Made available in DSpace on 2015-03-26T13:30:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 584816 bytes, checksum: f4330ebbc024b36a1ab766369b97b738 (MD5) Previous issue date: 2008-07-07 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Plants previously attacked by herbivores may have their defense system activated. The defense forms may occur by different routes. Some of the unleashed routes take place right after the herbivory, when the plant starts responding in an indirect way through the production of volatile substances attractive to natural enemies of the infesting phytophagous. Another route would be the direct response from the plant through the synthesis of proteinase inhibitors produced post-injury, which can affect the development and growth of the infesting phytophagous. The plants can present specificity in the induced responses, that is, the defenses may intimidate a subsequent herbivory; however, in some cases the re- infesting species do not have their performance affected. Recent studies have shown resistance mechanisms in plants of commercial interest against the attack of pests. Strawberry plants which are cultivated in large scale in Brazil have suffered serious damage by the two spotted mite Tetranychus urticae, which is a primary pest for the culture. Therefore, the present study had as an aim to study induced direct resistance in strawberry plants (Fragaria x ananassa Duch.) upon the population dynamics of the two-spotted mite T. urticae. In the experimental studies clean strawberry plants (control), plants that were mechanically injured as well as plants pre-infected with the two-spotted mite T. urticae were used. In order to determine the proteinase inhibitors, samples of each treatment were used. Based on these methods, in test 1 the hypothesis that the pre-infestation of T. urticae would induce the production of proteinase inhibitors reducing the population growth of their co-specifics was tested. In test 2, the specificity of the defensive compounds was studied, testing then the hypothesis that the pre- infestation of T. urticae would induce the production of proteinase inhibitors which would affect the development of red mite Tetranychus mexicanus, a species of spider mite that also occur in strawberry plants. In test 3, the hypothesis that the infestation by T. urticae in the mother strawberry plants would induce the production of proteinase inhibitors and these would be translocated through stolons unt il the strawberry runners injuring the development of T. urticae in these daughter plants was tested. According to the results a smaller number of individuals of T. urticae were found in plants previously infected with the co-specific. The spider mite T. mexicanus did not have its development affected by the induced response due to the pre-infestation of T. urticae. The plant response had contrasting effect to T. mexicanus, apparently the induced defenses in strawberry plants do not act in reinfestations of hetero-specifics, ate least for T. mexicanus. The population growth of T. urticae was also smaller in the strawberry runners of strawberry plants. The induced defense by T. urticae in mother strawberry plants presented systemic defense signals through the stolon, affecting the performance of the phytophagous of the strawberry runners. In the results of the concentrations of proteinase inhibitors, one could verify that they varied among the treatments in the experiments, but were not correlated to phytophagous performance. Possibly, other phytochemicals compounds produced by the plants might be involved in the induced responses by T. urticae. These results support the hypothesis that the plants that present direct defense can reduce the performance of co-specific phytophagous in the following generation. / Plantas previamente atacadas por herbívoros podem ter o seu sistema de defesa ativado. As formas de defesa podem ocorrer por diferentes rotas. Algumas das rotas desencadeadas ocorrem logo após a herbivoria, quando a planta passa a responder de forma indireta através da produção de substâncias voláteis atrativas aos inimigos naturais dos fitófagos infestantes. Uma outra rota seria a resposta direta da planta através da síntese de inibidores de proteases produzidos após a injúria, o que pode afetar o desenvolvimento e crescimento de fitófagos infestantes. As plantas, por sua vez, podem apresentar especifidade nas respostas induzidas, ou seja, as defesas podem intimidar a herbivoria posterior, porém em alguns casos as espécies re- infestantes não tem o desempenho afetado. Estudos recentes têm demonstrado mecanismos de resistência em plantas de interesse comercial contra o ataque de pragas. Plantas de morangueiro que são cultivadas em larga escala no Brasil têm sofrido sérios danos pelo ácaro-rajado Tetranychus urticae, que é praga primária para a cultura. Desse modo, o presente estudo teve como objetivo estudar a resistência induzida direta em plantas de morangueiro (Fragaria x ananassa Duch.) sobre populações de T. urticae. Nos estudos experimentais foram utlizadas plantas de morangueiro limpas (controle), plantas injuriadas mecanicamente e plantas pré-infestadas por T. urticae. Para determinação dos inibidores de proteases foram utilizadas amostras de folhas limpas de cada tratamento. Baseado nestes métodos, testou-se no ensaio 1 a hipótese de que a pré-infestação de T. urticae induziria a produção de inibidores de proteases reduzindo o crescimento populacional de seus coespecíficos. No ensaio 2, estudou-se a especificidade dos compostos defensivos, testando a hipótese de que a pré-infestação de T. urticae induziria a produção de inibidores de proteases que afetariam o desenvolvimento do ácaro-vermelho Tetranychus mexicanus, uma espécie de ácaro que também ocorre em morangueiro. No ensaio 3, foi testada a hipótese de que a infestação por T. urticae nas plantas matrizes de morangueiro induziria a produção de inibidores de proteases e estes seriam translocados através dos estolões até as plantas-filhas prejudicando o desenvolvimento de T. urticae nestes propágulos. De acordo com os resultados, menor número de indíviduos de T. urticae foram encontrados em plantas previamente infestadas com o coespecífico. O ácaro T. mexicanus não teve seu desenvolvimento afetado pela resposta induzida decorrente da pré-infestação de T. urticae. A resposta da planta teve efeito contrastante a T. mexicanus , aparentemente as defesas induzidas em morangueiro não atuam em re-infestações de heteroespecíficos, pelo menos para T. mexicanus. O crescimento populacional de T. urticae também foi menor nos propágulos de morangueiro. A defesa induzida por T. urticae em plantas matrizes de morangueiro apresentou sistemicidade, através do estolão, afetando o desempenho dos fitófagos nos propágulos. Nos resultados das concentrações de inibidores de proteases, verificou-se em geral, que as mesmas variaram entre os tratamentos nos experimentos, mas não foram correlacionados ao desempenho dos fitófagos. Possivelmente, outros compostos fitoquímicos produzidos pelas plantas estejam envolvidos nas respostas induzidas por T. urticae. Estes resultados suportam a hipótese de que as plantas que apresentam defesa direta podem reduzir o desempenho de fitófagos coespecíficos na geração seguinte.

