Manejo da Resistência de Insetos-Praga em Milho Transgênico

Transcrição

1 Manejo da Resistência de Insetos-Praga em Milho Transgênico Celso Omoto ESALQ/USP

2 ROTEIRO Análise de risco de evolução da resistência Estratégias de manejo da resistência Alta dose Uso de mais de uma proteína na planta Refúgio

3 Pragas-alvo para o milho Bt Spodoptera frugiperda Lagarta-do-cartucho Helicoverpa zea Lagarta-das-espigas Diatraea saccharalis Broca-da-cana Aspectos bioecológicos de 3 espécies: Plantas hospedeiras, mobilidade, acasalamento, dinâmica populacional, estrutura genética etc. Fotos: Heraldo Negri

4 Fatores determinantes na evolução de resistência Freqüência inicial de resistência Intensidade de seleção: proporção da população exposta em cada geração Padrão de herança da resistência (valor adaptativo dos heterozigotos)

5 Variabilidade Genética Presença de variabilidade genética Suscetível Resistente a proteína A

6 PRESENÇA DE VARIABILIDADE GENÉTICA Suscetível Resistente à proteína A

7 Fatores determinantes na evolução de resistência Freqüência inicial de resistência Intensidade de seleção: proporção da população exposta em cada geração Padrão de herança da resistência (valor adaptativo dos heterozigotos)

8 PRESSÃO DE SELEÇÃO Suscetível Resistente à proteína A

9 Suscetível Resistente à proteína A

10 Milho no Brasil Área cultivada (x 1000 ha) Fonte: CONAB

11 Sistema Intensivo de Produção de Cultivos Oeste da Bahia

12 Lagarta-do-cartucho do milho no algodão Foto: Paulo E. Saran

13 Ponte Verde x Spodoptera Ponte Verde Milho Algodão Círculo Verde Assessoria Agronômica

14 Lagarta-do-cartucho do milho na soja Fotos: Paulo E. Saran

15 Monitoramento de Resistência Mato Grosso Bahia Mato Grosso do Sul Goiás São Paulo Minas Gerais Paraná Rio Grande do Sul

16 Frequência de Resistência (%) Evolução da Resistência de S. frugiperda a Inseticidas Rio Verde, Goiás

17 Frequência de Resistência (%) Evolução da Resistência de S. frugiperda a Inseticidas Rio Verde, Goiás

18 Adoção da tecnologia Bt Casos de Resistência Tabashnik (2008)

19 Casos de Resistência em Condições de Campo Cultura Proteína Espécie País Introdução Tempo Algodão Cry1Ac Helicoverpa zea EUA a 8 anos Algodão Cry2Ab H. zea EUA 2003 ± 4 anos Milho Cry1Ab Busseola fusca África do Sul 1998 < 8 anos Milho Cry1F Spodoptera frugiperda Porto Rico anos Algodão Cry1Ac Pectinophora gossypiella Índia anos Milho Cry3Bb1 Diabrotica virgifera virgifera EUA anos

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21 RESISTÊNCIA CRUZADA Resistência Cruzada: Um mecanismo de defesa confere resistência a diferentes toxinas (compostos geralmente relacionados). Ex.: Cry1F e Cry1Ab

22 Ferré & Van Rie (2002)

23 Fatores determinantes na evolução de resistência Freqüência inicial de resistência Intensidade de seleção: proporção da população exposta em cada geração Padrão de herança da resistência (valor adaptativo dos heterozigotos)

24 BAIXA OU ALTA DOSE??? SS RS RR % Mortalidade (Probit) A B Dose da toxina Dose A Dose B Resistência é funcionalmente DOMINANTE Resistência é funcionalmente RECESSIVA

25 Assumindo que: - Resistência é monogênica - 2 alelos (S e R) - População em equilíbrio de Hardy-Weinberg Se freqüência gênica for: f(r) = p = 0,001 f(s) = q = 0,999 Então, a freqüência genotípica será: Em 1 milhão f(rr) = p 2 = 0, f(rs) = 2pq = 0, f(ss) = q 2 = 0,

26 Estratégia de ALTA DOSE e REFÚGIO para retardar a evolução de resistência RR x SS RS Tamanho e Disposição das Áreas de Refúgio Milho Bt Possibilitar o encontro de resistentes e suscetíveis para acasalamento Refúgio

27 Risco de Resistência = f (dose, exposição) Evento de Alta Dose: a planta que expressa a proteína tóxica em uma concentração que possibilita a mortalidade de heterozigotos das pragas-alvo Definição Operacional de Alta Dose US-EPA: alta dose é a planta que expressa a proteína tóxica em uma concentração equivalente a pelo menos 25 vezes a CL 99 da população suscetível da praga-alvo

28 Monsanto / Syngenta Proteína: Cry1Ab Milho Bt Dow AgroSciences / Pioneer Proteína: Cry1F Syngenta Proteína: Vip3A Refúgio - 10% da área de milho Estruturado Localizado à distância de no máximo 800 m Composto por milho não Bt

29 Toxicidade Relativa de Cry1Ab Tratamento Superficial da Dieta Pragas-Alvo CL 50 (ng por cm 2 ) Ostrinia nubilalis 2,66 to 7,89 Marçon et al. (1999) Helicoverpa zea 70,3 to 221,3 Siegfried et al. (2000) Spodoptera frugiperda > Lynch et al. (2003)

30 Princípio Básico da Mistura no Manejo da Resistência Proteína A + Proteína B Os indivíduos resistentes à proteína A serão controlados pela proteína B. Os indivíduos resistentes à proteína B serão controlados pela proteína A.

