Biointerações e proteção de culturas: atrativos e repelentes para aplicação no controle de pragas e manejo de inimigos naturais.

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1 Biointerações e proteção de culturas: atrativos e repelentes para aplicação no controle de pragas e manejo de inimigos naturais. Miguel Borges, Raúl A. Laumann, Maria C. Blassioli-Moraes 1 Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia - Brasilia, DF Brazil Recursos Genéticos e Biotecnologia

2 Agricultura Brasileira Com as mudanças na paisagem agrícola, a adoção do Sistema de plantio direto e a introdução da agricultura intensiva, culturas de coberturas, pontes verdes, os insetos tem alimento ao ano todo, fator positivo para o crescimento das populações e insegurança na globalização da agricultura.

3 Semioquímicos de plantas e insetos como alternativa para o controle de pragas e manejo de inimigos naturais Semioquímicos + manejo do habitat Podem impedir que as pragas atinjam o nível de dano econômico Diversidade vegetal Plantas florais Plantas companheiras Variedades resistentes

4 Mean number of insects Percevejos: Principais pragas nas culturas de cereais no Brasil Bean Sunflower Maize Post-harvest residues Sorghum Wheat 08/apr 15/apr 21/apr 26/apr 06/may 16/may 20/may 28/may 4/jun 11/jun M. Aquino M. Aquino M. Aquino M. Aquino 1 mm C. Vieira Susan E. Ellis USDA-Aphis C. Vieira C. Vieira Euschistus heros Nezara viridula Chinavia ubica Piezodorus guildinii 1 cm Espécie dominante em todas as regiões de 50 a 90 % de abundância de percevejos.

5 Percevejos: Principal praga nas culturas de cereais no Brasil Dano direto Menor quantidade de lipídeos Menor quantidade de proteínas Facilita a entrada de fungos e bactérias (doenças) Sementes sem injúria Sementes com injúria Quase seis milhões de litros de inseticidas são usados para controlar percevejos na soja no Brasil

6 C. Vieira Susan E. Ellis H O Piezodorus guildinii Euschistus heros Foto: Cecilia Vieira 2,6,10 trimetiltridecanoato de metila O (7R)- -Sesquifelandreno H O 1,10-bisabolen-3-ol (2E,4Z,6Z)-2,4,6- decatrienoato de metila O Tibraca limbativentris OH Thyanta perditor O H (3R,6S,7R )-1,10-bisabolen-3-ol OH Nezara viridula trans-z-epoxibisaboleno O Oebalus poecillus J.A. Barrigosi M. C. Blassioli-Moraes Chinaviaimpicticornis Chinavia ubica cis-z-epoxibisaboleno Blassioli-Moraes., et al., 2008 Weber et al., in press Borges and Blassioli-Moraes in press,

7 Número médio de insetos/armadilha Testes de campo: Feromônio sexual de Euschistus heros 14 Atratividade Fêmeas Machos Tratamento Controle O CH 3 O Número de armadilhas por hectare= 1 CH 3 CH 3 Localização das armadilhas: Borda = Centro CH 3 Altura das armadilhas= na copa da soja Momento da chegada dos percevejos= V7 Formulação tempo> 30 dias sobre condição de campo Correlação entre as capturas na armadilha e população no campo (R1 to R5) [1,7 indivíduos/armadilha = Nível de controle(análise MLG: t = 3,17; P = 0,034) ] Borges et al. JAE. 2011

8 Testes de campo: Feromônio sexual de Euschistus heros Valvenarg Pereira da Silva M.Sc. UNEMAT - Tangará da Serra - MT 47% de toda a produção de grão no Brasil Aplicação de inseticida (área de feromônio) Aplicação de inseticida) Área do pano de batida Média de adultos de Euschistus heros capturados nas armadilhas com feromônio e no pano de batida e aplicações de inseticidas. Silva et al. PAB, 2014

9 Sementes inviáveis (Média %) Testes de campo: Feromônio sexual de Euschistus heros Seed viability (mean %) Valvenarg Pereira da Silva M.Sc. UNEMAT - Tangará da Serra - MT a a b Feromônio Lure Feromônio Septo de Pano Batida F1 Borracha F2 PB Treatments a 10 5 b b ~ 10% Teste Tuckey, 5% de probabilidade. 0 F1 F2 PB P1 P2 SC Tratamentos Produção anual ~ 95 milhões de toneladas Uso do feromônio 9,6 milhões de toneladas F1= Feromônio (Formulação comercial lure) F2= Feromônio (Formulação em septo de borracha) PB= Monitoramento com pano de batida Silva et al. PAB, 2014

