Abordagens multi-ômicas para compreender a resistência de Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae) a spinetoram

Autor(es)

Rubens Hideo Kanno

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Piracicaba.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (ESALA/BC)
• Data de defesa: 2023-08-01

Membros da banca

Celso Omoto; Fernando Luis Consoli; Oscar Arnaldo Batista Neto e Silva; Herbert Álvaro Abreu de Siqueira

• Orientador: Celso Omoto

Resumo

A resistência a inseticidas é um dos principais desafios em programas de manejo de pragas. A lagarta-do-cartucho, Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae), é uma praga polífaga com alto risco de evolução de resistência a inseticidas. A resistência de S. frugiperda ao spinetoram já foi reportada, no entanto, informações sobre as bases moleculares da resistência ao spinetoram e os possíveis custos adaptativos associados a ela não foram elucidados. O uso de abordagens multi-ômicas tem fornecido informações sobre os mecanismos de resistência e processos de adaptação. Assim, para apoiar os programas de manejo de resistência a inseticidas e compreender a resistência S. frugiperda a spinetoram, este estudo teve como objetivos: i) caracterizar as bases moleculares da resistência de S. frugiperda a spinetoram utilizando o método de bulk segregant analysis combinada com sequenciamento de DNA e RNA, ii) avaliar o custo adaptativo associado à resistência de S. frugiperda a spinetoram comparando vários parâmetros biológicos e por meio de tabelas de vida de fertilidade das linhagens resistentes, suscetíveis e heterozigotas quando alimentadas com plantas de milho, soja e algodão, iii) caracterizar e quantificar as proteínas das linhagens de S. frugiperda resistente e suscetível a spinetoram quando alimentadas com plantas de milho, soja e algodão mediante uso de cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massa (LC-MS), e iv) identificar os metabólitos associados à resistência de S. frugiperda a spinetoram por meio da metabolômica baseada em cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massa (GC-MS). A análise de mapeamento genômico possibilitou a identificação de uma deleção de três nucleotídeos na subunidade α6 do receptor nicotínico de acetilcolina (nAChR α6), e a análise do transcritoma demonstrou a superexpressão de genes do citocromo P450, transportadores ABC e proteínas cuticulares que podem estar envolvidos na resistência a spinetoram. Com base nos paramêtros biológicos, há custo adaptativo associado à resistência de S. frugiperda a spinetoram quando as lagartas se alimentam de plantas de soja e algodão, ao passo que não foi observado custo adaptativo em plantas de milho. O estudo de proteômica demonstrou que as plantas hospedeiras são fatores significativos na expressão proteica das linhagens resistente e suscetível de S. frugiperda a spinetoram, sendo que a maioria das proteínas diferencialmente expressas entre essas duas linhagens é específica para cada planta hospedeira. A análise de enriquecimento demonstrou que as proteínas diferencialmente expressas estão relacionadas a processos metabólicos, celulares, de desenvolvimento e regulação biológica. Um total de 86 metabólitos foram detectados por meio da metabolômica baseada em GC-MS, dos quais 20 metabólitos foram diferencialmente abundantes entre as linhagens resistente e suscetível a spinetoram. Os metabólitos diferenciais foram principalmente aminoácidos, carboidratos, ácidos dicarboxílicos e ácidos graxos e foram enriquecidos em vias relacionadas ao metabolismo de cisteína e metionina, metabolismo do ácido linoléico e biossíntese de aminoacil-tRNA. O uso de abordagens multi-ômicas permitiu um entendimento amplo e integrado dos mecanismos moleculares associados à inseticidas e à adaptação a plantas hospedeiras em S. frugiperda, fornecendo uma perspectiva holística desses dois processos adaptativos. (AU)

• Processo FAPESP: 19/06217-8 - Impacto da paisagem agrícola para manejo da resistência de Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) a inseticidas espinosinas
• Beneficiário: Rubens Hideo Kanno
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado