A cana-de-açúcar é uma gramínea C4 de alta biomassa que acumula grandes quantidades de sacarose e é utilizada para produção de etanol, um combustível de baixa emissão de carbono. Restrições bióticas e abióticas afetam significativamente a produtividade das culturas, pois elas podem prejudicar severamente o crescimento e desempenho da planta. Compreender as bases moleculares para essa perda de produtividade ajudará na investigação das estratégias de mitigação. Para estudar estes dois tipos de estresses, plantas jovens de cana-de-açúcar foram submetidas à herbivoria e à privação de água. Uma investigação foi realizada para estudar as mudanças transcricionais em cana-de-açúcar sujeita ao ataque da Diatraea saccharalis, usando macroarranjo para monitorar a seleção de transcritos, contendo sequências de ESTs de serina proteases e inibidores de serina proteases de cana-de-açúcar do banco de dados SUCEST. Análises do macroarranjo revelaram sequências diferencialmente expressas em resposta à herbivoria. PCR em tempo real confirmou que 10 ESTs homólogos à inibidores de protease (4 homólogos aos inibidores do tipo Bowman-Birk de arroz e milho (BBI), 5 homólogos à inibidores de proteinase de milho (MPI) e 1 homólogo ao inibidor de subtilisina) e 3 ESTs homólogos à serina proteases das famílias S1, S10 e S14 foram positivamente regulados pela herbivoria. Embora a função dos inibidores de protease na defesa está bem estabelecida, o envolvimento de proteases de planta na resposta à herbivoria ainda precisa ser elucidado. Neste trabalho nós mostramos que uma protease da família S14 foi induzida em resposta ao ataque da lagarta e ao ferimento mecânico em cana-de-açúcar. Curiosamente, sequências homólogas de arroz e Arabidopsis também responderam aos mesmos tratamentos, sugerindo um papel conservado desta protease S14 na defesa contra herbívoros. Uma importante aplicação destes resultados é a identificação de genes para utilização em estratégias biotecnológicas para melhorar a resistência da cana-de-açúcar a insetos. Outra investigação foi realizada para estudar os parâmetros fisiológicos e perfis transcricionais de genes responsivos ao estresse hídrico em plantas jovens de cana-de-açúcar. Resultados deste trabalho indicaram que a interrupção da irrigação resultou em efeitos fisiológicos mensuráveis e análises de expressão de genes selecionados de resposta ao estresse revelaram expressão diferencial significativa entre os grupos irrigado e não irrigado. Resultados do RNA-Seq revelaram atividade transcricional de 24.142 transcritos de folhas de cana-de-açúcar submetidas à seca. Análises de expressão gênica em resposta à seca revelaram 68 (resposta precoce) e 2.390 (resposta tardia) transcritos diferencialmente expressos no 3º e 7º dia de tratamento, respectivamente. O decréscimo em vários parâmetros fisiológicos foi observado depois de seis dias de privação de água. Reduções na taxa de fotossíntese, condutância estomática e transpiração foliar ocorreram antes que fossem observadas alterações físicas visíveis, mas estas foram precedidas por mudanças significativas na expressão de genes com papel na fotossíntese. RNA-Seq identificou novos transcritos com papéis na defesa precoce e tardia à seca e a validação por PCR em tempo real confirmou os resultados obtidos pelo RNA-Seq. Isto irá incentivar mais pesquisas sobre a eficiência do uso da água em cana-de-açúcar, levando a identificação de variedades com maior tolerância às condições ambientais adversas. / Sugarcane is a high biomass tropical C4 grass crop which accumulates large quantities of sucrose and is used for bioethanol production, a low-carbon emission fuel. Biotic and abiotic constraints significantly impact crop productivity, because they can severely impair plant growth and performance. Understanding the molecular basis for this loss in productivity will aid in identifying strategies for mitigation. To study these two types of stresses, young sugarcane plants were subject to herbivore and water privation. An investigation was undertaken to study the sugarcane transcriptional changes following Diatraea saccharalis damage, using macroarrays to monitor a selection of transcripts, containing sequences of sugarcane ESTs of serine proteases and serine proteinase inhibitors from the SUCEST (Sugarcane EST Project) database. Macroarray analyses revealed differently expressed sequences in response to herbivory. Real-Time PCR confirmed that 10 ESTs homologous to proteinase inhibitors (4 homologous to maize and rice Bowman-Birk inhibitors (BBI), 5 homologous to maize proteinase inhibitors (MPI) and 1 homologue to subtilisin inhibitor) and 3 ESTs homologous to serine proteases of the S1, S10 and S14 family were positively regulated by herbivory. While the protease inhibitor\'s function in defense is well established, the involvement of plant proteases in response to herbivory still remains to be elucidated. In this work we show that a sugarcane encoding S14 family protease member was upregulated in response to both D. saccharalis damage and wound treatment. Interestingly, homologous sequences from rice and Arabidopsis also responded to the same treatments, suggesting a conserved role of this S14 protease in defense against herbivores. One important application of these results is the identification of genes for use in biotechnological strategies to improve sugarcane insect resistance. Another investigation was undertaken to study the physiological parameters and transcriptional profiles of genes responsive to water stress in young sugarcane plants. Results of this work indicated that termination of irrigation resulted in measurable physiological effects in sugarcane plants and analysis of the expression of the chosen stress-response genes revealed significant differential expression between the control and treatment groups. RNA-Seq results revealed transcriptional activity of 24.142 transcripts from sugarcane leaf subjected to water stress. Gene expression analyses in response to water deprivation revealed 68 (early response) and 2,390 (later response) differentially expressed transcripts on day 3 and day 7, respectively. Sustained decreases in various physiological parameters were observed in water-stressed sugarcane plants after six days of water deprivation. Reductions in photosynthesis rate, stomatal conductance and leaf transpiration occurred before visible physical changes were observed, but this was preceded by significant changes in expression of genes with roles in photosynthesis. RNA-seq identified novel transcripts with roles in early and late response to drought stress and Real-Time qPCR validation confirmed the RNA-Seq results. This will inform further research on water use efficiency in sugarcane, leading to identification of varieties with improved tolerance to adverse environmental conditions.

