Fungos no controle de formigas cortadeiras

5º Workshop de Formigas Cortadeiras Fungos no controle de formigas cortadeiras Nilson Satoru Nagamoto FCA/UNESP, Botucatu-SP nsnagamoto(a)yahoo.com

Sumário 1. Introdução 2. Fungos entomopatogênicos 3. Fungos micoparasitas ou competidores de substrato 4. Pesquisas relacionadas com o controle de formigas cortadeiras 5. Análise e perspectivas 6. Bibliografia

1. Introdução - Proposta: discutir o uso de fungos no controle de formigas cortadeiras

1. Introdução Fungos entomopatogênicos (Metarhizium, etc.) E Fungos parasitas (Escovopsis, etc.) ou competidores do fungo mutualista (Leucoagaricus gongylophorus)

1. Introdução Entomoparasitas e micoparasitas: A grande maioria desses fungos, são fases sexuais e/ou assexuais* de da ordem Hypocreales (Ascomycota), os quais parasitam insetos ou outros fungos. *Deuteromicetos

2. Fungos entomopatogênicos (a maioria são bem conhecidos por muitos): - Beauveria - Ophiocordyceps - Aspergillus - Metarhizium - Isaria - Paecilomyces - Etc.

3. Fungos micoparasitas ou competidores de substrato (em colônias de formigas cortadeiras): - Trichoderma: fungo típico de solo, parasita (ou antagonista) não especialista. - Gliocladium (Clonostachys) - Escovopsis: parasita especializado em jardins de fungo de formigas cortadeiras (e outras formigas fungicultoras não cortadeiras). - Acremonium - Etc.

3. Fungos micoparasitas ou competidores de substrato (em colônias de formigas cortadeiras): Competidor de substrato: realiza competição na exploração dos nutrientes do substrato vegetal contra o fungo mutualista. Micoparasita: explora ativamente os nutrientes do fungo mutualista. Obs: alguns autores preferem denominar esses fungos como antagonistas. Como exemplos, o fungo Acremonium foi sugerido como competidor de substrato (Silva et al. 2006), e existem indícios consistentes de quê Escovopsis é micoparasita (Reynolds & Currie 2004).

3. Fungos micoparasitas ou competidores de substrato O micoparasitismo pode ocorrer com penetração no hospedeiro, mas geralmente não ocorre essa penetração. Um exemplo penetração no hospedeiro, que não é relacionado com formigas cortadeiras (escolhido pela escassez desse tipo de atuação dos micoparasitas) é o trabalho de Mello et al. 2008 : Antagonismo de Dicyma pulvinata (micoparasita) contra Fusicladium macrosporum (fungo fitopatógeno, hospedeiro) em folhas de seringueira (link para o trabalho). Na Figura 1 desse artigo podemos observar o micoparasita (hifas de menor calibre) e o hospedeiro (estruturas bem maiores) 8 horas após a inoculação, sendo que na figura 1-F, podemos observar a formação de apressório, uma estrutura que é auxiliar de penetração de parasitas. Na Figura 2, seis dias após a inoculação, podemos observar que o micoparasita se apresenta com aspecto normal, mas o hospedeiro aparenta estar totalmente esvaziado, evidenciando a exploração nutricional.

3. Fungos micoparasitas ou competidores de substrato Micoparasitismo Ao invés de penetração, geralmente ocorrem outros processos no hospedeiro, tais como formação de vacúolos ou pressão física (hifas do micoparasita atuando sobre o hospedeiro), etc., como por exemplo o antagonismo dos fungos Trichoderma e Gliocladium sobre o fungo mutualístico (formigas cortadeiras) relatado por Ortiz & Orduz 2001, vide Figura 3 desse artigo) ; e o de Escovopsis sobre o fungo mutualístico reportado por Reynolds & Currie 2004, vide Figura 3). No caso de Escovopsis, uma evidência de que esse fungo não é competidor de substrato é que, in vitro, esse fungo cresceu em direção ao fungo mutualístico ao invés de crescer em direção a fragmento de folha (vide a Figura 1 do artigo de Reynolds & Currie 2004).

