Miguel Borges, RaúlA. Laumanne Maria Carolina Blassioli-Moraes

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1 FEROMÔNIOSPARA O MONITORAMENTO E CONTROLE DE INSETOS PRAGAS Miguel Borges, RaúlA. Laumanne Maria Carolina Blassioli-Moraes Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia - Brasilia, DF Goiânia -GO Agosto 2018

2 Produção de Grãos no Brasil em Área Cultivada (2017) = 59.1 Milhões/ha Produção de Grãos ~ 215 Milhões Ton (2017) 3,31 1,35 1,04 1,49 5,64 Soybean Soja Maize Milho Rice Arroz Wheat Trigo 51,2 35,93 Beans Feijão Cotton Algodão Others Outros Grãos grains

3 Principais Pragas de Grãos no Brasil: Complexo de percevejos pragas Anthonomus grandis Aphis gossypii Spodoptera spp. E. heros Miguel Borges 1,0 cm Miguel Borges P. guildinii N. viridula Susan E. Ellis Heliothis virescens Pseudoplusia includens Helicoverpa spp. S. frugiperda A. grandis

4 Controle de pragas no sistema agrícola moderno Uso de pesticidas no Brasil, 2015 Litros/Hectare O Brasil Consome aproximadamente um bilhão de litros de pesticidas por ano. Algodão, Citrus e Soja demanda a maior quantidade de pesticidas por hectare. Em 2015, US $ 9,6 bilhões de pesticidas foram vendidos no Brasil. Nos EUA foram vendidos US $ 14,9 bilhões 3 litros de pesticidas por hectare

5 Complexo de Percevejos as Principais Pragas de Grãos no Brasil: Dano Direto Menor teor de Lipídios Menor teor de Proteinas Doenças por fungos e Bactérias Undamaged seeds Damaged seeds Quase seis milhões de litros de inseticidas são usados para controlar percevejos na soja no Brasil

6 Complexo de Percevejos as Principais Pragas de Grãos no Brasil: M. Aquino M. Aquino M. Aquino M. Aquino 1 mm C. Vieira Susan E. Ellis USDA-Aphis Euschistus heros Nezara viridula Chinavia ubica Piezodorus guildinii C. Vieira C. Vieira 1 cm Espécie dominante em todas as regiões produtoras de 50 a 90% de abundância no complexo de percevejos.

7 INTERAÇÕES SEMIOQUÍMICAS

8 ComunicaçãoQuímica Interações Plantas Herbívoros Heath et al., 2013 Arthropod-Plant

9 Terminologia Semioquímicos (Sinais Químicos) Ação intraespecífica Feromônios Ação interespecífica Aleloquímicos Sexual Alomônios Cairomônios Sinomônios Alarme Marcação (+ -) (- +) (+ +)

10 Terminologia Semioquímicos = Voláteis (maioria) Feromônios Feromônios (Ar / Vento) Foto em Túnel de Vento: Prof. Peter Witzgall Induzem Modificações no Comportamento do Indivíduo

11 Metodologia de Isolamento e Análise de Semioquímicos Fonte (Insetos ou Plantas) Extração/Concentração Bioensaios Separação/Fracionamento Síntese Orgânica Identificação

12 Foto: CeciliaVieira H O O Euschistus heros 2,6,10 Trimetiltridecanoato de metila Piezodorus guildinii (7R)-β-Sesquifelandrenoe 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 Susan E. Ellis trans-z-epoxibisaboleno O J.A. Barrigosi Oebalus poecillus Chinavia impicticornis C. Vieira Chinavia ubica cis-z-epoxibisaboleno M. C. Blassioli-Moraes Blassioli-Moraes., et al., 2008 Weber etal., in press Borges and Blassioli-Moraes in press,

13 Testes de campo: Feromônio sexual de Euschistus heros 14 Atratividade Número médio de insetos/armadilha Fêmeas Machos 2 0 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

14 Testes de campo: Feromônio sexual de Euschistus heros Valvenarg Pereira da Silva M.Sc. UNEMAT - Tangará da Serra - MT 47% de todaa produçãode grãono 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