Les herbivores polyphages sont des généralistes capables d’exploiter une large gamme de plantes hôtes. Au cours des travaux de cette thèse en évolution expérimentale, nous étudions l’évolution de traits d’histoire de vie de différentes populations d’une espèce de ravageur de culture, l’acarien Tetranychus urticae, suite à la colonisation d’un même nouvel hôte, la tomate. Au cours des deux premiers chapitres, des mesures de traits d’histoire de vie ont été collectées depuis le stade œuf jusqu’à la mort des individus permettant de décrire finement le cycle de vie de cet acarien en réponse à l’exploitation de la tomate. Dans le chapitre 1, j’ai montré que la survie au stade juvénile était étroitement liée à des effets maternels. Notamment, les mères s’étant préalablement développées sur la plante de tomate conféraient à leurs descendants une meilleure survie juvénile sur cet hôte. Cependant, ces juvéniles quittaient davantage la plante une fois adulte et avaient une fécondité (pour les femelles) réduite. De plus, l’histoire évolutive des populations affectait la proportion de femelles produites par les mères améliorant potentiellement la démographie des populations. Dans le second chapitre, j’ai montré que plusieurs traits d’histoire de vie (survie juvénile, survie adulte mâle et fécondité) avaient évolué dans les populations exposées à la tomate depuis plusieurs générations à comparer des populations témoins ayant évolué sur haricot. Néanmoins, l’étude du succès reproducteur total des femelles intégrant l’effet de plusieurs traits de vie montre paradoxalement un signal clair d’adaptation au nouvel hôte seulement pour des populations ayant évolué sur cet hôte pendant environ 38 générations et non pour des populations ayant évolué sur cette plante hôte pendant environ 78 générations. L’étude de la diversité génétique, sur la base de marqueurs microsatellites, suggère que ces dernières populations ont souffert de goulots d’étranglement, ce qui pourrait avoir compromis leur adaptation. Pour finir, dans le chapitre 3, je teste si les populations nouvellement adaptées à la tomate sont plus tolérantes aux défenses de la plante, induites par l’attaque d’herbivores, ou bien si ces populations induisent différents niveaux de défense chez les plantes attaquées, affectant la performance des acariens qui les colonisent ultérieurement. Pour cela, des acariens ont été mis en ponte sur des plantes de tomates non pré-infestées, pré-infestées par des acariens adaptés à la tomate ou pré-infestées par des acariens non adaptés à cet hôte. Les populations adaptées à la tomate ont une fécondité plus forte sur cette plante, quel que soit le traitement de la plante, tandis que toutes les populations d’acariens voient leur mortalité augmenter sur les plantes pré-infestées par des acariens adaptés à la tomate. Mes résultats semblent indiquer que l’évolution sur tomate se manifeste par une plus grande capacité à tolérer les défenses de cette plante et une plus grande induction de ces défenses.Ainsi, mon étude décrit un continuum de réponses évolutives chez un polyphage allant de l’absence de détection d’adaptation, conduisant à l’extinction des populations, à la présence de réponses plastiques adaptatives, jusqu’au processus d’adaptation à la plante hôte via possiblement l’acquisition de la capacité à tolérer les défenses de la plante hôte. Ces travaux soulignent l’importance d’intégrer l’effet des variations contrastées de différents traits d’histoire de vie dans une mesure de valeur sélective afin de décrire l’adaptation à une nouvelle plante hôte. Des investigations futures en ce sens permettraient d’enrichir la littérature sur la persistance des herbivores suite à la colonisation de nouvelles plantes hôtes mais aussi d’affiner nos compétences en terme de contrôle d’espèces de ravageurs. / Polyphagous herbivores are generalists able to exploit a large range of host-plants. In this thesis, using experimental evolution, I study the evolution of life history traits in different populations of a crop pest, the spider mite Tetranychus urticae, after colonization of a new host, the tomato plant. In the first two chapters, measures of life history traits were collected from the egg stage to the death of individuals allowing the precise description of the life cycle of mites in response to the exploitation of tomato plants. As described chapter 1, I found that juvenile survival on the new host was influenced by maternal effects. In particular, mothers having developed on tomato had offspring surviving better on this host as juvenile. However, these juveniles left more often the plant as adults and had a reduced fecundity (for females). Moreover, the evolutionary history of populations affected the proportion of females produced by mothers, potentially enhancing demography of populations having previously evolved on this host. In chapter 2, I show that several life history traits (juvenile survival, male adult lifespan and fecundity) had evolved in all populations exposed to tomato for several generations relative to control populations evolving on bean. Nevertheless, the study of female lifetime reproductive success integrating the effect of several successive traits only showed, paradoxically, an adaptive signal for populations having evolved on this host for approximately 38 generations and not for populations having evolved on tomato for approximately 78 generations. The study of genetic diversity with microsatellite markers suggests that these latter populations may have suffered from bottlenecks, which could have compromised their adaptation. Finally, as shown chapter 3, I test whether populations newly adapted to tomato are more tolerant to the host-plant defenses, induced by herbivore attacks, and/or whether these populations differentially trigger the defences of damaged plants, affecting the performance of mites that subsequently colonize this host. For that purpose, I recorded the fecundity and mortality of female adult mites put on clean tomato plants, or on tomato plant pre-infested by tomato-adapted mites or by mites not adapted to this host. Populations adapted to tomato had a higher fecundity on this host irrespective of the plant treatment, while mortality increased for all populations on plants pre-infested with tomato-adapted mites. My results thus suggest that evolution on tomato leads to an increased capacity to tolerate host-plant defences and also to a higher induction of such defences. My studies describe a continuum of evolutionary responses in a polyphagous species from failure of adaptation, leading to the eventual extinction of populations, to the presence of adaptive plastic responses and finally to host-plant adaptation via the possible acquisition of higher tolerance to host-plant defenses. My work also underlines the relevance of integrating the effects of different life history traits with contrasted variations within a same fitness measure to describe host-plant adaptation. Further investigations in this direction should enrich our understanding of mechanisms of herbivore persistence on a new host-plant but also allow developing better crop pest management strategies.

