppm, enquanto a linhagem S foi extinta a partir de 3.000 ppm. Discriminação entre as linhagens S, e resistentes Calda-R e Enxofre-R foi verificada a partir das concentrações de 320 e 240 ppm, respectivamente. A resistência de B. phoenicis à calda sulfocálcica em laboratório foi estável. A toxicidade de calda sulfocálcica a I. zuluagai foi avaliada com bioensaio de contato direto e residual. A persistência da calda sulfocálcica a I. zuluagai foi avaliada em plantas de Canavalia ensiformis L. pulverizadas com concentração de 6.000 ppm. A calda sulfocálcica nas concentrações de 3.000 e 6.000 ppm afetou negativamente a demografia de I. zuluagai, levando a extinção. A persistência da calda sulfocálcica foi relativamente longa, resíduo com 41 dias de idade afetou significativamente a demografia de I. zuluagai. Baseado nos resultados, estratégias de manejo da resistência de B. phoenicis à calda sulfocálcica devem ser implementadas para preservar sua vida útil. / The use of the lime sulfur as an alternative product for controlling Brevipalpus phoenicis (Geijskes) has intensified in Brazilian citrus groves. The lime sulfur is the only efficient product used to control B. phoenicis and certified by organic producers with an average of 11 sprayings per year. Due to intense use of this product, the major objectives of this research were to understand the evolution of resistance of lime sulfur in B. phoenicis and the impact on Iphiseiodes zuluagai Denmark & Muma by conducting studies (a) to detect and characterize B. phoenicis resistance to lime sulfur by monitoring susceptibility in populations collected from citrus groves managed organically and conventionally, and by assessing the possible crossresistance between sulfur and lime sulfur; (b) to understand the impact of lime sulfur toxicity in B. phoenicis resistance evolution, by comparing the demography of susceptible (S), lime sulfurresistant (Lime-R) and sulfur-resistant (Sulfur-R) strains; (c) to evaluate the stability of B. phoenicis resistance to lime sulfur under laboratory conditions, by estimating temporal changes in the frequency of resistance and the instantaneous rate of increase (ri) in S and Lime-R strains; and (d) to evaluate the lethal and sublethal effect of lime sulfur on I. zuluagai. To monitor susceptibility of B. phoenicis to lime sulfur, a diagnostic concentration of 320 g of sulfur/ml of water [(ppm) AI] was defined, by characterization of S strain through direct and residual contact bioassays. Significant differences in susceptibility were detected among populations, but not between management systems. A population with the highest survivorship was identified for selecting a resistant strain to lime sulfur (R) with diagnostic concentration. The estimated LC50 of lime sulfur for S and R strains were 200.79 and 1,142.75 ppm respectively. Therefore, the resistance ratio was 5.69-fold. Cross-resistance between sulfur and lime sulfur was detected in B. phoenicis. The evaluation of the toxicity of lime sulfur on resistance evolution was based on estimation of ri. The ri decreased with the increase of lime sulfur concentrations to all strains. The Lime-R and Sulfur-R strains showed positive population growth, even at concentrations of 3,000 and 6,000 ppm, while the S strain was extinct from concentration of 3,000 ppm of lime sulfur. Discrimination between the S and the Lime-R and Sulfur-R was observed from concentrations of 320 and 240 ppm, respectively. The resistance of B. phoenicis to lime sulfur was stable under laboratory conditions. The toxicity of lime sulfur in I. zuluagai was evaluated with residual and direct contact bioassay. The persistence of lime sulfur to I. zuluagai was evaluated on plants of Canavalia ensiformis L. sprayed at concentrations up to 6,000 ppm. The lime sulfur at concentrations of 3,000 and 6,000 ppm had negative impact on population growth of I. zuluagai, by leading to extinction. The persistence of lime sulfur was relatively high because even 41-day old residues had also negative impact on I. zuluagai population growth. Based on results obtained herein, strategies for managing B. phoenicis resistance to lime sulfur should be implemented to preserve the lifetime of this product.