15 Testes de campo: Monitoramentodo Euschistusheroscom o feromônio sexual Unvia able seeds (mean %) b b a ~ 10% Seed viability (mean %) a a b F1 F2 PN Treatments 0 F1 P1 F2 P2 PN SC Treatments Test de Tukey, a 5% de probablidade. Produção anual~ 95 Million Toneladas Monitoramento com feromônioganho de mais de 9,5 Million Toneladas F1= Feromônio (formulação lure) F2= Feromônio(Formulação septo de borracha) PN= monitoramento pelo pano de batida Silva et al. PAB, 2014

16 Testes de campo: Feromônio sexual de Euschistus heros Valvenarg Pereira da Silva M.Sc. UNEMAT - Tangará da Serra - MT 47% de todaa produçãode grãono 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

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18 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%

19 Thyantaperditor: Testes de campo com o feromônio sintético O O 4 ados Mean number of insects/trap or m2 Número médio de insetos captura por armadilha TpF-T1 TpF-T2 TpF-SC TpF-VI 23/02 2/3 9/3 16/03 23/03 30/03 R3/R4 R4 R5 R6 R7 R8 Date/Fenological stage Número médio de fêmeas de T. perditor capturadas durante o período do experimento pelos diferentes tratamentos (ANODEV P < 0.001, df = 3,12). Laumann et al., PAB. 2011

20 Piezodorusguildinii 6 Control C H 2 H 3 C H 7 C H 3 CH 3 Number of insects/trap * Treatment Females Males Total Females n-hexane * (R)-Sesquiphellandrene n-hexane ns (S)-Sesquiphellandrene Número médio de adultos depiezodorus guildinii capturados ans armadilhas feromonais por semana. *Indica significância estatítisca l GLM e Análise d evariância(χ 2 3 = 6,25, p = 0.032). n-hexane ns (R)-Sesquiphellandrene Males n-hexane ns (S)-Sesquiphellandrene Response (Number of Insects) Piezodorus guildinii Borges et al., JCE. 2007

21 Susan E. Ellis Nezara viridula Chinaviaspp. O trans-z-epoxibisaboleno trans-(z)-(4s)-bisabolene oxide cis-(z)-(4s)-bisabolene epoxide Brazilian Sympatric populations Brazilian population C. Vieira Percentage between transand cis bisabolene epoxide Chinavia impicticornis Chinavia ubica O C. marginatum (Flórida, EUA) cis-z-epoxibisaboleno N. viridula (Kyushu, JP) N. viridula (Misisipi, EUA) N. viridula (Maui, Hawai) N. viridula (Califórina, EUA) N. viridula (DF, Br) C. hilaris(georgia, EUA) C. hilaris (Califórnia, EUA) C. pennsylvanicum (Maryland, EUA) C. ubica (DF, BR) C. impicitcornis (DF, BR) (Baker et al. 1987, Borges et al. 1987, Aldrich et al. 1992, Borges 1995, McBrien et al, 2000, Blassioli Moraes et al. 2008, 2012)

22 Feromônio sexual do Tibraca limbativentris no campo para seu monitoramento H HO Zingiberenol pa A 1 Females B 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 Borges et. Al. J Chem Ecol (2006) Blassioli-Moraes et al., submitted to JNP.

23 Zingiberenol Síntese dos oitos Estereoisômeros Dr. AshotKrimian-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 trans-steroisomers

24 Bioensaiosem olfatometriapara 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

25 Eduardo Hickel EPAGRI- SC Testes de campo: Monitoramentode Tibraca limbativentrisno campo experimental da EPAGRI-Santa Catarina - SC

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

27 Feromônio sexual monitoramento no campo de Hypsipylla grandella Hypsipyla grandella Áreas comerciais tem severos prejuízos devido a H. grandella Plantas atacadas apresentam em torno de 35% de perda na altura. Entomology and Nematology Department Univ. of Flo. Componentes presents na glândula da fêmea Z9-14:OH Z9E12-14:OH Z9Z12-14:OH Z9-14:OAc Z9E12-14:OAC Z9Z12-14:OAc