Les ressources étant limitées, les organismes doivent les partager entre les différents traits associés à leur valeur sélective. L'investissement optimal dans chacun de ces traits dépend des conditions environnementales et les individus sont sélectionnés pour ajuster leur stratégie d'allocation en conséquence. La théorie de la compétition locale pour l'accouplement (LMC) illustre bien cette hypothèse. Cette théorie prédit que lorsque qu'une population est structurée, de sorte de l'accouplement se fait localement et que des mâles apparentés sont en compétition pour la reproduction, les femelles devraient biaiser leur sexe ratio en faveur des filles. Bien que cette théorie ait été soutenue par de nombreuses études empiriques, les processus mécanistiques et évolutifs sous-jacents sont très peu connus. Dans cette thèse, j'aborde ces processus chez l'acarien haplo-diploïdeTetranychus urticae. Dans un premier temps, je montre que chez cette espèce, la taille des œufs es tutilisée par les femelles comme mécanisme d'ajustement du sexe-ratio. En effet, les œufs plus gros ont une plus grande probabilité de devenir femelle, et la taille des œufs produits augmente avec l'intensité de la LMC. Dans un second temps, à travers une approche d'évolution expérimentale, j'apporte le premier exemple empirique d'évolution du sexe-ratio en réponse à la LMC.En plus de varier avec les conditions environnementales, la stratégie optimale d'allocation desressources diffère souvent entre mâles et femelles, générant des conflits sexuels. Dans cette thèse,j'étudie les conséquences de tels conflits sur la stratégie reproductive des femelles chez Tetranychusurticae. Je montre notamment que l'accouplement induit une réduction de la longévité et de la fécondité, accompagnée d'une augmentation de la taille des œufs. / Because resources are limited, organisms are constrained to divide their resources between fitness components. The optimal investment into these traits can vary with environmental conditions, so that individuals are selected to adjust their allocation strategy accordingly. The theory of local mate competition (LMC) illustrates this hypothesis. This theory predicts that when populations arestructured, so that mating takes place locally and related males compete for mates, mothers should biastheir sex ratio towards females. Although this theory has been supported by many empirical studies,mechanistic and evolutionary processes underlying sex ratio adjustment remain poorly understood. Inthis thesis, I address these issues, using the haplodiploid spider mite Tetranychus urticae. First, I show that in this species, egg size is used as a mechanism of sex ratio adjustment. Indeed, larger eggs aremore likely to become female, and female spider mites use this property to adjust their sex ratio inresponse to LMC, increasing egg size with the intensity of LMC. Second, through an experimentalevolution approach, I provide the first empirical evidence that the sex ratio can evolve in response toLMC.In addition to varying with environmental conditions, the optimal strategy of resourceallocation also generally differs between male and females. Because of such conflicts, males havedeveloped adaptations aimed at manipulating the way by which females allocate their resources. Iinvestigate the consequences of mating for female reproductive strategies in spider mites. I find that mating induces a decrease of both longevity and fecundity, and an increase of egg size.

Entomopathogenic fungi (EPF) of the genera Metarhizium and Beauveria are able to endophytically colonize a wide variety of plant species, providing protection against arthropod pests; besides increasing the plant development; and act as phytopathogen antagonists. The main objective of the present project was to evaluate the potential of entomopathogenic fungi as plant inoculants against the two-spotted spider mite Tetranychus urticae and the effects on plant growth promotion. Tritrophic effects were also studied, by evaluating prey consumption and feeding behavior of the predatory mite Phytoseiulus persimilis. The evaluated strategy has several potential benefits compared to the sole use of EPF as contact biocontrol agents, as it may control both pests and phytopathogens; be compatible with other natural enemies; provide limited exposure of fungal propagules to adverse environmental conditions, and accelerate seed emergence and plant growth. Considering this, the effects of seed inoculation using two isolates of Metarhizium robertsii and Beauveria bassiana were evaluated at University of Copenhagen, Denmark, on plant development (i.e. biomass and yield) and T. urticae population growth in a model system with bean plants under greenhouse conditions. Effects on feeding performance of P. persimilis were also studied in laboratory conditions. In Brazil, inoculation studies with EPF were conducted at ESALQ/USP with strawberry plants in greenhouse conditions and in the field in four commercial production areas of strawberries in Atibaia-SP and Senador Amaral-MG. In greenhouse studies, the effects of 15 isolates of Metarhizium spp., 5 isolates of B. bassiana and 5 of Cordyceps (= Isaria) fumosorosea were studied, whereas in the commercial area one isolate of Metarhizium and Beauveria was used. Strawberry roots were inoculated by submersion in fungal suspensions, and the population growth of spider mites, while plants development was assessed by measuring root lengths, biomass of roots and leaves, and the strawberry fruit weight. The results showed a significant reduction in T. urticae population and in general better plant development in both crops. The production of string beans and strawberry fruits were higher in inoculated plants than in non-inoculated plants. There was no difference in predation rate and feeding behavior of the predator mite P. persimilis towards T. urticae from fungal inoculated and uninoculated plants. In the commercial strawberry production areas there were significantly lower populations of T. urticae and fewer symptoms of plant diseases on plants in the fungal treated beds compared to plants in untreated beds. The