Celso Omoto.

Invasive crop pests are a major challenge of our times, and lead to huge economic costs to agriculture. One less well recognised aspect of such invasions is that invasive species often hybridise with related native species. This can have various potential outcomes: One possibility is that hybridisation leads to a collapse of the species barrier and a single mixed population. Alternatively, if the two species maintain their integrity they may nonetheless exchange genes, potentially allowing genes for adaptation to the novel range to facilitate the invasive species, and genes for pest-related traits to enter the native species. We will study these phenomena in the economically devastating crop pests Helicoverpa armigera, which has recently invaded and is hybridising with a native species Helicoverpa zea in Brazil. With this partnership, we will conduct temporal and geographic monitoring of the invasion across a large scale, facilitated by large scale whole genome sequencing. We will use a novel sequencing approach to obtain genomic data for a large sample of populations of both species, which will allow us to address the following questions: What is the extent and speed of spread by the invasive species, what is the age of the hybridisation event and is there evidence for multiple sources of invaders, and finally what are the genetic consequences of hybridisation for the two species. In order to achieve these goals we will first generate high quality genome assemblies for both species, assembled to chromosomal level.

The project is highly timely and relevant because of the ongoing crisis in pest control in Brazil, due to the invasive pesticide-resistant H. armigera. This species will cost South American agriculture billions of dollars over the next five years, and even more when it spreads to the cotton and maize-growing areas of the USA, where the native pest H. zea is already established. The issue of hybridization between the two species is highly relevant because the hybrids could carry both the insecticide resistance traits of H. armigera and the wider host range of H. zea. The project is highly innovative in assessing the likelihood of hybridization by examining the main means of sexual attraction, pheromones. Another highly innovative aspect is the manipulation of natural levels of parasite levels, in an attempt to weaken the insects and make them more susceptible to all sorts of environmental stresses, including insecticides.

Insecticide resistance represents a growing threat to the sustainability of Brazilian agriculture, and strategies to prevent, delay or overcome resistance are urgently required. The development of effective approaches to combat resistance, however, has been constrained by a lack of knowledge of the underlying mechanisms of resistance in key pests of Brazilian agri-ecosystems. The overarching aim of this project is to address this knowledge gap by 1) exploiting new genomic and transcriptomic resourcest to understand the molecular basis of resistance in the neotropical brown stink bug, Euschistus heros, and the fall armyworm, Spodoptera frugiperda, and 2) translate this knowledge into tools and strategies to combat resistance.

Insecticide resistance represents a growing constraint on the productivity of Brazilian agriculture, and strategies and tools to prevent, slow or overcome the emergence and spread of resistance are urgently required. The development of effective approaches to combat resistance requires knowledge of the underlying mechanisms of resistance evolution, however, current studies are hampered by a lack of genomic and transcriptomic resources for key crop pests. This pump-prime project aims to: 1) Provide underpinning data and omic resources that can be exploited in follow on projects to understand the mechanisms of insecticide resistance in two key insect crop pests of Brazilian agriculture, and 2) develop an integrated network of key stakeholder groups as a prerequisite for effective translation of the tools and knowledge generated in this and future projects into strategies to combat resistance.

Estudar as bases genéticas e moleculares da resistência a proteínas Bt em Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) no Brasil

A adoção de sistemas de cultivo sucessivos e a expansão das fronteiras agrícolas no Brasil tem levado o país a se destacar no cenário do agronegócio, principalmente com o cultivo de milho, algodão e soja em diferentes regiões e ao longo do ano agrícola. No entanto, a prática da agricultura intensa, também acaba gerando problemas principalmente no que se refere ao manejo de insetos pragas. As dificuldades de manejo desses insetos são decorrentes do rápido desenvolvimento da resistência de insetos a inseticidas e às novas tecnologias de controle, como as plantas geneticamente modificadas (plantas Bt), decorrentes do processo contínuo de seleção que populações das pragas são expostas. Na busca de uma abordagem agrossistêmica para o desenvolvimento e aplicação de estratégias sustentáveis de manejo de pragas agrícolas, a presente proposta se baseia na exploração do digestoma (epitélio intestinal do inseto + microbiota associada) de lagartas de Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) e Helicoverpa armigera (Hübner) no desenvolvimento de estratégias que visem 1) minimizar os riscos de evolução de resistência de insetos a diferentes táticas de controle (inseticidas, plantas Bt, inibidores enzimáticos), 2) na identificação de enzimas de origem do inseto e das bactérias associadas que participariam da utilização do hospedeiro e da degradação de inseticidas para a seleção e uso de inibidores enzimáticos voltados ao controle de pragas e 3) identificação de alelos e dos mecanismos sensíveis ao processo de seleção em sistema agrícola com cultivos sucessivos. Serão utilizadas técnicas de sequenciamento de nova geração para a condução de estudos de microbiota intestinal associada às lagartas de S. frugiperda e H. armigera e para análises de genômica populacional e transcritoma do intestino.