Submitted by Hurian Gallinari Holzhausen null (huriangh@gmail.com) on 2018-01-15T11:49:02Z No. of bitstreams: 1 HGH MS Thesis (versão final com certificado de aprovação e ficha catalográfica).pdf: 1510898 bytes, checksum: a45b72beb1fe2ac3364dcbb483cdfc89 (MD5) / Approved for entry into archive by Alexandra Maria Donadon Lusser Segali null (alexmar@fcav.unesp.br) on 2018-01-17T12:47:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 holzhausen_hg_me_jabo.pdf: 1510898 bytes, checksum: a45b72beb1fe2ac3364dcbb483cdfc89 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-17T12:47:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 holzhausen_hg_me_jabo.pdf: 1510898 bytes, checksum: a45b72beb1fe2ac3364dcbb483cdfc89 (MD5) Previous issue date: 2017-10-31 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / RESUMO - Chrysodeixis includens (Walker) e Helicoverpa armigera (Hübner) (Lepidoptera: Noctuidae) são consideradas pragas de grande importância na cultura da soja, enquanto Diatraea saccharalis (Fabricius) (Lepidoptera: Crambidae) é considerada importante na cultura do milho no Brasil Central. Para o controle bem-sucedido dessas pragas usando plantas Bt, bem como o desenvolvimento de estratégias do manejo de resistência, é essencial conhecer a movimentação do estágio larval desses insetos. O estudo foi conduzido dentro de gaiolas teladas (3,00 x 3,00 x 1,80 m), a fim de evitar infestações naturais. As lagartas foram liberadas em uma planta localizada no centro das gaiolas. As lagartas e as injurias foram observadas a fim de registrar a posição na planta e a localização na gaiola. Lagartas de C. includens e H. armigera apresentaram movimentação entre as plantas de soja, enquanto lagartas de D. saccharalis praticamente se mantiveram nas plantas onde houve a liberação. Com isso, a adoção de mistura de sementes não Bt e Bt para o estabelecimento de refúgio em cultivos Bt pode ser adequado apenas para D. saccharalis. / ABSTRACT - Chrysodeixis includens (Walker) and Helicoverpa armigera (Hübner) (Lepidoptera: Noctuidae) are considered pests of great importance in soybean crop, while Diatraea saccharalis (Fabricius) (Lepidoptera: Crambidae) is considered important in maize crop in the Brazilian Central region. For the successful control of these pests using Bt plants as well as development of resistance management strategies, it is essential to know the larval stage movement of these insects. The study was carried out inside saran cages (3.00 x 3.00 x 1.80 m), in order to avoid natural infestation. Larvae were released in a plant located in the center of the cages. Larvae and injuries were observed in order to register the position in the plant and the location in the cage. Larvae of C. includens e H. armigera moved between soybean plants, whereas D. saccharalis practically remained in the plants where they were released. Thus, the adoption of non-Bt and genetically modified seed mixture for refuge establishment in Bt crops may be suitable only for D. saccharalis. / 134533/2015-1

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-12-07Bitstream added on 2014-06-13T19:25:10Z : No. of bitstreams: 1 nunes_ccc_dr_botib.pdf: 14517848 bytes, checksum: f70f33f1ff3f1b6c9ed3364a1bc06e87 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / No presente trabalho, analisamos os níveis de ativação de proPO e produção de NO em hemolinfa de larvas de Diatraea saccharalis não parasitadas e parasitadas pela vespa Cotesia flavipes e/ou inoculadas com agente abiótico, em diferentes tempos de parasitismo/inoculação, e em função da idade larval; propusemo-nos ainda a observar a ultra-estrutura da cápsula formada ao redor do agente abiótico (esfera de Sephadex), na vigência do parasitismo. Larvas de D. saccharalis com 20 dias de desenvolvimento (5o instar) foram naturalmente parasitadas pela C. flavipes. Após diferentes tempos de parasitismo e/ou inoculação com agente abiótico (2 h, 6 h, 3 e 6 dias), a hemolinfa da broca da cana-de-açúcar foi coletada e congelada a -20°C para posterior análise dos níveis de ativação in vitro do sistema de proPO e da produção de NO. Para observar a reação de encapsulação do agente abiótico, as esferas de Sephadex foram recuperadas e preparadas para análise ultra-estrutural, por meio de técnica convencional. Existiu redução significativa dos níveis de ativação do sistema de proPO e da produção de NO nas larvas de D. saccharalis não parasitadas/inoculadas, em função do desenvolvimento larval, entre 20 e 26 dias. O parasitismo por C. flavipes inibiu a ativação do sistema de proPO em todos os tempos experimentais; quanto aos níveis de produção de NO, houve inibição apenas nos tempos de parasitismo inicial (2 h) e recente (6 h). A inoculação de Sephadex em larvas não parasitadas aumentou os níveis de ativação do sistema de proPO em todos os tempos experimentais, mas não aumentou os níveis de produção de NO destas larvas. O parasitismo de larvas de D. saccharalis pela C. flavipes concomitante à inoculação de esferas de Sephadex, inibiu significativamente a ativação do sistema de proPO, mas não afetou