10 Os parasitóides de ovos são os principais inimigos naturais dos percevejos, e são "atraídos" pelo feromônio sexual de Eushistus heros Experimentos de laboratório O O Hexano 2,6,10 Trimetiltridecanoato de metila ** 0.1 µg * 0.05 µg 0.01 µg 30,00 20,00 10,00 0,00 10,00 20,00 30,00 Número de fêmeas de T podisi escolhendo o braço do olfatômetro

11 Alternativas para o uso de Semioquímicos como ferramentas de manejo de pragas Feromônio Sexual do percevejo Euschistus heros como um Cairomônio para o parasitóide de ovos Telenomus podisi Teste de Campo Pentatomidae Platygastridae 38% 62%

12 Voláteis do algodoeiro na atração do A. grandis Diego Magalhães A. grandis usa voláteis do algodoeiro para encontrar a planta hospedeira? Boll Weevil Anthonomus grandis Gossypium hirsutum Magalhães et al. Jornal of Chemical Ecology, 2012 Magalhães et al. Frontiers in Ecology and Evolution, 2018

13 Retention time (min) Magalhães et al., Frontiers in Ecology and Evolution, 2018

14 Resposta de A. grandis para solução sintética contendo VOCs do algodoeiro Mix final contendo VOCs na mesma proporção do algodão no reprodutivo Contrastado Com voláteis do algodoeiro no reprodutivo

15 Resposta de A. grandis aos voláteis do algodoeiro Vegetativo Reprodutivo Males *** (8) Females *** (7) Número de A. grandis respondendo Magalhães et al., 2012

16 Resposta de A. grandis para solução sintética contendo VOCs do algodoeiro Males Mix-Final Ag Rep (2/42) Females Ag Rep (7/47) Proporção de resposta Magalhães et al., Frontiers in Ecology and Evolution, 2018

17 Diego Magalhães Influência na comunicação química de dois homoterpenos presentes em plantas Perfil químico dos compostos orgânicos voláteis do algodoeiro vegetativo DMNT TMTT reprodutivo

18 Quantidade média total de DMTT + TMTT (ng/24h) Diego Magalhães Produção de DMNT e TMTT nos dois estágio fenológicos do algodoeiro *** Vegetativo Reprodutivo * *** 0 TB-90 BRS-293 Delta Opal Cultivares de algodão

19 EAG amplitude (-mv) Resposta de A. grandis no EAG para compostos sintéticos de DMNT e TMTT Machos Fêmeas 1.0 *** *** Hexano DMNT TMTT Compostos

20 Resposta de A. grandis em bioensaios a voláteis de plantas e soluções sintéticas com DMNT ou TMTT Machos (Mimetizando a planta) (2 x) Fêmas (Mimetizando a planta) (2 X) DMNT + TMTT Mix Veg Mix Rep Mix Veg Plant Rep +Mix Veg Plant Veg +Mix Veg Plant Veg +Mix Veg Mix Veg Mix Rep Mix Veg Plant Rep +Mix Veg Plant Veg +Mix Veg Plant Veg +Mix Veg *** ** *** ** * (8) (8) (4) (4) (6) (4) (6) (4) (6) (6) (5) (4) Proporção de resposta de A. grandis * * Hexano Hexano Mix Rep Planta Veg Planta Rep Hexano Hexano Hexano Mix Rep Planta Veg Planta Rep Hexano

21 Diego Magalhães Uso de semioquímicos no manejo do bicudo do algodoeiro Dr. Diego Martins Magalhães Simpósio de Ecologia Química de Insetos Auditório 3, dia 5/9/2018 às 10:25 h. liberadores Pheromone Pheromone + plant volatiles Plant volatiles Control Magalhães et al., submitted to JPM