Subsidiar o estabelecimento de um programa de MRI de S. frugiperda e D. saccharalis à VIP3Aa20 expressa em milho MIR 162® os objetivos específicos deste projeto são: (1) Caracterizar a linha básica de suscetibilidade de populações geograficamente distinstas de S. frugiperda e D. saccharalis à proteína VIP3Aa20 de B. thuringiensis; (2) Verificar a expressão de alta dose proteína inseticida VIP3Aa20 em milho MIR 162® em diferentes estádios de desenvolvimento para o MRI de S. frugiperda e D. saccharalis; (3) Avaliar a eficiência agronômica do milho MIR 162® em diferentes estádios fenológicos no controle de S. frugiperda e D. saccharalis em condições de laboratório e campo.

Estudos de genética populacional de pragas agrícolas têm destacado a importância da migração e do fluxo gênico no Manejo Integrado de Pragas, pois estes estudos possibilitam estimativas do grau de isolamento entre populações, inferências de linhagens diferenciadas e isoladas que ocupam diferentes culturas, e avaliações de troca de material genético entre populações, ao longo do espaço e do tempo, fornecendo uma estimativa da taxa de invasão ou reinvasão de determinada área. Uma análise de variabilidade genética pode ainda revelar marcadores genéticos diagnósticos relacionados à resistência a inseticidas ou a plantas geneticamente modificadas. A despeito de sua importância econômica, pouco se sabe sobre a estrutura genética e padrões de fluxo gênico, nas escalas locais e regionais, da maioria das espécies-praga submetidas a controle por plantas geneticamente modificadas no Brasil, aspectos necessários e importantes para o estabelecimento de estratégias de controle de suas populações. Considerando esses fatores, o presente projeto tem como objetivo principal a determinação e o monitoramento da variabilidade e estrutura genética de populações de duas das principais espécies de insetos-praga da agricultura, ou seja, da broca-da-cana, Diatraea saccharalis (F.) (Lepidoptera: Crambidae) e da lagarta-da-maçã, Heliothis virescens (F.) (Lepidoptera: Noctuidae), por toda a área de distribuição das duas espécies no Brasil.

Huanglongbing (HLB), anteriormente chamado de greening, é uma doença altamente destrutiva, provavelmente a mais séria doença de laranjeiras doce, tangerina e pomelo. Na tentativa de combater o vetor do HLB, os agricultores comumente aumentam a freqüência de pulverizações com inseticidas elevando o custo de produção, contaminação do ambiente, além da morte de inimigos naturais presentes nos pomares. A fim de minimizar esses efeitos negativos dos pesticidas, o projeto objetiva buscar métodos alternativos para o controle de D. citri e/ou aperfeiçoar aqueles métodos já comumente utilizado pelos citricultores.

A leprose dos citros, uma das principais doenças da citricultura brasileira, tem origem viral e é transmitida de forma eficiente por um ácaro vetor, cosmopolita e polífago. Novas estratégias de manejo da leprose nos pomares devem levar em consideração não apenas a presença do vetor nos pomares de regiões endêmicas, estratégia atual, mas a presença do vírus no campo, a potencialidade dos diferentes tipos de lesão servirem como fonte real de inóculo, a presença do vírus no vetor, a utilização de resistência varietal, o conhecimento de hospedeiros alternativos e seu papel na epidemiologia da doença, a presença e o manejo de predadores naturais no campo, entre outros. Assim, neste projeto propõe-se potencializar estes conhecimentos no manejo da doença, levando em consideração todos os elos do patossistema, bem como as suas interações.

As plantas geneticamente modificadas (GM) resistentes a insetos compõem a mais nova tecnologia de controle de pragas. No Brasil, a CTNBio aprovou recentemente a liberação comercial de uma variedade de algodão GM que expressa a proteína inseticida Cry1Ac de Bacillus thuringiensis Berliner. As pragas-alvos da proteína Cry1Ac na cultura do algodão no Brasil são: o curuquerê-do-algodoeiro (Alabama argillacea), a lagarta da maçã-do-algodoeiro (Heliothis virescens) e a lagarta-rosada (Pectinophora gossypiella). A evolução da resistência às toxinas de B. thuringiensis representa um dos principais fatores envolvidos na análise de risco ambiental de liberações comerciais de algodão GM. Devido ao hábito alimentar monófago e ao hábito migratório, há elevado risco para evolução da resistência à toxina Cry1Ac em A. argillacea. Sendo assim, o objetivo geral desse projeto será prover subsídios para análise de risco ambiental de algodão geneticamente modificado relacionado à evolução e manejo da resistência de A. argillacea à toxina Cry1Ac.