results of this project bring a new perspective on the use of Metarhizium and Beauveria as plant protecting agents revealing that the use of entomopathogenic fungi as plant inoculants may be a promising strategy. / Fungos entomopatogênicos dos gêneros Metarhizium e Beauveria são capazes de colonizar endofiticamente uma ampla variedade de espécies de plantas e conferir à estas, proteção contra artrópodes pragas; além de acelerar o seu desenvolvimento; e atuar como antagonistas de fitopatógenos. O objetivo geral deste projeto foi avaliar o potencial de fungos entomopatogênicos como inoculantes contra o ácaro rajado Tetranychus urticae e seus efeitos na promoção de crescimento de plantas. O efeito tri-trófico no consumo e comportamento alimentar do ácaro predador Phytoseiulus persimilis também foi estudado. A estratégia avaliada traz vários potenciais benefícios comparado ao uso exclusivo de fungos entomopatogênicos como agentes de controle biológico de contato, como o controle duplo de pragas e fitopatógenos; compatibilidade com outros inimigos naturais; menor exposição de propágulos às condições ambientais adversas, além de acelerar a emergência de sementes e o crescimento de plantas. Diante disso, os efeitos da inoculação de sementes usando dois isolados de Metarhizium robertsii e Beauveria bassiana foram avaliados na Universidade de Copenhagen, Dinamarca, na promoção de crescimento das plantas (biomassa e produção) e no crescimento populacional de T. urticae em um sistema modelo com plantas de feijão em casa-de-vegetação. Efeitos no comportamento alimentar de P. persimilis foram também estudados em condições de laboratório. No Brasil, estudos foram conduzidos na ESALQ/USP com plantas de morangueiro em casa-de-vegetação e em quatro áreas de produção comercial de morangueiro em Atibaia-SP e Senador Amaral-MG. Nos estudos em casa-de-vegetação, os efeitos de 15 isolados de Metarhizium spp., 5 de B. bassiana e 5 de Cordyceps (= Isaria) fumosorosea foram estudados, enquanto em área comercial um isolado de Metarhizium e Beauveria foram utilizados. Raízes de morangueiro foram inoculadas por imersão em suspensões fúngicas, e foram avaliados o crescimento populacional do ácaro rajado e o desenvolvimento das plantas, quantificando o comprimento de raiz, biomassa de raiz e de parte aérea, e massa de frutos de morango. Os resultados mostraram redução significativa na população de T. urticae e em geral melhor desenvolvimento das plantas nas duas culturas. A produção de vagens em plantas de feijão e de frutos de morango foram superiores nas plantas inoculadas em relação às não inoculadas. Não se observou diferenças na taxa de predação e comportamento alimentar do ácaro predador P. persimilis quando oferecidos T. urticae provenientes de plantas inoculadas e não inoculadas. Em campo foram observadas populações significativamente menores de T. urticae e menos sintomas de doenças nas plantas inoculadas com os fungos, comparado às plantas não inoculadas. Os resultados obtidos por este projeto trazem uma nova perspectiva do uso de Metarhizium e Beauveria como agentes protetores de plantas revelando que a utilização de fungos entomopatogênicos como inoculantes pode ser uma estratégia promissora.

Neozygites floridana is an important natural enemy of Tetranychus urticae in many crops, including strawberry. In this crop there has been some changes in the production system from open field to low tunnel. This new system presents benefits to strawberry production, moreover this system increases problems with spider mites and some fungal plant pathogens; consequently increasing the use of pesticides. In order to integrate N. floridana in the management of spider mites in strawberry there are still many important aspects to be revealed on the biology, epizootiology of the fungus and the effect of crop systems on its prevalence in the field. For this, three studies were performed, being the first one about the effect of strawberry production systems (low tunnel and open field) and pesticide application on population dynamics of two-spotted spider mite T. urticae, its natural enemies (N. floridana and predatory mites), and plant diseases, the experiment was performed in Inconfidentes-MG. The population of T. urticae attained the highest level in treatments with chemical control of pest, independently of the crop system, low tunnel or open field. The fungus N. floridana was observed late in both crop seasons, in treatments with and without inoculative releases, and has suggested that it might be a natural occurrence of the fungus. The highest prevalence of the fungus were observed in treatments with high densities of T. urticae. The predatory mites occurred naturally during the two crop seasons, and the most abundant species was Neoseiulus anonymus (Chant) (57.5%). The incidence of fungal plant diseases are greater in the open field than in low tunnel, however it seems that the crop system do not affect the new disease \"vermelhao\". The second study aimed to reveal the abiotic and biotic factors involved in the regulation of resting spores formation in the hosts T. urticae and T. evansi. The Brazilian isolate ESALQ1420 produced a large number of resting spores (51.5%) in T. urticae at a temperature 11 °C, photoperiod of 10L:14D, light intensity of 42-46 (?mol m-2s-1), on non-senescent plants. Small percentages of mites with resting spores (0-5 %) were found for the Norwegian isolate NCRI271/04 under the conditions tested, and very low percentages of resting spores (up to 1%) were observed in T. evansi infected by the Brazilian isolate ESALQ1421.The third study was therefore conducted phylogenetic analysis of isolates of N. floridana and develops efficient real-time PCR-based analysis for detection and quantification of N. floridana propagules from the soil. The phylogenic three showed that Neozygites is a fungal group far from other Entomophthoromycota and that N. floridana present high intra-specific variability. This data indicates that the isolates from different Tetranychus species may be in fact different Neozygites species, not described yet. We developed a real-time PCR probe for detection