22 Tempo Residence residência time (s) (s) Influência dos voláteis de frutos de café no comportamento de busca de fêmeas de H. hampei. DMNT e TMTT influenciam na busca pelo hospedeiro? M. C. Blassioli-Moraes Bioensaios em olfatometria em Y com fêmeas de H. hampei com voláteis de frutos VFI = voláteis de frutos infestados VF = voláteis de frutos não infestados ** *** ** VB VF Hex VIB VFI Hex VF VB VFI VIB Tratamentos Treatments Blassioli-Moraes et al., API 2018,

23 Abundance M. C. Blassioli-Moraes Perfil químico de voláteis de frutos infestados e não infestados por H. hampei Não infestado c c c c c infestado c B c c c 9 10 c c c c 20 c Retention time (min) A 1) α-pinene, 2) benzaldehyde, 3) hexanoic acid, 4) 6-methyl-5-hepten-2-one, 5) 3-methylanisole, 6) limonene, 7) (E)- ocimene, 8) conophthorin, 9) cis-linalool oxide, 10) trans-linalool oxide, 11) linalool, 12) DMNT, 13) methyl salicylate, 14) dodecane, 15) verbenone, 16) benzothiazole, 17) nonanoic acid, 18) tridecane, 19) decanoic acid, 20) α-copaene, 21) sesquiterpene, 22) geranylacetone, 23) β-acoradiene, 24) α-acoradiene, 25) pentadecane, 26) (E,E)-α-farnesene, 27) TMTT, c = contamination.

24 Resposta de fêmeas de H. hampei a soluções sintéticas e extratos de frutos de café Tempo de residência (s) EEFar= (E,E)- α-farneseno Hx= Hexane *** ns ns VF= Voláteis de frutos não infestados 40 VFI =Voláteis de frutos infestados Compostos induzidos com herbivoria EEFar 0.07 μg Hx EEFar 0.07 μg +VF VF EEFar 0.07 μg +VFI VFI (E,E)- α-farneseno ns ns * ns DMNT TMTT 10 0 DMNT Hx +TMTT EEFar+ Hx DMNT+ TMTT EEFar+ VF DMNT+ TMTT +VF EEFar+ VFI DMNT+ TMTT + VF Blassioli-Moraes et al., API 2018, published soon Tratamentos

25 Tempo de residência (min) Marilene Fancelli Influência dos dois homoterpenes (DMNT e TMTT) no Comportamento de busca de Diaphorina citri * Murraya paniculata ** Citrus sinensis * Annacardium occidentale Tratamento Controle Compostos g/24h Murraya paniculata Citrus sinensis A. occidentale DMNT ± 6.21b ± 19.59a TMTT ± 2.06b ± 13.91a Fanceli et al., JCE 2018

26 Time spent (min) Marilene Fancelli Influência dos dois homoterpenes (DMNT e TMTT) no Comportamento de busca de Diaphorina citri Hexane DMNT+ TMTT Citrus sinensis + DMNt+TMTT ** ** ** Treated Control Resumo Os resultados obtidos com A. grandis, H. hampei e D. citri mostraram que plantas com maior quantidade (relativa a cada sistema) dos dois homoterpenos (DMNT e TMTT) as plantas são menos atrativas ou repelentes aos herbívoros.

27 Marilene Fancelli Avanços no manejo de Diaphorina citri Dra. Marilene Fancelli Simpósio de Ecologia Química de Insetos Auditório 3, dia 6/9/2018 às 11:15 às 11:40h. Fanceli et al., JCE 2018

28 Marla J Hassemer Manejo da Alphitobius diaperinus em aviários utilizando feromônios de alarme e agregação: Desenvolvimento de sistemas Atrai Repele (push-pull) Alphitobius diaperinus (Coleoptera: Tenebrionidae) Marla J. Hassemer Marcio G. Saatkamp Marla J. Hassemer Marcio G. Saatkamp AXTEEL & ARENDS. 1990; DESPINS & AXTELL, 1994; DESPINS & AXTELL, 1995.