A citricultura brasileira é responsável por um terço da produção mundial de laranjas, com uma receita superior a US$ 1,5 bilhão por ano para o Brasil, sendo o Estado de São Paulo responsável por 80% da produção nacional. Toda esta produção pode ser comprometida por vários problemas fitossanitários incluindo pragas nativas e exóticas que podem, não somente prejudicar a produção nacional como também afetar a competitividade do setor em nível internacional. Em julho de 2004, foi detectada, em mais de 15 municípios paulistas, a bactéria Candidatus Liberobacter spp., causadora da principal doença de citros no mundo, o "greening" ou "huanglongbin". Com o surgimento do agente causal do "greening" no Brasil, e o seu potencial como agente transmissor dessa doença, teme-se que a citricultura paulista seja dizimada por essa doença, à semelhança do ocorrido em países da Ásia, caso medidas de controle e manejo do vetor e doença não sejam rapidamente desenvolvidas. Neste contexto, são envolvidos, portanto, 2 agentes biológicos, o inseto, D. citri e a bactéria, Candidatus Liberobacter spp. O objetivo do presente projeto temático é realizar pesquisas com o inseto, desde a sua taxonomia, envolvendo técnicas morfológicas e biomoleculares, desenvolvimento de estudos biológicos em diferentes temperaturas e UR, visando determinar as regiões em que a praga será mais problemática; pesquisar diferentes populações com base em técnicas moleculares, estudar as interações vetor x bactéria e sua dinâmica populacional (e de inimigos naturais nativos), estabelecimento de estratégias de controle, incluindo métodos alternativos (biológicos, microbianos, resistência de plantas etc) e químico, neste caso, especialmente com produtos seletivos. Tais estudos propiciarão um conjunto de medidas (um pacote tecnológico) a ser utilizado no manejo da praga na cultura de citros no Estado de São Paulo.

The International Project on GMO Environmental Risk Assessment Methodologies is an initiative of public sector scientists associ-ated with the Global Working Group on Transgenic Organisms in Integrated Pest Management and Biocontrol of the International Organization for Biological Control (IOBC).
The GMO ERA Project is a pioneering initiative driven by public sector scientists to develop tools that can be used by regulators and other stake-holders for environmental risk assessment (ERA) and sound management of environmental effects of selected genetically modified (GM) crops.
Our goal is to empower decision makers around the globe with tools and training so they can decide what information and data are most important and appropriate for a case-specific ERA that is tailored to the GM crop and agricultural system in their country.
? What identified needs does the GM crop address? What options address these needs?
? How can a multistakeholder group compare the risks of future
options to address these needs?
? How can your environment be put at risk by planting GM crops?
? What steps can be taken to minimize environmental risk and maximize benefits of GM crops?
? How can GM crops be best integrated into a sustainable and ecological agriculture in your country?

O principal objetivo deste projeto é o de definir uma técnica de bioensaio para o monitoramento da susceptibilidade de Spodoptera frugiperda, Anticarsia gemmatalis e Heliothis virescens a toxinas de Bacillus thuringiensis (Bt). Serão realizados estudos de avaliação da variabilidade geográfica na susceptibilidade de pragas a toxinas de Bt. Este trabalho servirá para a elaboração de um programa preventivo de manejo da resistência de pragas a plantas transgênicas que expressam toxinas de Bt.

O principal objetivo deste projeto é o de avaliar a susceptibilidade de populações de S. frugiperda aos inseticidas em diferentes regiões produtoras de milho e Algodão do Brasil para obter informações básicas na elaboração de um programa de manejo da resistência. Populações de campo onde este inseticida foi largamente utilizado serão selecionados com alguns inseticidas em condições de laboratório na tentativa de selecionar os indivíduos resistentes homozigotos. Serão realizados estudos de monitoramento da resistência, caracterização da resistência, relações de resistência cruzada e dinâmica da resistência

Dentre os problemas fitossanitários da cultura de citros, o ácaro da leprose, Brevipalpus phoenicis (Geijskes), tem ocupado posição de destaque. Devido ao uso freqüente de acaricidas para o seu controle, levantou-se a hipótese de que a evolução da resistência deste ácaro a certos acaricidas é um dos fatores que tem afetado o desempenho de alguns acaricidas no campo. Os principais objetivos deste projeto são o de testar esta hipótese e coletar informações básicas para a implementação de programas de manejo da resistência de B. phoenicis aos acaricidas recomendados no Estado de São Paulo. Serão realizados estudos de monitoramento da resistência, caracterização da resistência, relações de resistência cruzada e dinâmica da resistência.