Fernando Luis Cônsoli.

O Huanglongbing (HLB) é a maior ameaça da citricultura mundial. A rápida e eficiente disseminação das bactérias associadas ao HLB, Candidatus Liberibacter spp., pelo psilídeo Diaphorina citri e a ausência de resistência genética em citros são fatores que respondem pela severidade da doença. O desenvolvimento de cultivares agronomicamente aceitáveis e com adequado nível de resistência é uma forma eficiente, econômica e ambientalmente sustentável de controlar doenças em culturas agrícolas. Entretanto, aspectos genéticos e reprodutivos da cultura dos citros tornam o melhoramento tradicional um processo longo e, para o caso do HLB, existe ainda o agravante da ausência de resistência em citros às Liberibactérias e à D. citri. A biotecnologia é uma ferramenta valiosa e com grande potencial de solucionar estes problemas. A produção de cítricos transgênicos resistentes ao HLB é, portanto, uma alternativa importante às estratégias correntes de manejo da doença, podendo aumentar técnica e economicamente a viabilidade da citricultura brasileira frente ao HLB, contribuindo para a manutenção de sua liderança mundial. Propõe-se neste projeto a: i) Obtenção de plantas cítricas transgênicas com genes de profagos de Ca. Liberibacter sp.que visando resistência ao HLB; ii) Identificação de genes de D. citri relacionados ao crescimento e desenvolvimento do inseto, bem como à aquisição e infecção por Ca. L. asiaticus; iii) Utilização de um sistema transiente de interferência de RNA (RNAi) in planta para avaliar estratégias de controle de D. citri e aplicação mediante transformação genética estável de laranjeira, e iv) Regeneração e transformação genética de plantas de Murraya sp. visando resistência à D. citri mediante RNAi. Estes subprojetos integram o tema central de uma estratégia de controle da principal doença da citricultura atual.

Os efeitos da distribuição espacial de pragas e inimigos naturais serão investigados pela proposição de modelos espacialmente explícitos, com base em conceitos teóricos, experimentos e dados obtidos em laboratório e campo, a fim de estudar como os padrões ecológicos de paisagens agrícolas, incluindo aquelas com plantas Bt, influenciam a distribuição espacial e a dinâmica populacional de insetos praga. Os modelos definirão habitats de espécies dentro de arranjos caracterizados por reticulados produzidos por modelos de autômatos celulares e mapas acoplados. A compilação do sistema de informação geográfica (SIG) também será utilizada para avaliar o modelo em cenário agrícola real, representado pela paisagem agrícola da região Oeste do estado da Bahia e comparado com dados de campo coletados nesta área. O estudo será desenvolvido aplicando modelagem matemática em dois níveis, individual e populacional. Os modelos propostos em nível individual são sistemas dinâmicos discretos, com comportamento especificado em termos de relação local entre vizinhança definida. Os mapas acoplados em reticulados serão empregados para investigar o problema em nível populacional, com modelos caracterizados por uma rede que não é somente dependente das células vizinhas, mas também das conexões da célula foco, com todos os outros sítios na paisagem. As simulações teóricas serão utilizadas para definir estratégias para reduzir os danos das populações de pragas em plantações e sua expansão nas paisagens agrícolas.

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.

There is a growing body of evidence showing that insect-associated microbial symbionts affect the efficiency of insects as vectors of plant pathogens, such as virus, and the susceptibility of insect hosts to natural enemies (entomopathogens and entomophagous). This project is devoted to study such effects in a model system.

Caracterizar a função de proteínas de origem viral no processo de regulação hospedeira por Cotesia flavipes.

Estudar a diversidade de simbiontes associados a insetos e investigar o seu papel na ecologia dos hospedeiros para explorar seu potencial biotecnológico.

Vários grupos de insetos, e especialmente os sugadores, apresentam associações estreitas com bactérias simbiontes que habitam órgãos diversos ou estruturas específicas do hospedeiro desenvolvidas para o seu crescimento e multiplicação. Estas associações podem resultar em relações neutras, de mutualismo ou patogenicidade dependendo de sua história evolutiva. Os simbiontes associados a insetos podem participar de vários processos fisiológicos do hospedeiro, principalmente a nutrição. No entanto, são raros os estudos que abordam o papel de simbiontes associados ao aparelho reprodutor de insetos, com exceção das bactérias eliminadoras de machos, como Wolbachia. Nossos estudos anteriores indicaram que machos do percevejo verde da soja Nezara viridula carregam várias bactérias simbiontes associadas ao aparelho reprodutor masculino. A ocorrência destas bactérias não afetou o desempenho reprodutivo de fêmeas acasaladas com machos infectados, mas o papel das mesmas na aptidão biológica de machos infectados ainda permanece desconhecido. Análises moleculares dos simbiontes associados ao aparelho reprodutor masculino indicaram que os mesmos são próximos àqueles relatados no trato digestivo deste inseto, indicando a existência de certa adaptação nesta associação. Assim, a relação de simbiose associada ao aparelho reprodutor de N. viridula aponta para a possível exploração desta associação no desenvolvimento de técnicas de manipulação do processo de reprodução desta praga via transgenia. Porém, ainda são várias as informações necessárias dessa associação para o desenvolvimento destas técnicas de controle. Desta forma, propomos esclarecer a associação existente entre N. viridula e os simbiontes presentes no aparelho reprodutivo, determinando os custos adaptativos desta associação e o modo de aquisição e transmissão destes simbiontes, visando ao desenvolvimento de novas estratégias para o controle deste inseto.