4. Pesquisas (Pesquisas relacionadas com o controle de formigas cortadeiras)

4.1. Escovopsis: o potencial desse fungo no controle, assim como o grau de seu impacto e prevalência nas colônias*, é controverso: - Currie et al. (1999): esse fungo ocasionalmente pode devastar o jardim de fungo; rapidamente se sobrepõe na esponja se as operárias são retiradas; sugestão de possível nova forma de controle de formigas cortadeiras. - Currie (2001) apresentou dados que indicaram impedimento de crescimento das colônias. VS - Rodrigues et al 2013 (aceito): sugestão de baixa prevalência e etc. - Nagamoto et al 2003 (resumo de evento) : sugestão de baixa prevalência e impacto. - Moreira 2013 (Tese) e Moreira et al. (submetido para publicação): sugestão de eficiente e rápida infecção mas baixa prevalência. - Silva 2012 (Tese): sugestão de baixo impacto e etc. - Etc. *Prevalência, grosso modo, é análogo à quantidade de biomassa do fungo no substrato em questão.

4. Pesquisas 4.2. Outros fungos (micoparasitas, antagonistas) - Lopez & Orduz (2003): M. anisopliae e Trichoderma viride vs Atta cephalotes: Eficiência de M. anisopliae > T. viride > pó seco (pó seco é adequado como inseticida de referência?) - Silva et al. 2006: Efeito de Escovopsis, Acremonium, Trichoderma vs fungo mutualístico in vitro (meio de cultura); e sugestão complementar aos de Currie et al. e Lopez & Orduz, de tentar utilizar também fungos micoparasitas ao invés de apenas entomopatogênicos. - Kermarrec et al. 1990 (revisão de literatura): Trichoderma sem potencial para controle (formigas cortadeiras). VS - Currie & Stuart (2001): Escovopsis e Trichoderma - aplicação em colônias: esporos (conídios) de Trichoderma são facilmente removidos.

4. Pesquisas 4.3. Outros fungos (entomopatogênicos) - Lopez & Orduz (2003): M. anisopliae e Trichoderma viride - Profa. Dra. Elena Diehl e colaboradores: B. bassiana - Jaccoud et al. 1999. - Cardoso et al. 2012 - Etc. Alguns exemplos relatados como de sucesso, mas geralmente a eficiência foi nenhuma ou muito baixa.

Efeito de iscas granuladas formuladas com fungos entomopatogênicos em colônias de Atta sexdens rubropilosa Sandra R. S. Cardoso; Nagamoto N.S.*; Forti L.C. & Souza E.S. Sociobiology, v.59, n.3, p.681-689, 2012

4. Pesquisas 4.3. Outros fungos (entomopatogênicos) Cardoso et al. 2012 Pequena inovação na formulação (formulação bem próxima à das iscas tóxicas, nunca utilizada antes para fungos contra cortadeiras). Inseticida de referência adequado (sulfluramida). Apenas substancial mortalidade de operárias. Isaria e Paecilomyces também mostram algum potencial de controle (não seria somente Beauveria e Metarhizium como sempre é relatado). Infelizmente não foi possível para dar continuidade a esse trabalho.

5. Análise e perspectivas - Mecanismos de defesa - O significado das inconsistências dos resultados - Perspectivas

5.1 Mecanismos de defesas dos insetos sociais grooming: auto-limpeza e limpeza de companheiras(os) rejeitos: parcionamento de tarefas; manejo de lixo filtragem pela cavidade infrabucal secreções da glândula metapleural. Ex: Poulsen et al. 2002: alta mortalidade M. anisopliae sobre operárias com glândula metapleural fechada, mas não aberta. Actinomiceto mutualista? (o papel dessa bactéria é alvo de forte controvérsia) Vida em sociedade: Hugues et al. (2002): infecção de M. anisopliae é menor em grupo do que em indivíduos isolados (benefícios da vida social > riscos).

Polietismo etário modelo da esteira rolante de Schmid- Hempel (1998) Complexidade das colônias.

5.2. O significado das inconsistências dos resultados (ponto de vista): - Grande falta de conhecimentos básicos que suportem as pesquisas aplicadas; algumas pesquisas básicas inovadores possivelmente seriam relativamente simples e baratas. - Pesquisas mais aplicadas geralmente estão sendo muito pouco inovadoras => acrescentam pouco.