31 Assumindo que a resistência para as proteínas A e B é: - monogênica e recessiva; - conferida pelos alelos S e R; - independente f(r A ) = 0,001 f(r A R A ) = 10-6 f(r B ) = 0,001 f(r B R B ) = 10-6 f(r A R A R B R ) = B

32 Possíveis Fenótipos Suscetível aos produtos A e B S A S A S B S B Suscetível ao produto A S A S A R B R B S A S A R B S B Suscetível ao produto B R A R A S B S B R A S A S B S B Fenótipo dependente da dominância R A S A R B S B R A S A R B R B R A R A R B S B Resistente aos produtos A e B: R A R A R B R B

33 Suscetível Resistente às proteínas A e B

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36 >10000 Gerações até [R] >50% ,9 0,95 1 Um gene Dois genes Mortalidade de suscetíveis 10% refúgio, 70% mortalidade de heterozigotos (Roush, 1994)

37 Milho Bt (2 proteínas) Proteínas: Cry1A Cry2Ab2 Cry1Ab/VIP3Aa20 Cry1A.105/Cry2Ab2/Cry1F Cry1Ab/Cry1F Refúgio - 5% da área de milho Estruturado Localizado à distância de no máximo 800 m Composto por milho não Bt

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39 Restabelecimento da Suscetibilidade Após várias gerações da praga na ausência de pressão de seleção... Suscetível Resistente à proteína A

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41 Freqüência de Resistência Evento A Restabelecimento da Suscetibilidade Primeira Safra Segunda Safra Inverno

42 GRUPO (Classificação IRAC) Carbamatos (1A) Organofosforados (1B) Piretróides (3A) Spinosinas (5) Bacillus thuringiensis (11) Benzoiluréias (11) Diacilhidrazinas (18) Indoxacarb (22A) Diamidas (28) Mecanismo de ação primária Inibidores da acetilcolinesterase Inibidores da acetilcolinesterase Moduladores de canais de sódio Agonistas de receptores da acetilcolina Desintegradores da membrana do mesêntero Inibidores da formação de quitina Agonistas de receptores de ecdisteróides Bloqueadores de canais de sódio Moduladores de receptores de rianodina

43 Liberações Comerciais de Cultivos Bt no Brasil Cultura Proteína(s) inseticida Marca registrada Área de refúgio* Algodão Cry1Ac Bollgard 20% Cry1Ac/Cry1F Widestrike 5% Cry1Ac/Cry2Ab2 Bollgard II 5% Cry1Ab/Cry2Ae TwinLink 5% Milho Yieldgard Cry1Ab e Agrisure TL 10% Cry1F Herculex 10% Cry1A.105/Cry2Ab2 Yieldgard VT Pro 5% VIP3Aa20 Agrisure Viptera 10% Cry1Ab/VIP3Aa % Cry1A.105/Cry2Ab2/Cry1F Genuity VT Triple Pro 5% Cry1Ab/Cry1F... 5% Cry1A.105/Cry2Ab2/Cry3Bb1 Genuity SmartStacks 5% Soja Cry1Ac Intacta RR2 Pro 20%

44 Sistemas de Produção de Cultivos no Mato Grosso SET OUT NOV DEZ JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SEP OCT NOV DEC JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG 1) MILHETO ALGODÃO MILHETO ALGODÃO Cry1Ac Cry1Ac Cry1Ac + Cry2Ab2 Cry1Ac + Cry2Ab2 Cry1Ac + Cry1F Cry1Ac + Cry1F Cry1Ab + Cry2Ae Cry1Ab + Cry2Ae 2) SOJA MILHO MILHETO ALGODÃO Cry1Ac Cry1Ab Cry1Ac Cry1F Cry1Ac + Cry2Ab2 Vip3A Cry1Ac + Cry1F Cry1A Cry2Ab2 Cry1Ab + Cry1F Cry1Ab + Vip3A 3) SOJA MILHO MILHETO SOJA MILHO Cry1Ac Cry1Ab Cry1Ac Cry1Ab Cry1F Cry1F Vip3A Vip3A Cry1A Cry2Ab2 Cry1A Cry2Ab2 Cry1Ab + Cry1F Cry1Ab + Cry1F Cry1Ab + Vip3A Cry1Ab + Vip3A 4) SOJA ALGODÃO SOJA ALGODÃO Cry1Ac Cry1Ac Cry1Ac Cry1Ac Cry1Ac + Cry2Ab2 Cry1Ac + Cry2Ab2 Cry1Ac + Cry1F Cry1Ac + Cry1F Cry1Ab + Cry2Ae Cry1Ab + Cry2Ae 5) MILHO (Produção de Sementes) MILHO (Produção de Sementes)

45 Cultivos-Bt: Ferramenta adicional no Manejo Integrado de Pragas Controle Cultural Controle Biológico (predadores e parasitóides) Controle Microbiano Controle por Comportamento Variedades Resistentes / Plantas Transgênicas Controle Químico Outros

46 Desafio: Implementação de Estratégias de Manejo da Resistência Academia Indústria Agricultores, Consultores, Revendas etc Educação, Pesquisa e Regulamentação

47 Celso Omoto Av. Pádua Dias, 11 Piracicaba, SP Brasil CEP: Fone: 55 (19) Muito Obrigado!