As formigas cortadeiras do gênero Acromyrmex mantêm duas espécies ectossimbiontes mutualistas altamente especializadas e verticalmente transmitidas, um fungo basidiomiceto, cultivado para alimentação, e uma actinobactéria do gênero Pseudonocardia, cultivada na cutícula de operárias de Acromyrmex, a qual produz moléculas antagônicas ao crescimento de Escovopsis, um parasita específico do basidiomiceto cultivado por essas formigas. Os mecanismos de ação dessas actinobactérias ainda não foram elucidados, e nada se sabe acerca de sua ação sobre organismos entomopatogênicos desses insetos. Isso abre possibilidades sem precedentes para exploração biotecnológica desses microrganismos. A ação de proteção desse simbionte pode ser dada por meio da produção de antifúngicos, fungistáticos, antibióticos e/ou enzimas líticas. Sabe-se que um dos principais mecanismos de defesa natural a patógenos e insetos é a produção de quitinases, as quais atuariam no principal componente estrutural da parede celular de fungos, além da cutícula e membrana peritrófica de insetos, a quitina. A ação das quitinases sobre a quitina tem sido considerada um alvo seletivo no controle desses organismos. Além disso, as quitinases estão relacionadas aos mecanismos de defesa das plantas contra patógenos e insetos. As actinobactérias, principalmente do gênero Streptomyces, são conhecidas pela sua capacidade de produzir quitinases e metabólitos antagônicos ao desenvolvimento de outros organismos (por exemplo, avermectinas), mas pouca informação existe sobre os demais gêneros. Ademais, outras enzimas e/ou metabólitos que porventura sejam produzidas, também podem ter ação contra fungos fitopatogênicos e insetos-praga. Assim, este trabalho tem por objetivo isolar essas actinobactérias, avaliar seu potencial uso no controle de pragas e doenças agrícolas e analisar a biossegurança das possíveis biomoléculas selecionadas.

As interações fisiológicas entre hospedeiro e parasitóide são reconhecidas como uma fonte potencial de informações para o aprimoramento e/ou desenvolvimento de novas técnicas no controle de insetos. Para otimizar a exploração do hospedeiro como recurso nutricional, parasitóides desenvolveram estratégias para a regulação do hospedeiro, adequando-o ao seu próprio desenvolvimento. As estratégias utilizadas atuam como mecanismos reguladores de diversos processos fisiológicos e endócrinos ligados à resposta imunológica, ao crescimento, absorção de nutrientes, síntese de proteínas, metabolismo e alocação de recursos energéticos pelo hospedeiro. A regulação desses processos fisiológicos é obtida através da inoculação ou secreção de substâncias reguladoras pela fêmea do parasitóide ou pelo imaturo em desenvolvimento. A regulação também pode ser obtida pela secreção de moléculas por tipos celulares específicos associados aos parasitóides ou pela utilização de partículas virais simbiontes que alteram a expressão gênica de tecidos do hospedeiro. Esses mecanismos são, portanto, uma fonte de moléculas reguladoras de processos fisiológicos importantes ao crescimento e desenvolvimento dos insetos. A caracterização e identificação desses mecanismos levarão ao reconhecimento de novas moléculas e/ou descoberta de novas vias metabólicas e sítios-alvo de ação que poderão ser utilizadas no desenvolvimento e aprimoramento de estratégias de controle de insetos-praga.

Avaliar os aspectos de desenvolvimento, nutrição e hormonais envolvidos na reprodução de insetos.

Apesar do uso bem sucedido do endoparasitóide larval Cotesia flavipes, para o controle biológico de Diatraea saccharalis, inseto praga que afeta o cultivo e aproveitamento industrial da cana-de-açúcar, pouco se sabe acerca dos mecanismos dessa interação hospedeiro-parasitóide que garantem o seu sucesso. Parasitóides induzem alterações em vários processos fisiológicos de seus hospedeiros, incluindo o controle da síntese e degradação de hormônios, digestão, assimilação e alocação de nutrientes e regulação gênica, para garantirem a colonização do hospedeiro. Assim, informações provenientes das interações hospedeiro-parasitóide podem permitir o desenvolvimento de métodos biológicos alternativos ou a descoberta de novos sítios-alvo de ação para o controle de pragas. Vários dos processos fisiológicos manipulados pelo parasitóide envolvem, direta ou indiretamente, a regulação de eventos fisiológicos originados ou desencadeados pelo tubo digestivo. Além desse órgão ser responsável pela digestão e absorção de nutrientes, suas células endócrinas (CE) liberam hormônios peptídeos que podem induzir ou inibir outros processos fisiológicos, tais como diurese, digestão, desenvolvimento e reprodução. Entretanto, são restritos os estudos destinados a avaliar os efeitos do parasitismo sobre a estrutura e funcionamento do tubo digestivo. Assim, a compreensão de suas alterações histopatológicas e moleculares, em especial do intestino médio (IM), em insetos parasitados, são fundamentais na busca de moléculas ou processos metabólicos que levem ao desenvolvimento de novas estratégias no combate aos insetos-praga. Dessa forma, esse trabalho objetiva: 1) verificar alterações na expressão gênica do IM em insetos parasitados; 2) identificar e caracterizar as alterações morfológicas das CE dessa porção do tubo digestivo e 3) verificar alterações na produção de hormônios peptídeos pelas CE do intestino médio de lagartas parasitadas.