28 Testes de campo: Monitoramento H.grandella Em áreasde cedro coemrciais Captura a acummulativa de macho os nas armadilhas 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Control Fraiburgo Fraiburgo Z9E12-14:OAc Z9E12-14:OH Z9-14:OH Z9E12-14:OH Numero médio de machos capturado os por armadilha 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 Control Garça Z9-14:OH Z9E12-14:OH Z9-14:OAc Z9-14:OAc Tratamentos Z9E12-14:OAc Tratamentos Z9E12-14:OAc GLM Poisson distribuition, (a=0.05): Fraiburgo 2012 (c2 = 35.15, d f= 2, p < 0.001), Fraiburgo 2014 (c2= df= 2, p < 0.001), Garça 2013 (c 2 =15.25 df = 1, p<0.001) Blassioli-Moraes, et al., PAB BR , título: "Composição atrativa e uso de composição atrativa no controle biológico de pragas de meliáceas", Instituição de registro: INPI - Instituto Nacional da Propriedade Industrial, Depositante (s): Maria Carolina Blassioli Moraes, Depósito: 22/09/2016.

29 Feromônio de agregação + voláteis do algodoeiro - monitoramento Anthonomus grandis Diego M. Magalhães UnB/Embrapa Antonomus grandis 6 Compostos voláteis do algodoeiro responsáveis pela atração do bicudo do algodeiro. OH O O H sfagro.uol.com.br O OH H A cultura do algodão consome em torno de 28 litros/hectare de insecticidas para controlar pragas A. grandis no Brazil é uma das principais pragas do algodão.

30 Experimento de campo : Campo na Embrapa Brasilia-DF AP AP + PV PV Control 5 m

31 Testes de campo: Monitoramento do Antonomus grandis em áreade algodão em Brasília DF 14 Número médio de insetos capturados por armadilha por sem mana Control AF PV AF+PV Treatments GLM Poisson distribuition (Anodev χ 2 =74.506, df=3, p<0.001)

32 Experimentos de campo: Fazenda Girassol, Mato Grosso - MT Sharrine Oliveira UFMT Área experimental Parcelas 1400 m comprimento Distância entre armadilhas 200 m Distribuição das armadilhas nas parcelas 100 m 200 m

33 Testes de campo: Monitoramento do Antonomus grandis em áreade algodãono Mato Grosso Número médio de isnetos capturados b Feromônio commercial de agregação a F F+V V Feromônio commercial de agregação + voláteis do algodoeiro c voláteis do algodoeiro GLM Poisson distribuition (Anodev χ 2 = , df=2, p<0.001)

34 Alphitobius diaperinus Marla J. Hassemer Márcio Saatkamp Márcio Saatkamp Márcio Saatkamp 2 mm Entomos.ch Cornell University

35 Marla Hassemer UnB/Embrapa Alphitobius diaperinus Experimentos de campo Design experimental Feromônio de agregação 1 mg de feromônio por septo (R)- limonene (E)- ocimene 2- nonanone (S)-linalool (R)-daucene (E,E)-α-farnesene Brasília-DF Concórdia -SC Cama do aviário nova Cama do aviário usada

36 Testes de campo: Alphitobius diaperinus em aviárioscomerciais Feromônio de agregação Médiia de adultos capturado os/tratamento Média de adultos capturados/tratamento Armadilhas controle Armadilhas com feromônio Amostragem manual GLM α 0.05

37 Feromônio de alarme Glãndulas abdominais Extrato da glândula de fêmea Female antenna GC Gland extract Extrato da glândula de macho Male antenna 1mm GC Gland extract 1) 1,4-benzoquinona, 2) 2-metil-1,4-benzoquinona, 3) 2-etil-p-benzoquinona Hassemer et al. 2015

38 Testes de campo: Alphitobius diaperinus em aviárioscomerciais Distrito Federal * Feromônio de agregação combinado com o feromônio de alarme Médiia Mean de adultos of adults capturado capture os/tratamento ed/treatment * 0 Push-pull aviary Pull aviary Control traps Pheromone traps Infestation level * 2000 Santa Catarina * 500 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

39 Push e Pull (Plantas atraentes e repelentes associadas ao plantio) Cultura principal Atrai o herbívoro Atrai inimigo natural Repele o herbívoro

40 Alternativas de controle biológico Combinação de Fungos Entomopatogênicos e Semioquímicos/ Feromônios para um sistema Atrai & Mata. Estudo de caso: moleque da bananeira, Cosmopolites sordidus Principal praga dos bananais; A larva danifica os rizomas e pseudocaule; Controle: carbofuran; Alternativa: fungo entomopatogênico- Beauveria bassiana. Rogerio B. Lopes, Raul A. Laumann, Dave Moore, Marcio W. M. Oliveira & Marcos Faria - Entomologia Experimentalis et Applicata, v. 151, p , 2014.