and quantification of N. floridana in the soil. This molecular probe was successful in quantifying N. floridana at relatively high DNA concentrations seeded into the soil. / Neozygites floridana é um importante inimigo natural de Tetranychus urticae em diversas culturas, incluindo morango. Nesta cultura tem havido uma mudança no sistema de produção, passando de cultivo em campo aberto para túnel baixo. Este novo sistema apresenta benefícios na produção de morango, no entanto pode aumentar problemas com ácaros fitófagos e algumas doenças fúngicas, consequentemente aumentando o uso de agrotóxicos. Para a integração de N. floridana no manejo de ácaros fitófagos em morango, existem ainda muitos aspectos importantes a serem conhecidos sobre a biologia, epizootiologia do fungo e efeito dos sistemas de cultivo sobre a sua prevalência em campo. Para isso três estudos foram realizados, sendo o primeiro estudo sobre o efeito de sistemas de produção de morango (túnel baixo e campo aberto) e da aplicação de agrotóxicos sobre a dinâmica populacional do acaro rajado T. urticae, seus inimigos naturais (N. floridana e ácaros predadores) e doenças de plantas, o experimento foi realizado em Inconfidentes-MG. A população de T. urticae atingiu altos níveis em tratamentos com controle químico de pragas, independente do sistema de cultivo, túnel baixo ou campo aberto. O fungo N. floridana foi observado no final de ambos os ciclos de cultivos, nos tratamentos com e sem liberações inoculativas, sugerindo que houve incidência natural do fungo. As maiores prevalências do fungo foram observadas em tratamentos com altas densidades de T. urticae. Os ácaros predadores ocorreram naturalmente durante os dois ciclos de cultivo, sendo Neoseiulus anonymus (Chant) a espécie mais abundante (57.51%). A incidência de doenças fúngicas foi maior em campo aberto do que em túnel baixo, no entanto parece que o sistema de cultivo não afetou a incidência da nova doença vermelhão. No segundo estudo objetivou-se conhecer os fatores abióticos e bióticos envolvidos na formação de esporos de resistência nos hospedeiros T. urticae e Tetranychus evansi. O isolado brasileiro ESALQ1420 produziu um grande número de esporos de resistência (51.5%) em T. urticae, a uma temperatura de 11 ° C, fotoperíodo de 10F:14E, intensidade de luz de 42-46 (?mol m-2s-1), em plantas senescentes. Pequenas percentagens de ácaros com esporos de resistência (0-5%) foram encontrados para o isolado Norueguês NCRI271/04 sob as condições testadas, e muito baixas percentagens de esporos de resistência (ate 1%) foram observados em T. evansi infectados pelo isolado brasileiro ESALQ1421. O terceiro estudo objetivou analisar filogeneticamente os isolados de Neozygites patogênicos a ácaros, e desenvolver ferramenta utilizando PCR em tempo real para a detecção e quantificação de propágulos de N. floridana a partir do solo. A arvore filogenética mostrou que Neozygites e um grupo de fungos distante dos demais Entomophthoromycota, e que estes fungos apresentaram alta variabilidade intraespecífica entre isolados de N. floridana. Estes resultados indicam que isolados provenientes de diferentes espécies hospedeiras do gênero Tetranychus podem ser de fato diferentes espécies de Neozygites não descritas ainda. Desenvolveu-se uma sonda molecular para detecção e quantificação de N. floridana no solo utilizando PCR em tempo real. Esta sonda foi eficiente na quantificação de N. floridana, em concentrações relativamente altas de DNA inoculado no solo.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:30:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 301316 bytes, checksum: 99cd4e8684305bf084ac2f725463bae5 (MD5) Previous issue date: 2012-07-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Plants protect themselves against herbivore attacks by a combination of constitutive and induced defenses, which reduce the performance of herbivores and decrease the spread of damage. Plants under attack by herbivores release a variety of organic volatile compounds, which are involved in the attraction of natural enemies of herbivores. The natural enemies such as predatory mites and coccinellids, for example, are able to exploit these volatiles to locate their prey, using them as chemical signals for the presence of food. Thus, behavioral studies are important for understanding the interactions that occur between organisms in a food web. As well as the knowledge of the chemical compounds that mediate the location of plants infested with herbivores by natural enemies, in order to have a better understanding of insect-plant interactions mediating the third trophic level. In this study, we investigated the responses of the predators Phytoseiulus longipes, Phytoseiulus macropilis and Cycloneda sanguinea to volatiles from tomato plants infested or not infested with the phytophagous mites Tetranychus evansi or Tetranychus urticae. The main objective was to verify whether these predators are able to discriminate between sources of odors produced by the plant-herbivore complex. We also identified the volatile compounds emitted by plants infested with T. evansi, T. urticae and clean tomato plants. To access these results were used techniques of olfactometry for behavioral tests and GC-MS to identify the compounds. The results show that the tested predators are able to discriminate between volatile tomato plants infested with T. evansi or T. urticae and volatile of clean plants, showing that the plant-herbivore complex releases odors attractive to these natural enemies. But when given the choice between plants infested with T. evansi and plants infested with T. urticae, the predators are not able to discriminate between the two sources of odors produced. The identification of volatile compounds was verified that when comparing clean plants and plants infested with T. evansi or T. urticae was found and identified more volatile compounds in infested plants. When we compare plants infested with T. evansi and plants infested with T. urticae, the profile of the volatile compounds were very similar in both. As for the quantitative analysis of compounds, we found no significant difference between the concentrations of each compound emitted by plants infested with T. evansi and T. urticae. The results obtained through the identification and quantification of volatile compounds may explain the responses obtained in the olfactometer experiments. / As plantas se protegem contra o ataque de herbívoros através da combinação de defesas constitutivas e/ou induzidas que reduzem o desempenho dos herbívoros e, consequentemente, interrompem a propagação do dano. Plantas sadias ou sob o ataque de herbívoros liberam uma variedade de compostos orgânicos voláteis, os quais estão envolvidos na atração dos inimigos naturais desses herbívoros. Os inimigos naturais como ácaros predadores e coccinelídeos, por exemplo, são capazes de explorar esses voláteis para localizar suas presas, usando-os como sinais químicos da presença do alimento. Dessa forma, estudos de comportamento são importantes para o entendimento das interações que ocorrem entre os organismos em uma teia alimentar. Assim como o conhecimento dos compostos químicos que mediam a localização de plantas infestadas com herbívoros pelos inimigos naturais, para que se tenha uma melhor compreensão da interação inseto-planta influenciando o terceiro nível trófico. Diante disso, este trabalho objetivou investigar as respostas dos ácaros predadores Phytoseiulus longipes e Phytoseiulus macropilis e de joaninhas da espécie Cycloneda sanguinea aos voláteis de plantas de tomate infestadas ou não com Tetranychus evansi e Tetranychus urticae. O principal objetivo foi verificar se estes predadores são capazes de discriminar entre as fontes de odores produzidas pelo complexo planta-herbívoro. Nós também identificamos os compostos voláteis emitidos por plantas infestadas com o ácaro-vermelho T. evansi e com o ácaro rajado T. urticae e de plantas de tomate limpas. Para acessar esses resultados foram utilizadas as técnicas de olfatometria para os testes comportamentais e o GC-MS para a identificação dos compostos. Os resultados mostram que os predadores testados são capazes de discriminar entre voláteis de plantas de tomate infestadas com T. evansi ou T. urticae e voláteis de plantas limpas. Isso mostra que o complexo planta-herbívoro libera odores atraentes a estes inimigos naturais. Porém, quando dada à escolha entre plantas infestadas com T. evansi e plantas infestadas com T. urticae, os predadores não são capazes de discriminar entre as duas fontes de odores produzidas. Quanto à identificação dos compostos foi verificado que ao compararmos plantas limpas e plantas infestadas, seja com o ácaro-vermelho ou com o ácaro rajado, foram encontrados e identificados uma quantidade bastante superior de compostos voláteis nas plantas infestadas. Já quando comparamos plantas infestadas com T. evansi e plantas infestadas com T. urticae, o perfil de compostos voláteis encontrado em ambas foi bastante similar. Quanto à análise quantitativa dos compostos, observamos que não existe diferença significativa entre as concentrações de cada composto emitidos por plantas infestadas com T. evansi e T. urticae. Os resultados obtidos através da identificação e quantificação dos compostos voláteis podem explicar as respostas obtidas nos experimentos de olfatômetro.

Neozygites floridana is an important natural enemy of Tetranychus urticae in many crops, including strawberry. In this crop there has been some changes in the production system from open field to low tunnel. This new system presents benefits to strawberry production, moreover this system increases problems with spider mites and some fungal plant pathogens; consequently increasing the use of pesticides. In order to integrate N. floridana in the management of spider mites in strawberry there are still many important aspects to be revealed on the biology, epizootiology of the fungus and the effect of crop systems on its prevalence in the field. For this, three studies were performed, being the first one about the effect of strawberry production systems (low tunnel and open field) and pesticide application on population dynamics of two-spotted spider mite T. urticae, its natural enemies (N. floridana and predatory mites), and plant diseases, the experiment was performed in Inconfidentes-MG. The population of T. urticae attained the highest level in treatments with chemical control of pest, independently of the crop system, low tunnel or open field. The fungus N. floridana was observed late in both crop seasons, in treatments with and without inoculative releases, and has suggested that it might be a natural occurrence of the fungus. The highest prevalence of the fungus were observed in treatments with high densities of T. urticae. The predatory mites occurred naturally during the two crop seasons, and the most abundant species was Neoseiulus anonymus (Chant) (57.5%). The incidence of fungal plant diseases are greater in the open field than in low tunnel, however it seems that the crop system do not affect the new disease \"vermelhao\". The second study aimed to reveal the abiotic and biotic factors involved in the regulation of resting spores formation in the hosts T. urticae and T. evansi. The Brazilian isolate ESALQ1420 produced a large number of resting spores (51.5%) in T. urticae at a temperature 11 °C, photoperiod of 10L:14D, light intensity of 42-46 (?mol m-2s-1), on non-senescent plants. Small percentages of mites with resting spores (0-5 %) were found for the Norwegian isolate NCRI271/04 under the conditions tested, and very low percentages of resting spores (up to 1%) were observed in T. evansi infected by the Brazilian isolate ESALQ1421.The third study was therefore conducted phylogenetic analysis of isolates of N. floridana and develops efficient real-time PCR-based analysis for detection and quantification of N. floridana propagules from the soil. The phylogenic three showed that Neozygites is a fungal group far from other Entomophthoromycota and that N. floridana present high intra-specific variability. This data indicates that the isolates from different Tetranychus species may be in fact different Neozygites species, not described yet. We developed a