os níveis... / This work aimed to analyze the proPO activation and the NO production in the hemolymph of Diatraea saccharalis larvae non parasitized and parasitized by the wasp Cotesia flavipes and/or inoculated with abiotic agent (Sephadex beads), along the parasitism/inoculation, and related with larval age; the ultrastructural observation of the capsule formed around the abiotic agent during the parasitism was also performed. D. saccharalis larvae with 20 days of development (5o larval instar) were parasitized by C. flavipes. After different times of parasitism and/or inoculation of the abiotic agent (2 h, 6 h, 3 e 6 days), the sugarcane borer hemolymph was collected and freezed at -20°C for posterior analyses of the in vitro proPO system activation and NO production. To observe the encapsulation response to the abiotic agent implant, the Sephadex beads were recovered and conventionally prepared for ultrastructural analyses. There was a significant reduction in both the activation of the proPO system and in the NO production of D. saccharalis non parasitized/inoculated larvae related with the larval development, from 20 to 26 days old. The parasitism by C. flavipes inhibit the proPO system activation in all the experimental time; the level of NO production was inhibited only at the initial (2 h) e recent (6 h) parasitism. The inoculation of Sephadex beads in non parasitized larvae increased the level of the proPO system activation, in all the experimental times, but it didn't increase the NO production of these larvae. The parasitism of D. saccharalis larvae by C. flavipes concomitant with the inoculation of Sephadex beads significantly inhibited the activation of the proPO system, but it didn't affect the production levels of NO, in all the analyzed times. The D. saccharalis larvae parasitized by C. flavipes were able to identify and encapsulate... (Complete abstract click electronic access below)

Orientador: Elisa Aparecida Gregório / Banca: Hélio Conte / Banca: Ângela Maria Ferreiro Falleiros / Banca: Maria Teresinha Siqueira Bombonato / Banca: Daniela Carvalho dos Santos / Resumo: No presente trabalho, analisamos os níveis de ativação de proPO e produção de NO em hemolinfa de larvas de Diatraea saccharalis não parasitadas e parasitadas pela vespa Cotesia flavipes e/ou inoculadas com agente abiótico, em diferentes tempos de parasitismo/inoculação, e em função da idade larval; propusemo-nos ainda a observar a ultra-estrutura da cápsula formada ao redor do agente abiótico (esfera de Sephadex), na vigência do parasitismo. Larvas de D. saccharalis com 20 dias de desenvolvimento (5o instar) foram naturalmente parasitadas pela C. flavipes. Após diferentes tempos de parasitismo e/ou inoculação com agente abiótico (2 h, 6 h, 3 e 6 dias), a hemolinfa da broca da cana-de-açúcar foi coletada e congelada a -20°C para posterior análise dos níveis de ativação in vitro do sistema de proPO e da produção de NO. Para observar a reação de encapsulação do agente abiótico, as esferas de Sephadex foram recuperadas e preparadas para análise ultra-estrutural, por meio de técnica convencional. Existiu redução significativa dos níveis de ativação do sistema de proPO e da produção de NO nas larvas de D. saccharalis não parasitadas/inoculadas, em função do desenvolvimento larval, entre 20 e 26 dias. O parasitismo por C. flavipes inibiu a ativação do sistema de proPO em todos os tempos experimentais; quanto aos níveis de produção de NO, houve inibição apenas nos tempos de parasitismo inicial (2 h) e recente (6 h). A inoculação de Sephadex em larvas não parasitadas aumentou os níveis de ativação do sistema de proPO em todos os tempos experimentais, mas não aumentou os níveis de produção de NO destas larvas. O parasitismo de larvas de D. saccharalis pela C. flavipes concomitante à inoculação de esferas de Sephadex, inibiu significativamente a ativação do sistema de proPO, mas não afetou os níveis... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work aimed to analyze the proPO activation and the NO production in the hemolymph of Diatraea saccharalis larvae non parasitized and parasitized by the wasp Cotesia flavipes and/or inoculated with abiotic agent (Sephadex beads), along the parasitism/inoculation, and related with larval age; the ultrastructural observation of the capsule formed around the abiotic agent during the parasitism was also performed. D. saccharalis larvae with 20 days of development (5o larval instar) were parasitized by C. flavipes. After different times of parasitism and/or inoculation of the abiotic agent (2 h, 6 h, 3 e 6 days), the sugarcane borer hemolymph was collected and freezed at -20°C for posterior analyses of the in vitro proPO system activation and NO production. To observe the encapsulation response to the abiotic agent implant, the Sephadex beads were recovered and conventionally prepared for ultrastructural analyses. There was a significant reduction in both the activation of the proPO system and in the NO production of D. saccharalis non parasitized/inoculated larvae related with the larval development, from 20 to 26 days old. The parasitism by C. flavipes inhibit the proPO system activation in all the experimental time; the level of NO production was inhibited only at the initial (2 h) e recent (6 h) parasitism. The inoculation of Sephadex beads in non parasitized larvae increased the level of the proPO system activation, in all the experimental times, but it didn't increase the NO production of these larvae. The parasitism of D. saccharalis larvae by C. flavipes concomitant with the inoculation of Sephadex beads significantly inhibited the activation of the proPO system, but it didn't affect the production levels of NO, in all the analyzed times. The D. saccharalis larvae parasitized by C. flavipes were able to identify and encapsulate... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Submitted by (edna.saturno@ufrpe.br) on 2016-11-23T15:10:01Z No. of bitstreams: 1 Cinthia Conceicao Matias da Silva.pdf: 321146 bytes, checksum: e36e95044fe468bf9019c0b4774eac46 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-23T15:10:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cinthia Conceicao Matias da Silva.pdf: 321146 bytes, checksum: e36e95044fe468bf9019c0b4774eac46 (MD5) Previous issue date: 2009-02-02 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This complex of sugarcane borers, in Brazil, comprises Diatraea saccharalis (Fabr.) and Diatraea flavipennella (Box) (Lepidoptera.: Crambidae). The control of borers, in Brazil, is the applied biological control using the larval endoparasitoid Cotesia flavipes (Cam.) (Hymenoptera: Braconidae). Recently, however, the biological control of D. flavipennella by the C. flavipes has been in discussion due to increasing occurrence of this borer species in the sugarcane fields across the northeast of Brazil. Thus, this study investigated the parasitism behavior of the parasitoid C. flavipes towards D. flavipennella side by side to D. saccharalis as well as determined its fertility life table parasitizing both hosts to clearify about this question. The parasitism behavior included free choice and host finding tests with and without visual cues, using arena in the laboratory. Larvae of D. saccharalis and D. flavipennella were exposed to 24h-old C. flavipes females, mated and fed. The free choice test consisted of an arena containing larvae of both sugarcane borers andcontrasted parasitoid wasp emerged from each one. The host finding test was conducted in an arena designed to not allow visual cues to the wasps. The parasitoid wasp in both tests showed no parasitism preference toward a sugarcane borer species being able to find and parasitize both borers similarly. The fertility life table parameters for C. flavipes parasitizing D. saccharalis andD. flavipennella were estimated based on the development and the specific daily parasitism obtained in the laboratory. The results show that C. flavipes exhibited similar parasitism and fertility on both borers, but with longer mean generation time and lower cocoon viability parasitizing D. flavipennella. Based on the results of the parasitism behavior and fertility life tablewe conclude that the parasitism of C. flavipes on D. flavipennella was not compromised. / As espécies Diatraea saccharalis (Fabr.) e Diatraea flavipennella (Box) (Lepidoptera: Crambidae) encontram-se distribuídas em todo o Brasil e no Nordeste, respectivamente. O controle dessas brocas, no Brasil, é a liberação do parasitóide Cotesia flavipes (Cam.) (Hymenoptera: Braconidae). No entanto, mais recentemente o controle de D. flavipennella com C. flavipes tem sido questionado em virtude da crescente ocorrência desta espécie nos canaviais do nordeste do Brasil. Assim, este trabalho investigou o desempenho de C. flavipes em D. saccharalis e D. flavipennella, com estudos de comportamento de escolha e parasitismo, bem como de biologia. Foram conduzidos estudos envolvendo testes de livre escolha para preferência e localização do hospedeiro em arenas. Lagartas das duas espécies de Diatraea foram ofertadas a fêmeas de C. flavipes com 24h de idade, acasaladas e alimentadas. Vespas criadas em lagartas de uma das brocas foram testadas individualmente, tendo como hospedeiro D. flavipennella e D.saccharalis, ou ambas as espécies. Os testes de localização do hospedeiro foram conduzindos usando arenas que permitiam as vespas utilizarem apenas pistas olfativas, pistas olfativas e visuais. Os resultados mostraram que as vespas não tiveram preferência de escolha, sendo C.flavipes capaz de localizar ambas as brocas. Em outro experimento, com dados de C. flavipes parasitando as duas brocas, foi confeccionada a tabela de vida de fertilidade do parasitóide nas duas espécies de Diatraea. A partir dos resultados encontrados observou-se que C. flavipes apresentou parasitismo similar nas duas brocas, mas com maior tempo de desenvolvimento e menor viabilidade de casulos em D. flavipennella. Com base nos resultados de comportamento, desenvolvimento e parasitismo de C. flavipes, pode-se concluir que o desempenho de C. flavipesnão foi comprometido em ambas às brocas.