29 Preview results Avaliação do sistema repele-atrai Repele (Feromônio de Alarme) Atrai (Feromônio de Agregação) Metal cage Pitfall trap Proporção dos Compostos 1,4-benzoquinone methyl-1,4-benzoquinone ethyl-1,4-benzoquinone Proporção dos Compostos (R)-limonene 0.23 (E)-ocimene nonanone 0.04 (S)-linalool 0.26 (R)-daucene 0.08 (E,E)-α-farnesene 0.23 Hassemer et al., JEE 2015, JAFC 2016, MPS submetido 2018

30 Avaliação no campo dos feromônios de alarme e agregação no sistema Atrai-Repele ( push-pull ) Experimentos com a cama suja Feromônio de agregação Feromônio de alarme Controle (sem feromônio) Amostragem manual

31 Médiia Mean de adultos of adults capturados/tratamento captured/treatment Avaliação no campo dos feromônios de alarme e agregação no sistema Atrai-Repele ( push-pull ) Distrito Federal * Feromônio de agregação combinado com o feromônio de alarme * 0 Push-pull aviary Pull aviary Santa Catarina Control traps Pheromone traps Infestation level 2000 * 1500 Média de adultos capturados/tratamento Armadilhas controle Armadilhas com feromônio Amostragem manual * 0 Push-pull aviary Pull aviary Control traps Pheromone traps Infestation level GLM α 0.05

32 Marla J Hassemer Feromônio para o manejo do cascudinho dos aviários Alphitobius diaperinus (Coleoptera: Tenebrionidae) em aviários comerciais Dra. Marla J. Hassemer I Simpósio de Ecologia Química de Insetos Sala Araucária, dia 4/9/2018 das 16:15 às 16:40h.

33 Feromônio sexual do Tibraca limbativentris no campo para seu monitoramento H H O Zingiberenol pa A B 1 Females Retention time (min) 1) tridecane, 2) α-zingiberene, 3) β-sesquiphellandrene, 4) cis-1,10-bisaboladien-3- ol, 5) trans-1,10-bisaboladien-3-ol, 6) sesquipiperitolales 3 5 6

34 trans-steroisomers Zingiberenol Síntese dos oitos Estereoisômeros Dr. Ashot Krimian - USDA Coluna quiral identificação os dois isômeros produzidos por machos de T. limbativentris 14 HO H HO H HO 15 H HO H , 3S,6S,7R 2, 3R,6R,7R 3, 3S,6S,7S 4, 3R,6R,7S cis-steroisomers H H H H HO HO HO HO 5, 3R,6S,7R 6, 3S,6R,7R 7, 3R,6S,7S 8, 3S,6R,7S

35 Bioensaios em olfatometria para avaliar a resposta de fêmeas aos isômeros sintéticos de Zingiberenol. RSR SSR +RSR (15) SSR SSR +RSR (21) RSR * SSR (18) Ar RSR (17) Ar * SSR (14) Ar * SSR +RSR (21) Proportion of T. limbativentris females chossing arm

36 Número médio de insetos capturados Eduardo Hickel -Epagri Avaliação no campo do feromônio em armadilhas para a captura de T. limbativentris 2017/2018 Epagri- Santa Catarina 2017/ a 2 a a 1 b b 0 Mix racêmcia SSR SSR+RSR Controle Amostragem manual LR Chisq Df Pr(>Chisq) Trat 2 =19.15 df=3 p= ***

37 Thais Fernanda S. de Freitas Feromônio de Tibraca limbativentris (Hemiptera: Pentantomidae) do laboratório a lavoura de arroz Dra. Thais Fernanda S. de Freitas I Simpósio de Ecologia Química de Insetos Sala Araucária, dia 4/9/2018 das 15:50 às 16:15h.

38 Desafios para a agricultura para o controle de herbívoros Ações que podem levar a uma agricultura mais sustentável Variedades resistentes Melhorar a eficiência e aumenta o controle biológico RNAI (inseticidas de RNAI, plantas transgênicas) Semioquímicos de insetos e plantas Plantas companheiras Informação e compartilhamento de dados Agricultura inteligente (Medidas hiperespectrais para detecção em tempo real de doenças e pragas).

39 Semioquímicos de diferentes fontes podem ser usados no campo para aumentar o controle biológico e diminuir a população de herbívoros HIPVs O O Pheromone, allomone Kairomones Visual and contact cues Vibrational signals Habitat Locate Combinando com o manejo da paisagem agrícola + Feromônios de Insetos+ semioquímicos liberados naturalmente pelas plantas Commodity Diversidade vegetal Plantas florais Plantas companheiras Variedades resistentes Delicatessen

40 Agradecimentos Especiais Apoio Financeiro