Parasitóides são extremamente adaptados à exploração do hospedeiro e as interações hospedeiro-parasitóide são reconhecidas como fonte potencial de informações que beneficiariam o uso desses organismos no controle biológico de pragas. Um dos aspectos dessa interação é a regulação de processos fisiológicos do hospedeiro que resultam em alterações bioquímicas específicas da hemolinfa do hospedeiro. Essas alterações são sincronizadas com o parasitóide imaturo em desenvolvimento e servem para adequar o hospedeiro às suas exigências nutricionais específicas. Assim, a determinação das alterações bioquímicas da hemolinfa do hospedeiro, decorrentes da interação com o parasitóide em desenvolvimento, poderia auxiliar na determinação das exigências nutricionais dos parasitóides, permitindo, conseqüentemente, um avanço nas técnicas de criação de insetos, principalmente aquelas que preconizam o uso de dietas artificiais. Esse projeto busca avaliar as alterações bioquímicas da hemolinfa do hospedeiro induzidas pelo parasitismo no sistema Cotesia flavipes ? Diatraea saccharalis. O parasitóide C. flavipes vem sendo utilizado eficientemente no controle da broca-da-cana, D. saccharalis, importante praga da cana de açúcar, a mais de quatro décadas em nosso estado. Porém, a produção deste inimigo natural em larga escala pode ser um fator limitante ao seu uso no controle biológico aplicado. A redução nos custos de produção de inimigos naturais é um aspecto importante para tornar o controle biológico um método competitivo em relação às medidas convencionais de controle de pragas.Avaliar as alterações bioquímicas induzidas na composição do hospedeiro e sua relação com estágios específicos do desenvolvimento de parasitóides larvais para permitir o reconhecimento de condições nutricionais específicas ao desenvolvimento dos diferentes estágios imaturos do parasitóide. Essas informações permitirão o desenvolvimento de meios nutricionais adequados para a criação in vitro desses inimigos naturai

O sub-projeto 3, Identificação e caracterização dos simbiontes associados ao vetor do greening, sob responsabilidade do Lb. de Ecologia Nutricional e Molecular das Interações Inseto-Inseto e Inseto-Simbionte, tem por objetivo identificar os simbiontes associados a Diaphorina citri e verificar o seu papel na bioecologia do seu hospedeiro e nas interações desse inseto com o fitopatógeno associado e o seu inimigo natural, Tamarixia radiata.

Identificar e caracterizar os simbiontes associados ao psilídeo Diaphorina citri e relacionar a função desses simbiontes na biologia e desenvolvimento desse inseto, bem como a sua interação com a bactéria causadora do greening.

Caracterizar as diferenças entre as populações de Diaphorina citri presentes no estado de São Paulo ao nível molecular, buscando pela identificação de marcadores moleculares que possam auxiliar pesquisas futuras. Desenvolver marcadores moleculares que permitam a facil identificação desses insetos.

Identificar os compostos químicos envolvidos na comunicação química durante o processo de acasalamento da formiga Solenopsis invicta.

Estabelecer aspectos bioecológicos do estabelecimento e transmissão de T solenopsae em formigas lava-pés; avaliar a ocorrência de tipos morfológicos distintos do parasita e a sua distribuição; melhorar os sistemas de produção em cultivo celular

Estudar a biologia e os aspectos fisiológicos e moleculares relacionados ao desenvolvimento polimórfico de Melittobia digitata

identificar moléculas reguladoras produzidas durante a associação hospedeiro-parasitóide ; a expressão diferencial de genes do hospedeiro e a produção de proteínas específicas do parasitismo que possam levar ao desenvolvimento de novas estratégias de controle e identificação de novos sítios de ação com potencial de controle para os insetos pragas.

Estudar a biologia do desenvolvimento dos parasitóides de S. Invicta e desenvolver meios artificiais para a sua criação; determinar a composição bioquíca da hemolinfa de S invicta para o estabelecimento de uma cultura de células para a produção do parasita celular obrigatório Thelohania solenopsae.

Caracterizar e identificar os compostos voláteis envolvidos na resposta sexual de Melittobia spp; verificar o papel dos compostos químicos de contato e que atuam a curta distância no comportamento de aceitação durante a cópula; comparar o padrão quimico envolvida na comunicação entre as diversas espécies do grupo e o seu posicionamento filogenético