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:03:44Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo4555_1.pdf: 1910369 bytes, checksum: 5a0109c9538c737e8440a1c2af5b2757 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2005 / Foram analisadas 15 linhagens de Metarhizium isoladas de diferentes regiões e hospedeiros quanto às características genéticas e 7 linhagens quanto a patogenicidade sobre Diatraea saccharalis. Os marcadores moleculares ITS (Internal Transcrided Spacer) do rDNA, Intron splice site primer, RAPD e Microssatélites (SSR-Simple Sequence Repeats) foram utilizados para avaliar a diversidade genética entre as linhagens. A análise de agrupamento usando o método UPGMA baseada nas distâncias genéticas dos quatro marcadores moleculares confirmou a diversidade genética reconhecida no gênero Metarhizium. As enzimas de restrição, HaeIII e MspI, evidenciaram a diversidade genética entre as linhagens ao digerirem os produtos de amplificação do locus ITS1-5.8S-ITS2 do rDNA com os iniciadores ITS4 e ITS5, a enzima DraI não apresentou sítios de restrição. Os introns do grupo mRNA nuclear discriminaram as linhagens de Metarhizium apenas com a utilização do iniciador EI1. As técnicas de RAPD e regiões de Microssatélite foram eficientes em demonstrar a diversidade entre as linhagens. Porém o microssatélite (GACA)4 foi mais sensível em detectar a variabilidade intra e interespecífica entre as diferentes linhagens de Metarhizium. Não houve correlação entre grupos e regiões geográficas. As linhagens 4415, 4400 e 4897 causaram maior percentual de mortalidade das larvas de Diatraea saccharalis. Também não houve correlação entre os agrupamentos gerados pelas técnicas moleculares e percentual de mortalidade de larvas de D. saccharalis

Orientador: Maria Ligia Rodrigues Macedo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-10T18:07:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_Walcianeda_M.pdf: 828879 bytes, checksum: 887dfe68d9499873f1fa12e23a404abd (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Insetos fitopatógenos e outros animais utilizam enzimas digestivas tais como as amilases e proteases para processar nutrientes obtidos de plantas necessários ao seu desenvolvimento. A broca-da-cana Diatraea saccharalis é a principal praga da cana-de-açúcar no Brasil e em outros países da América do Sul. Plantas sintetizam uma variedade de moléculas incluindo inibidores de proteinases (IPs) para se defenderem contra o ataque de insetos. Os IPs são polipeptídios hábeis em se ligar às enzimas proteolíticas localizadas no intestino médio dos insetos, tornando-as inativas por inibição competitiva. Esse processo leva a uma redução da disponibilidade de aminoácidos para a síntese protéica, e desta maneira, uma redução no crescimento e desenvolvimento. A predominância de enzimas digestivas do tipo serino-proteinases na broca-da-cana motivou a descoberta de IPs com a capacidade de reduzir seu processo digestivo. Neste trabalho, um inibidor purificado das sementes de Adenanthera pavonina ¿ ApTI foi utilizado em bioensaios, e sua atividade tóxica sobre D. saccharalis foi determinada. A ingestão de ApTI resultou em uma redução significativa na sobrevivência e peso larval. Para examinar o efeito da proteína sobre o inseto, a atividade das proteinases intestinais das larvas que se alimentaram em dieta livre do inibidor e alimentadas em dieta contendo o inibidor a 0,05% foi comparada através de ensaios enzimáticos e eletroforese em géis de atividade enzimática. As larvas de quarto ínstar alimentadas em dieta contendo ApTI apresentaram uma diminuição na atividade tríptica do intestino e das fezes, confirmado por ensaios enzimáticos e na eletroforese de atividade. Os resultados de utilização da dieta apresentaram redução na eficiência de conversão do alimento ingerido (ECI) e do alimento digerido (ECD) e aumento no custo metabólico (CM). Além disso, a atividade tríptica das larvas que se alimentaram em dieta com ApTI foi sensível à inibição por ApTI. Esses resultados sugerem que ApTI possui efeitos anti-metabólicos quando ingeridos por D. saccharalis / Abstract: Phytophatogous insects and other animals use digestive enzymes, such as amylases and proteinases to process the nutrients obtained from the plants necessary for their development. The sugarcane borer Diatraea saccharalis is the major pest of sugarcane in Brazil and other South American countries. Plants synthesize a variety of molecules, including proteinase inhibitors (PIs), to defend themselves against attack by insects. PIs are polypeptides that are able to bind to insect midgut proteolytic enzymes, rendering them inactive by competitive inhibition. This process leads to a limitation of essential amino acids in protein synthesis, and thus, to reduction in growth and development. The predominance of sugarcane-borer digestive serine proteinases has motivated the discovery of PIs with the ability to reduce the digestion process. In this report, the pure inhibitor from seeds of Adenanthera pavonina ¿ ApTI was used in bioassay and its toxic activity on D. saccharalis was determined. The ingestion of ApTI did result in a significant reduction in larval survival and weight. To examine the protein effects on insect, the midgut proteinases of D. saccharalis larvae reared on artificial PI-free diet and on a diet containing ApTI at 0.05% were compared by using enzymatic assays and polyacrilamide gel electrophoresis. The fourth instar larvae reared on diet containing ApTI showed a decrease in tryptic activity of gut and faeces, as confirmed by enzymatic assays and by polyacrilamide gel eletrophoresis. The results from dietary utilization experiments realized with D. saccharalis larvae presented a reduction in efficiency of conversion of ingested food (ECI) and digested food (ECD) and an increase in metabolic cost (CM). In addition, the tryptic activity in ApTI-fed larvae was sensitive to ApTI. These results suggest that ApTI have a potential antimetabolic effect when ingested by D. saccharalis / Mestrado / Bioquimica / Mestre em Biologia Funcional e Molecular

Submitted by Erondina Silva (erondinasilva@ufgd.edu.br) on 2010-10-22T17:49:55Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_DanielePerassaCosta.pdf: 931009 bytes, checksum: b92b91d1c874704ceb3f6459a885e823 (MD5) / Rejected by Erondina Silva(erondinasilva@ufgd.edu.br), reason: citação on 2010-10-22T17:51:03Z (GMT) / Submitted by Erondina Silva (erondinasilva@ufgd.edu.br) on 2010-10-22T17:53:21Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_DanielePerassaCosta.pdf: 931009 bytes, checksum: b92b91d1c874704ceb3f6459a885e823 (MD5) / Approved for entry into archive by Erondina Silva(erondinasilva@ufgd.edu.br) on 2010-10-22T17:54:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_DanielePerassaCosta.pdf: 931009 bytes, checksum: b92b91d1c874704ceb3f6459a885e823 (MD5) / Made available in DSpace on 2010-10-22T17:54:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_DanielePerassaCosta.pdf: 931009 bytes, checksum: b92b91d1c874704ceb3f6459a885e823 (MD5) Previous issue date: 2009-03-05 / A lagarta Diatraea saccharalis (Fabricius, 1794) é a principal praga da cultura da cana-de-açúcar, ocasionando danos durante todo o ciclo vegetativo. O conhecimento da distribuição espacial do inseto é primordial ao desenvolvimento de planos de amostragens e técnicas de controle em sistemas de culturas agrícolas. Este trabalho objetivou determinar a distribuição espacial de D. saccharalis, em cultivo comercial de cana-de-açúcar. O experimento foi conduzido em talhão de cana-de-açúcar variedade SP-803280, pertencente à Usina Dourados Álcool e Açúcar S/A, situada em Dourados/Mato Grosso do Sul, no período de janeiro a outubro de 2008. Foram realizadas 21 amostragens observando-se as variáveis colmos com orifício, lagartas e pupas de D. saccharalis, em cana numa área de aproximadamente 22.500 m2 dividido em 100 parcelas de 225 m2 (15 m x 15 m). Os índices de dispersão utilizados para a definição do modelo de distribuição espacial foram: razão variância/média (I), índice de Morisita (Iσ) e o expoente K da distribuição binomial negativa. Também se testou os ajustes às distribuições de probabilidade de Poisson, binomial negativa e binomial positiva. As variáveis de distribuição espacial; colmos com orifícios e números de lagartas se ajustaram a distribuição binomial negativa (agregada) e Poisson (aleatória), respectivamente, na área de estudo. Com base na distribuição espacial das lagartas de D. saccharalis recomenda-se que a amostragem seja realizada aleatoriamente com maior número possível de amostras no talhão, para que a quantidade estimada de lagartas seja a mais próxima da real. ______________________________________________________________________________________________________ ABSTRACTS - The sugarcane borer Diatraea saccharalis (Fabricius, 1794) is one the most important pest of the sugarcane crop caused damage all through vegetative cycle. Knowledge of the spatial distribution of insects is important to the development of sampling plans and techniques in control crops systems. This main of this study were to determine the spatial distribution of D. saccharalis in commercial sugarcane crop. The experiment was conducted on sugarcane field variety SP-803280, the Usina Dourados Álcool e Açúcar S/A, during January to October of 2008 in the municipality of Dourados, Mato Grosso do Sul. We perform 21 samples it was observed variables culms hole, larvae and pupae of D. saccharalis, in an area of approximately 22,500 m2 divided into 100 plots of 225 m2 (15 m x 15 m). The indices of dispersion used to define the model of spatial distribution were: variance/mean (I), Morisita index (Iσ) and the exponent K of the negative binomial distribution. We also tested the settings of the probability distributions of the Poisson, negative binomial and binomial positive. The variables of spatial distribution; culms with holes and numbers of caterpillars fit the negative binomial distribution (aggregated) and Poisson (random), respectively in the studied area. Based on the spatial distribution of larvae of D. saccharalis is recommend that random sampling is performed with larger number possible of samples available in the field, so that the estimated quantity of caterpillars is the closest to the real.

The increasing global demand for renewable energy to replace fossil fuels has given great emphasis on sugar cane (Saccharum spp) As this has been considered as the most efficient crop for energy production. Brazil is the largest producer of sugar cane with a production of 652.02 million tonnes in the 2013/2014 season, in an area of 8.1 million hectares. One major barrier to the production of sugar cane is still the attack of pests and diseases. It is estimated that about 10 % of the crop losses to be caused by insects, and the bit of sugar cane (Diatraea saccharalis) the most important. Plants, during evolution, to reduce the damage caused by the attack of insects, have developed a number of defense mechanisms, among them physical, toxic metabolites and volatile metabolites. Many studies have been developed to decipher the mechanisms of defense sugar cane to attack by herbivorous insects in an attempt to support breeding and biotechnology information programs for the development of more resistant plants, but many of these mechanisms still remain to be clarified. This project aimed to evaluate the response of sugar cane in herbivory by Diatraea saccharalis identifying volatile organic compounds, secondary metabolites and proteins produced during the response to the attack. We investigated the possible sequence of a terpene synthase, and Benzoxazinoides (Bx) sugar cane genes and the expression of these genes in the infected plants. Our results show that sugar cane has a systemic response when attacked by the larva Diatraea saccharalis producing β - caryophyllene volatile compound with increased expression of TPs cane putative gene, hydroxamic acid DIMBOA in roots increased with the expression of genes involved in the biosynthesis and defense-related proteins in attempts to inhibit the attack of the larvae and preserve the plant. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A crescente demanda mundial para a produção de energias renováveis em substituição aos combustíveis fósseis tem dado grande destaque à cana-de-açúcar (Saccharum sp.), pois esta tem sido considerada como a cultura mais eficiente para a produção de energia. O Brasil é o maior produtor mundial de cana-de-açúcar com uma produção de 652,02 milhões de toneladas na safra 2013/2014, em uma área de 8,1 milhões de hectares. Um dos grandes entraves à produção de cana-de-açúcar ainda é o ataque de pragas e doenças. Estima-se que cerca de 10% das perdas para esta cultura sejam ocasionadas por insetos, sendo a broca da cana-de-açúcar (Diatraea saccharalis) a mais importante. As plantas, durante a evolução, para reduzir os danos causados pelo ataque dos insetos, têm desenvolvido uma série de mecanismos de defesa, dentre eles, barreiras físicas, metabólitos tóxicos e metabólitos voláteis sinalizadores. Muitos trabalhos têm sido desenvolvidos para decifrar os mecanismos de defesa da cana-de-açúcar ao ataque de insetos herbívoros, na tentativa de subsidiar programas de melhoramento genético e a biotecnologia de informação para o desenvolvimento de plantas mais resistentes, mas, muito destes mecanismos ainda permanecem a ser esclarecidos. Este projeto se propôs a avaliar a resposta da cana-de-açúcar na herbivoria por Diatraea sccharalis através da identificação de importantes compostos orgânicos voláteis, metabólitos secundários e proteínas produzidas durante o processo de resposta ao ataque. Investigamos a sequência de uma possível terpeno sintase, bem como genes Benzoxazinoides (Bx) de cana de açúcar e a expressão destes genes nas plantas infestadas. Nossos resultados mostram que a cana-de-açúcar apresenta uma resposta sistêmica quando atacada pela larva de Diatraea saccharalis produzindo o composto volátil β-cariofileno, com aumento da expressão do gene putativo TPs de cana, o aumento ácido hidroxâmico DIMBOA nas raízes junto com o aumento da expressão dos genes envolvidos na sua biossíntese e proteínas relacionadas a defesa na tentativas de inibir o ataque da larva e preservar a planta.

A magnitude do problema de Diatraea saccharalis (Fabricius) tem aumentado nos últimos anos, principalmente nas culturas de cana-de-açúcar e milho no Brasil. Tradicionalmente, D. saccharalis tem sido controlado com agentes de controle biológico, principalmente na cultura da cana-de-açúcar. No entanto, a intervenção química tem sido necessária para o controle de D. saccharalis em ambas as culturas. Visando estabelecer estratégias proativas para o manejo da resistência de D. saccharalis a inseticidas e integrar as táticas de controle químico e biológico, objetivou-se nesse trabalho avaliar a toxicidade de alguns inseticidas (triflumuron, lambdacyhalothrin e fipronil) a D. saccharalis e ao parasitóide Cotesia flavipes (Cameron). A caracterização das linhas-básicas de suscetibilidade de D. saccharalis a esses inseticidas foi realizada com bioensaio de ingestão, mediante contaminação da superfície da dieta artificial com o inseticida, utilizando-se lagartas de 2º instar. Baseado nas curvas de concentração-mortalidade da população suscetível de referência, foram definidas as concentrações diagnósticas de 320 µg de triflumuron /mL de água [I.A.(ppm)], 32 µg de fipronil /mL de água, e 3,2 µg de lambdacyhalothrin/ mL de água, correspondentes à CL99, para o monitoramento da resistência Foram verificadas diferenças significativas na suscetibilidade a inseticidas em populações de D. saccharalis coletadas em diferentes regiões produtoras de milho no Brasil e uma no Paraguai. Para triflumuron, as sobrevivências variaram de 0,85 e 34,2%; para fipronil de 0,21 e 2,71%; e para lambda-cyhalothrin de 0,21 a 7,9%. A toxicidade desses inseticidas sobre C. flavipes foi avaliada mediante determinações de efeitos letal e subletal desses inseticidas sobre adultos do parasitóide. Inicialmente foram avaliadas as concentrações recomendadas de 0,08 mg de triflumuron/L de água e 0,075 mg de lambda-cyhalothrin/L de água, além de 10 e 50% da concentração recomendada, mediante bioensaio de contato residual em discos de folha de canade- açúcar de resíduos com 0, 24 e 48 h de idade. A maior toxicidade foi observada com lambdacyhalothrin (mortalidade de até 100%). Triflumuron causou mortalidade de mortalidade de no máximo 32%. Observou-se também uma redução da longevidade de C. flavipes em todas as concentrações e idade de resíduos para ambos inseticidas. Posteriormente, para avaliar os efeitos indiretos de inseticidas sobre C. flavipes, lagartas sobreviventes de D. saccharalis a CL25 de triflumuron, lambda-cyhalothrin e fipronil foram expostas a C. flavipes para parasitismo. A capacidade de parasitismo foi também avaliada para a geração F1 do parasitóide. Nenhum dos inseticidas afetou a emergência de adultos, a mortalidade de larvas e pupas, e a razão sexual do parasitóide. Por outro lado, lambda-cyhalothrin e fipronil afetaram negativamente a taxa instantânea de crescimento de C. flavipes. Portanto, as estratégias de uso destes inseticidas para o controle de D. saccharalis devem ser implementadas com cautela para preservar a vida útil desses importantes inseticidas em programas de manejo integrado de pragas. / The magnitude of Diatraea saccharalis (Fabricius) problem has increased in the past years, mainly in sugarcane and maize crops in Brazil. Traditionally, D. saccharalis has been controlled with biological control agents. However, chemical intervention has been necessary to control D. saccharalis in both crops. For establishing a proactive insecticide resistance management of D. saccharalis and integrating chemical and biological control tactics, the major objective of this work was to evaluate the toxicity of some insecticides (triflumuron, lambdacyhalothrin e fipronil) to D. saccharalis and to the parasitoid Cotesia flavipes (Cameron). The baseline susceptibility of D. saccharalis to these insecticides was characterized with diet surface treatment bioassay by using 2nd instar larvae. Based on concentration-mortality response of the susceptible reference population, diagnostic concentrations of 320 µg of triflumuron/mL of water [A.I. (ppm)], 32 µg of fipronil/mL of water, and 3.2 µg de lambda-cyhalothrin/mL of water, corresponding to LC99, were defined for monitoring resistance. Significant differences in susceptibilities to insecticides were found in populations of D. saccharalis collected from major maize-production regions and one population from Paraguay. For triflumuron, the survivorship varied from 0.8 to 34.2%; for fipronil, from 0.2 to 2.7%; and for lambda-cyhalothrin, from 0.2 to 7.9%. The toxicity of these insecticides to C. flavipes was evaluated by determining the lethal and sublethal effects of the insecticides to the adults of this parasitoid. Initially, commercial rates of 0.08 mg triflumuron/ L of water and 0.075 mg lambda-cyhalothrin / L of water, and 10% and 50% of commercial rates, were evaluated with residual contact bioassay by using sugarcane leaf disks of 0, 24 and 48 h-old residues. The highest toxicity was detected to lambda-cyhalothrin (mortality up to 100%). Triflumuron caused mortality up to 32%. Reduction in the longevity of C. flavipes was detected in all concentrations and residue ages of both insecticides. Then, to evaluate the indirect effect of the insecticides, D. saccharalis larvae that survived at LC25 of triflumuron, lambda-cyhalothrin and fipronil were exposed to C. flavipes. The parasitism capacity of F1 generation of the parasitoid was also evaluated. None of the insecticide affected the adult emergence, pupal and larval mortality, and sexual ratio of the parasitoid. On the other hand, lambda-cyhalothrin e fipronil negatively affect the instantaneous rate of growth of C. flavipes. Therefore, the strategies of the use of these insecticides for controlling D. saccharalis should be carefully designed to preserve their lifetime in integrated pest management programs.