41 Aplicação de Feromônios: Monitoramento: Captura Massal: Bio Atrai Confundimento: Irritante: & Mata: Capturar a espécie alvo em armadilhas com feromônios Capturar grande em liberadores número de indivíduos da Capturar grande número de indivíduos da espécie alvo utilizando armadilhas com o Evitar Uma Induzir Prever mistura acasalamentos atividade o de aparecimento feromônio na espécie da espécie e de alvo inseticida populações alvo aumentando com de forma da objetivo espécie de alvodiminuir sua população feromônio aque possibilidade a dosagem dos dedois contato são reduzidas com agentes de controle

42 Controle Biológico Aplicado: Feromônios Utilização de Feromônios em Manejo de Pragas: 1. Feromônio Sexual para Monitoramento Detecção Estimar Densidade Determinar Flutuação Populacional Amostrar Resistência a Inseticidas

43 Controle Biológico Aplicado: Feromônios Utilização de Feromônios em Manejo de Pragas (Cont.): 2. Feromônio Sexual - Técnica do Confundimento 3. Cairomônio e Feromônio - Captura Massal em Armadilhas 4. Augumentação de Inimigos Naturais com Aleloquímicos 5. Feromônios Epideítico Antiagregação 6. Feromônios para Melhorar Polinização 7. Feromônio de Alarme para dispersar populações 8. Alomônios de Plantas como Inibidor de Alimentação

44 Uso de semioquímicosna agricultura Manejo de inseto praga - Confusão sexual / interrupção do acasalamento (42,4 %) - Monitoramento (32,1 %) - Coleta massal (23,3 %) - Atração/morte (2,2 %) Manejo comportamental de inimigos naturais - atração - retenção Witzgall et al 2010

45 Manejo de insetos praga Interrupção do acasalamento Murray & Alston, 2010

46 Produtos Comercializados Armadilhas e Liberadores Mc Phail Gachon Delta Trap Jackson Trap Liberadores Placas Adesivas Bicudo

47 Manejo de insetos praga Monitoramento Uso de feromônios armadilhas

48 ECOLOGIA QUÍMICA DO LABORATÓRIO AO CAMPO: PRODUTOS BASEADOS EM SEMIOQUÍMICOS PARA A AGRICULTURA BRASILEIRA. Mostramos em experimentos de campo o potencial de semioquímicospara monitorar importantes pragas de agroecossistemas Euschistus heros Percevejo marrom da soja Spodoptera spp. - Complexo de Spodopteras Hypsipyla grandella Broca do cedro Anthonomus grandis Bicudo do algodoeiro Tibraca limbativentris Praga do arroz Alphitobius diaperinus cascudinho do frango

49 Ecologia Química do Laboratório ao Campo: Casos de Sucesso para a Agricultura Brasileira 1. Cooperação técnica: BIOCONTROLE Euschistus heros (2005) SAIC / ISCA TECNOLOGIAS 1. Cooperação técnica: Euschistus heros (2011) SAIC / Spodoptera spp. (2013) SAIC / Hypsipyla grandella (2013) SAIC / Anthonomus grandis (2017) SAIC / Tibraca limbativentris (2017) SAIC / Termo de confidencialidade: Euschistus heros (2014) SAIC / Tecnologia licenciada: Euschistus heros (2016) SAIC / LISK & JONES CONSULTANTS 1. Termo de confidencialidade: Anthonomus grandis (2017) SAIC / PROVIVI 1. Termo de confidencialidade SAIC / Piezodorus guildinii (2018)

50 InteraçõesSemiquímicas Interações físicas e químicas no agrossistema Voláteis de plantas?! Feromônios?! Alomônios?! Contato?! Visão?! Som?! Soja Ervas daninhas

51 Agradecimentos Especiais Apoio Financeiro