5.2. O significado das inconsistências dos resultados (ponto de vista): - Ausência de publicações ou notícias positivas são fortes indícios de ineficiência (ex: Currie et al. 1999 sugeriu que o parasitismo de Escovopsis possivelmente representaria uma nova alternativa de controle, mas parece inexistir# qualquer divulgação de teste de eficiência de controle). #Adendo: em apresentação anterior nesse evento, o Prof. Dr Odair C. Bueno nos informou que 3 pessoas, incluindo C.R. Currie pediram patente para controle biológico de formigas cortadeiras utilizando fungos tais como Escovopsis, o quê explica (embora apenas parcialmente) a ausência de publicações sobre testes desse fungo contra colônias visando o controle.

5.2. O significado das inconsistências dos resultados (ponto de vista): - Pelos exemplos de controle químico (único modelo com claros sucessos e fracassos): Grandes inconsistências dos resultados => provável ineficiência dos produtos testados como, p. ex., os de Lopez & Orduz (2003) => pode servir como ponto de partida para novas pesquisas mas não se deve tomar como resultado extrapolável; deve-se incentivar mais estudos e tentativa de replicação dos resultados; etc.

Inserção de pesquisas na criação de novos produtos de controle de formigas cortadeiras Gargalo 3 Gargalo 1 Gargalo 2 Questões comerciais e novos problemas in vitro ou operárias Eficiência colônias laboratório Eficiência experimental no campo Amplo uso Parasitas in vitro Artigos de eficiência no campo Todas os tipos de pesquisas são válidas e complementares, mas não podem deixar de levar em conta esses gargalos.

5.3. Perspectivas: há esperança para o controle microbiano de formigas cortadeiras? Sim, pois: - Proibição ou restrição no uso, de vários inseticidas sintéticos altamente eficientes: clorpirifós (E.U.A.), dodecacloro, brometo de metila. - Falta de conhecimentos básicos que suportem os aplicados (todos os métodos). - Talvez seja viável e necessário explorar também nichos específicos de mercado, ao invés de todos os produtos visarem todo o mercado consumidor (=> mudança de paradigma).

6. Bibliografia (literatura citada + consultada + algumas sugestões) - Alves S.B. 1986. Controle microbiano de insetos. São Paulo, Manole, 407 p - Aylward F.O.; Currie C.R.; Suen G. 2012. The evolutionary innovation of nutritional symbioses in leaf-cutter ants. Insects, 3(1), 41-61, 2012; doi:10.3390/insects3010041 - Cardoso, Sandra R.S. Morfogênese de ninhos iniciais, mortalidade de Atta spp. (Hymenoptera, Formicidae) em condições naturais e avaliação da ação de fungos entomopatogênicos. 2010. Tese (Doutorado em Agronomia (Proteção de Plantas)) - UNESP - Cardoso S.R.S.; Nagamoto N.S.*; Forti L.C.; Souza E.S. Carrying and effect of granulated baits formulated with entomopathogenic fungi among Atta sexdens rubropilosa colonies (Hymenoptera: Formicidae). Sociobiology, v.59, n.3, p.681-689, 2012 - Carlos A.A.; Forti L.C.; Rodrigues A.; Verza S.S.; Nagamoto N.S.; Camargo R.S. Influence of fungal contamination on substrate carrying by the leafcutter ant Atta sexdens rubropilosa (Hymenoptera:Formicidae). Sociobiology, v.53, p.785-794, 2009 - Carreiro S.C.; Pagnocca F.C.; et al. Yeasts associated with nests of leaf-cutting ant Atta sexdens rubropilosa Forel, 1908. Antonie van Leeuwenhoek, v.71, p.243-8, 1997 - Currie C.R.; et al. The agricultural pathology of ant fungus gardens. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, v.96, n.14, p.7998-8002, 1999a - Currie C.R.; et al. Fungus-growing ants use antibiotic-producing bacteria to control garden parasites. Nature, v.398, p.701-4, 1999b - Currie C.R. Prevalence and impact of a virulent parasite on a tripartite mutualism. Oecologia, v.128, p.99-106, 2001 -Currie C.R.; Stuart A.E. Weeding and grooming of pathogens in agriculture by ants. Proc. Roy. Soc. Lond. B, v.268, p.1033-9, 2001 *Autor para correspondência, PDF disponível, pode-se pedir por email: nsnagamoto(arroba)yahoo.com

6. Bibliografia (continuação) - Diehl E.; Junqueira L.K. Seasonal variations of metapleural secretion in the leaf-cutting ant Atta sexdens piriventris Santschi (Myrmicinae: Attini), and lack of fungicide effect on Beauveria bassiana (Bals.) Vuillemin. Neotrop. Entomol., v.30, n.4, p.517-22, 2001 - Diehl-Fleig E.; et al. Efficiency of Beauveria bassiana for Acromyrmex spp. control (Hymenoptera: Formicidae). Anais Soc. Entomol. Brasil, v.22, n.2, p.281-285, 1993 -Forti L.C.; Pretto D.R.; Nagamoto N.S.*; et al. Dispersal of the delayed action insecticide sulfluramid in colonies of the leaf-cutting ant Atta sexdens rubropilosa (Hymenoptera: Formicidae). Sociobiology, v.50, p.1149-63, 2007. Forti L.C.; Nagamoto N.S.; Pretto D.R. Controle de formigas cortadeiras com isca granulada. In: Berti-Filho E.; et al. (org.). Anais do Simpósio sobre Formigas Cortadeiras dos Países do Mercosul. Piracicaba: FEALQ, 1998, p.113-131 - Hughes W.O.H., et al. 2002. Trade-offs in group living: transmission and disease resistance in leaf-cutting ants. Proc. Roy. Soc. Lond. B, 269: 1811-9 - Jaccoud D.B.; et al. The epizootiology of a Metarhizium infection in mini-nests of the leaf-cutting ant Atta sexdens rubropilosa. Entomol. Expl. Appl., v.93, p.51-61, 1999 - Kermarrec A.; et al. Protection of leaf-cutting ants biohazards is there a future for microbiological control? In: Lofgren S. & R.K. Vander Meer (Eds.). Fire ants and leaf-cutting ants biology and management. Boulder: Westview Press, 1986. p.339-56 - Lopez E.; Orduz S. Metarhizium anisopliae and Trichoderma viride for control of nest of the fungus-growing ant, Atta cephalotes. Biol. Control, v.27, p.194-200, 2003 - Mello S.C.M. et al. Antagonistic process of Dicyma pulvinata against Fusicladium macrosporum on rubber tree. Trop. Plant Pathol., 2008, v.33, n.1, p.5-11 - Moreira, Sinara M. Desenvolvimento inicial de ninhos de saúvas: arquitetura interna, infecção pelo fungo parasita Escovopsis e morfometria de operárias. 2013. Tese (Doutorado em Ciências Biológicas (Zoologia)) UNESP

6. Bibliografia (continuação) - Moreira S.M.; Rodrigues A.; Forti L.C.; Nagamoto N.S. Absence of the parasite Escovopsis in fungus garden pellets carried by gynes of Atta sexdens. Sociobiology, submetido, ainda não publicado - Muchovej J.J.; Della Lucia T.M.C. Escovopsis, a new genus from leaf cutting ant nests to replace Phialocladus nomeninvalidum. Mycotaxon, v.37, p.191-5, 1990 - Nagamoto N.S. Controle químico de formigas cortadeiras. In: Resúmenes del II Seminario-Taller Hormigas cortadoras de hojas asociadas a los sistemas agroforestales, Oro Verde, Argentina, 2010. v.1. p.46-9. - Nagamoto N.S.; Forti L.C.; et al. Method for the evaluation of insecticidal activity over time in Atta sexdens rubropilosa workers (Hymenoptera: Formicidae). Sociobiology, v.44, n.2, p.413-31, 2004. - Nagamoto N.S.*; Forti L.C.; Raetano C.G. Evaluation of the adequacy of diflubenzuron and dechlorane in toxic baits for leaf-cutting ants (Hymenoptera: Formicidae) based on formicidal activity. J. Pest Sci., v.80, n.1, p.9-13, 2007 - Nagamoto N.S.*; Garcia M.G.; Forti L.C.; Verza S.S.; Noronha Jr N.C.; Rodella, R.A. Microscopic evidence supports the hypothesis of high cellulose degradation capacity by the symbiotic fungus of leaf-cutting ants. Journal of Biological Research - Thessaloniki, v.16, p.308-12, 2011 - Nagamoto N.S.; Rocha M.M.; Forti L.C.; et al. Reavaliação do impacto do fungo parasita Escovopsis, em colônias de formigas cortadeiras, mantidas em laboratório. In: Anais do XVI Simpósio de Mirmecologia, Florianópolis, 2003, p.184-6. - Ortiz A.; Orduz S. In vitro evaluation of Trichoderma and Gliocladium antagonism against the symbiotic fungus of the leaf-cutting ant Atta cephalotes. Mycopathologia, v.150, n.2, p.53-60, 2001 - Pagnocca F.C.; Legaspe M.F.C.; Rodrigues A.; Ruivo C.C.C.; Nagamoto N.S.; Bacci Jr. M.; Forti L.C. Yeasts isolated from a fungus-growing ant nest, including the description of Trichosporon chiarellii sp. nov., an anamorphic basidiomycetous yeast. Int. J. Syst. Evol. Microbiol., v.60, n.6, p.1454-9, 2010. doi: 10.1099/ijs.0.015727-0 - Pagnocca F.C.; Rodrigues A.; Nagamoto N.S.; Bacci M. Yeasts and filamentous fungi carried by the gynes of leaf-cutting ants. Antonie van Leeuwenhoek, v.94, p.517-26, 2008, doi: 10.1007/s10482-008-9268-5

6. Bibliografia (continuação) - Pinto-Tomás A.A.;...; Currie C.R. 2009. Symbiotic nitrogen fixation in the fungus gardens of leaf-cutter ants. Science, 326, p.1120-3 - Poulsen M.; et al. Experimental evidence for the costs and hygienic significance of the antibiotic metapleural gland secretion in leaf-cutting ants. Behav. Ecol. Sociobiol., v.52, n.2, p.151-7, 2002 - Schmid-Hempel P. 1998. Parasites in social insects. Princeton University Press - Sen R.;...; Mueller U.G. 2009. Generalized antifungal activity and 454-screening of Pseudonocardia and Amycolatopsis bacteria in nests of fungus-growing ants. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 106, 17805-10 - Silva, Marcílio S. Ação tóxica de ingredientes ativos em Atta sexdens rubropilosa Forel, 1908 (Hymenoptera: Formicidae) visando seu emprego em iscas formicidas. 2012. Tese (Doutorado em Agronomia (Proteção de Plantas)) - UNESP - Reynolds H.T.; Currie C.R. 2004. Pathogenicity of Escovopsis weberi: The parasite of the attine ant-microbe symbiosis directly consumes the ant-cultivated fungus. Mycologia, 96 (5): 955-9 - Rodrigues A. Montando o quebra-cabeça: o papel dos microrganismos simbiontes na sociedade das formigas cortadeiras. In: XIX Simpósio de Mirmecologia, Ouro Preto. Anais do XIX Simpósio de Mirmecologia, 2009 - Rodrigues A.; et al. 2008. Microfungal weeds in the leafcutter ant symbiosis. Microb. Ecol. 56, 604-14 - Rodrigues A.; Passarini M.R.Z.; Ferro M.; Nagamoto N.S.; Forti L.C.; Bacci Jr M.; Sette L.D.; Pagnocca F.C. Fungal communities in nest soils of leaf-cutting ants. Journal of Basic Microbiology, 2013, aceito, ainda não publicado - Silva A.; Rodrigues A.; et al. Susceptibility of the ant-cultivated fungus Leucoagaricus gongylophorus (Agaricales: Basidiomycota) towards microfungi. Mycopathologia, v.162, p.115-9, 2006. - Verza S.S.; Nagamoto N.S.*; Forti L.C.; Noronha Jr N.C. Preliminary studies on the effects of d-limonene to workers of the leaf-cutting ant Atta sexdens rubropilosa and its implications for control. Bulletin of Insectology, v.64, p.27-32, 2011.

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