real-time PCR probe for detection and quantification of N. floridana in the soil. This molecular probe was successful in quantifying N. floridana at relatively high DNA concentrations seeded into the soil. / Neozygites floridana é um importante inimigo natural de Tetranychus urticae em diversas culturas, incluindo morango. Nesta cultura tem havido uma mudança no sistema de produção, passando de cultivo em campo aberto para túnel baixo. Este novo sistema apresenta benefícios na produção de morango, no entanto pode aumentar problemas com ácaros fitófagos e algumas doenças fúngicas, consequentemente aumentando o uso de agrotóxicos. Para a integração de N. floridana no manejo de ácaros fitófagos em morango, existem ainda muitos aspectos importantes a serem conhecidos sobre a biologia, epizootiologia do fungo e efeito dos sistemas de cultivo sobre a sua prevalência em campo. Para isso três estudos foram realizados, sendo o primeiro estudo sobre o efeito de sistemas de produção de morango (túnel baixo e campo aberto) e da aplicação de agrotóxicos sobre a dinâmica populacional do acaro rajado T. urticae, seus inimigos naturais (N. floridana e ácaros predadores) e doenças de plantas, o experimento foi realizado em Inconfidentes-MG. A população de T. urticae atingiu altos níveis em tratamentos com controle químico de pragas, independente do sistema de cultivo, túnel baixo ou campo aberto. O fungo N. floridana foi observado no final de ambos os ciclos de cultivos, nos tratamentos com e sem liberações inoculativas, sugerindo que houve incidência natural do fungo. As maiores prevalências do fungo foram observadas em tratamentos com altas densidades de T. urticae. Os ácaros predadores ocorreram naturalmente durante os dois ciclos de cultivo, sendo Neoseiulus anonymus (Chant) a espécie mais abundante (57.51%). A incidência de doenças fúngicas foi maior em campo aberto do que em túnel baixo, no entanto parece que o sistema de cultivo não afetou a incidência da nova doença vermelhão. No segundo estudo objetivou-se conhecer os fatores abióticos e bióticos envolvidos na formação de esporos de resistência nos hospedeiros T. urticae e Tetranychus evansi. O isolado brasileiro ESALQ1420 produziu um grande número de esporos de resistência (51.5%) em T. urticae, a uma temperatura de 11 ° C, fotoperíodo de 10F:14E, intensidade de luz de 42-46 (?mol m-2s-1), em plantas senescentes. Pequenas percentagens de ácaros com esporos de resistência (0-5%) foram encontrados para o isolado Norueguês NCRI271/04 sob as condições testadas, e muito baixas percentagens de esporos de resistência (ate 1%) foram observados em T. evansi infectados pelo isolado brasileiro ESALQ1421. O terceiro estudo objetivou analisar filogeneticamente os isolados de Neozygites patogênicos a ácaros, e desenvolver ferramenta utilizando PCR em tempo real para a detecção e quantificação de propágulos de N. floridana a partir do solo. A arvore filogenética mostrou que Neozygites e um grupo de fungos distante dos demais Entomophthoromycota, e que estes fungos apresentaram alta variabilidade intraespecífica entre isolados de N. floridana. Estes resultados indicam que isolados provenientes de diferentes espécies hospedeiras do gênero Tetranychus podem ser de fato diferentes espécies de Neozygites não descritas ainda. Desenvolveu-se uma sonda molecular para detecção e quantificação de N. floridana no solo utilizando PCR em tempo real. Esta sonda foi eficiente na quantificação de N. floridana, em concentrações relativamente altas de DNA inoculado no solo.

Afin de limiter l’impact négatif des ravageurs sur les plantes cultivées, des agents de lutte biologique sont souvent introduits sous abris. Or, des interactions peuvent apparaître entre eux, comme la prédation intraguilde, et modifier l’efficacité de la lutte biologique. De plus, les défenses directes des plantes hôtes peuvent perturber l’efficacité des ennemis naturels. La question se pose donc de savoir s’il est possible de limiter les interactions négatives entre ennemis naturels et l’impact de la plante hôte sur leur développement. Pour répondre à cet objectif, afin d’optimiser la lutte biologique contre l’acarien Tetranychus urticae, ravageur très problématique, nous avons considéré deux cultivars de tomates caractérisés par des densités en trichomes et des concentrations en composés secondaires contrastéesl’acarien prédateur Phytoseiulus macropilis et Macrolophus pygmaeus, punaise prédatrice souvent employée pour lutter contre les aleurodes. Au cours d’essais conduits en serre, P. macropilis a permis de réguler T. urticae sans différence entre les deux cultivars, alors qu’en microcosmes le taux d’oviposition de P. macropilis a été supérieur sur le cultivar ayant la densité en trichomes non glandulaires la plus élevée. La consommation d’œufs de P. macropilis par M. pygmaeus en microcosmes n’a pas été observée en serre. Les interactions entre arthropodes se sont également traduites par une agrégation supérieure des T. urticae en présence des deux prédateurs et de P. macropilis en présence de M. pygmaeus. Avant de proposer P. macropilis comme nouvel agent de lutte bio / To suppress pest populations to such levels that damage to thecrop is minimized, multiple biological control agents are oftenintroduced in greenhouses. However, negative interactionsamong them, such as intraguild predation, might appear thatcan decrease the effi ciency of the plant protection strategy.Furthermore, plant direct (physical or chemical) defenseshave a negative impact on the pests but might also have animpact on the natural enemies. Therefore, the question iswhether it is possible to limit the negative interactions amongbiological control agents and the infl uence of the crop on thebehavior and development of the natural enemies. To optimizebiological control of Tetranychus urticae, a very problematicpest in tomato greenhouses, the effi ciency of the predatorymite Phytoseiulus macropilis was tested on two cultivars withdifferent trichome densities and concentrations of secondarycompounds, in presence or absence of Macrolophus pygmaeus,a mirid often used to regulate whitefl y populations.During two years, under greenhouse conditions, P. macropiliswell-controlled the population of T. urticae. There was no evidenceof intraguild predation between the two predators, butin the presence of M. pygmaeus, P. macropilis tended to havea more clumped spatial distribution. However, in microcosms,M. pygmaeus fed on P. macropilis eggs. Moreover, P. macropilislaid signifi cantly more eggs on the tomato cultivar with thehighest density of non-glandular trichomes, but this resultwas only observed in microcosms. The different dynami

Os ácaros Tetranychus evansi e Tetranychus urticae são pragas conhecidas de tomateiros. O ácaro T. urticae induz as defesas diretas e indiretas das plantas de tomate. Já a espécie T. evansi suprime as defesas diretas e indiretas e protege seu sitio de alimentação com a produção de teia densa. Não se conhece o desempenho de insetos pragas em plantas infestadas por ácaros T. evansi. O objetivo deste trabalho foi avaliar, em campo, a colonização de plantas por outros artrópodes após serem infestadas por T. evansi ou por T. urticae. No primeiro capítulo da tese foram feitos experimentos em campo para avaliar o desempenho de fêmeas de T. evansi em plantas de tomate limpas (controle) ou infestadas por T. evansi ou infestadas por T. urticae. Foi observado que a oviposição de fêmeas de T. evansi em plantas infestadas anteriormente por T. urticae foi significativamente menor do que observada em plantas limpas ou infestadas antes por T. evansi. Também foi avaliada a preferência de artrópodes em cada tratamento. As plantas foram separadas em três tratamentos (planta limpa, infestada com 400 ácaros T. urticae ou T. evansi) e após 4 dias foram posicionadas em um hexágono, em campo. A maior quantidade de herbívoros foi encontrada em plantas limpas do que em plantas infestadas com T. urticae ou com T. evansi. Dentre os herbívoros com maior abundância e frequência estavam as moscas brancas Bemisia tabaci (Biotipo B). No segundo capítulo foi estudada a preferência das moscas brancas (B. tabaci) em plantas limpas ou infestadas por T. evansi ou T. urticae com e sem teia. As moscas brancas foram encontradas em maior quantidade em plantas limpas ou infestadas por T. urticae. No terceiro capítulo foi avaliada a oviposição e desempenho de moscas brancas B. tabaci em plantas limpas ou infestadas com ácaros T. evansi ou T. urticae. As moscas brancas ovipositaram mais em plantas infestadas por T. evansi e em plantas limpas. Não houve diferença significativa na taxa de mortalidade de ninfas de moscas brancas entre os tratamentos. Nessa tese foi comprovado que artrópodes em campo evitam plantas infestadas por T. evansi. / The spider mites Tetranychus evansi and Tetranychus urticae are pests of tomato plants. The species T. urticae induces direct and indirect defenses of tomato plants. The species T. evansi suppresses direct defenses of tomato plants and protects its feeding site with dense web. The performance of insect pests on plants infested by T. evansi mites is not known. The objective of this study was to evaluate the colonization of plants infested by T. evansi and T. urticae by other arthropods in the field. In the first chapter of this thesis I evaluated the performance of females of T. evansi in clean or infested tomato plants by T. evansi or T. urticae. I observed that the oviposition of T. evansi females was significantly lower on plants previously infested by T. urticae than on clean or infested plants by T. evansi. In another experiment, I evaluated the preference of arthropods in each treatment. Plants were divided into three treatments (clean plant, infested with 400 T. urticae or 400 T. evansi) and after 4 days they were positioned in a hexagon in the field. The largest amount of herbivores were found on clean plants, than on plants infested by T. urticae or T. evansi. The whitefly Bemisia tabaci (byotipe B) was the most abundant herbivore found on the plants. In the second chapter, I studied the preference of whitefly (B. tabaci) for clean plants or plants infested by T. evansi or T. urticae with and without web. The whiteflies were found in greater quantities in clean plants or plants infested by T. urticae. In the third chapter, I assessed the oviposition and performance of whitefly B. tabaci in clean plants or infested plants with T. evansi or T. urticae. The whiteflies laid more eggs on plants infested by T. evansi and clean plants. There was no significant difference in mortality of whiteflies nynphs between treatments. This thesis has been proved that arthropods in the field avoid plants infested by T. evansi, in the field.

Submitted by Ana Paula Lisboa Monteiro (monteiro@univates.br) on 2009-06-22T17:22:52Z No. of bitstreams: 1 CarolinaBecker.pdf: 503088 bytes, checksum: 6691aa24c9b4dfc671a9feae5b2172a0 (MD5) / Made available in DSpace on 2009-06-22T17:22:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CarolinaBecker.pdf: 503088 bytes, checksum: 6691aa24c9b4dfc671a9feae5b2172a0 (MD5) / O uso de compostos químicos sintéticos para o controle de pragas é amplamente utilizado no cultivo de plantas, os quais desfavorecem a estabilidade ecológica de sistemas naturais. Por serem menos agressivos e possuírem mais de um princípio ativo, os pesticidas naturais de origem vegetal podem minimizar as conseqüências indesejadas. Avaliou-se no presente trabalho o potencial acaricida dos óleos essenciais das espécies vegetais Acanthospermum australe, Casearia sylvestris e Pothomorphe umbellata, em duas concentrações de solução etanólica (0,5% e 2,0%), além da análise de compisição dos extratos destas plantas por cromatografia gasosa e espectrometria de massas. Na análise de composição das plantas, os compostos em maior concenctração encontrados foram ß-elemeno (31,7%) e α-humuleno (28,2%) em C. sylvestris, apiol (46,6%) e dill apiol (14,5%) em P. umbellata. Em A. australe o elemento com maior concentração (81,0%) não foi identificado. A atividade acaricida foi constatada para as três plantas, após 72 horas na concentração 2,0%. O óleo de Acanthospermum australe foi o que apresentou desempenho mais próximo do acaricida comercial utilizado como controle negativo.