manejo da resistência de insetos-praga em milho...

Manejo da Resistência de Insetos-Praga em

Milho Transgênico

Celso Omoto

ESALQ/USP

E-mail: celso.omoto@usp.br

ROTEIRO

• Análise de risco de evolução da resistência

• Estratégias de manejo da resistência

Alta dose

Uso de mais de uma proteína na planta

Refúgio

• Pragas-alvo para o milho Bt

Spodoptera frugiperda Lagarta-do-cartucho

Helicoverpa zea Lagarta-das-espigas

Diatraea saccharalis Broca-da-cana

Aspectos bioecológicos de 3 espécies:

Plantas hospedeiras, mobilidade, acasalamento,

dinâmica populacional, estrutura genética etc.

Fotos: Heraldo Negri

• Freqüência inicial de resistência

• Intensidade de seleção: proporção da

população exposta em cada geração

• Padrão de herança da resistência

(valor adaptativo dos heterozigotos)

Fatores determinantes na evolução de resistência

Suscetível Resistente a proteína A

Presença Presença de de variabilidade genéticavariabilidade genéticaVariabilidade Genética…

Suscetível

PRESENÇA DE VARIABILIDADE GENÉTICA

Resistente à proteína A

• Freqüência inicial de resistência

• Intensidade de seleção: proporção da

população exposta em cada geração

• Padrão de herança da resistência

(valor adaptativo dos heterozigotos)

Fatores determinantes na evolução de resistência

Suscetível Resistente à proteína A

PRESSÃO DE SELEÇÃO

Suscetível Resistente à proteína A

Milho no Brasil – Área cultivada (x 1000 ha)

Fonte: CONAB

Sistema Intensivo de

Produção de Cultivos

Oeste da Bahia

Lagarta-do-cartucho do milho no algodão

Foto: Paulo E. Saran

Círculo Verde Assessoria Agronômica

Ponte Verde x Spodoptera

Ponte Verde

Milho Algodão

Lagarta-do-cartucho do milho na soja

Fotos: Paulo E. Saran

Goiás

Minas

Gerais

São Paulo

Monitoramento

de Resistência

1996-2012

Bahia Mato Grosso

Mato Grosso

do Sul

Paraná

Rio Grande

do Sul

Evolução da Resistência de S. frugiperda a Inseticidas

Rio Verde, Goiás F

req

uên

cia

de

Res

istê

nci

a (

%)

Evolução da Resistência de S. frugiperda a Inseticidas

Rio Verde, Goiás F

req

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de

Res

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a (

%)

Adoção da tecnologia Bt × Casos de Resistência

Tabashnik (2008)

Cultura Proteína Espécie País Introdução Tempo

Algodão Cry1Ac Helicoverpa zea EUA 1996 7 a 8 anos

Algodão Cry2Ab H. zea EUA 2003 ± 4 anos

Milho Cry1Ab Busseola fusca África do Sul 1998 < 8 anos

Milho Cry1F Spodoptera frugiperda Porto Rico 2003 4 anos

Algodão Cry1Ac Pectinophora

gossypiella Índia 2002 6 anos

Milho Cry3Bb1 Diabrotica virgifera

virgifera EUA 2004 6 anos

Casos de Resistência em Condições de Campo

RESISTÊNCIA CRUZADA

Resistência Cruzada: Um mecanismo de defesa confere resistência a diferentes toxinas (compostos geralmente relacionados).

Ex.: Cry1F e Cry1Ab

Ferré & Van Rie (2002)

• Freqüência inicial de resistência

• Intensidade de seleção: proporção da

população exposta em cada geração

• Padrão de herança da resistência

(valor adaptativo dos heterozigotos)

Fatores determinantes na evolução de resistência

% Mortalidade

(Probit)

Dose da toxina

SS RS RR

A B

Dose A Resistência é funcionalmente DOMINANTE

BAIXA OU ALTA DOSE ???

Dose B Resistência é funcionalmente RECESSIVA

Assumindo que:

- Resistência é monogênica

- 2 alelos (S e R)

- População em equilíbrio de Hardy-Weinberg

Se freqüência gênica for:

f(R) = p = 0,001

f(S) = q = 0,999

Então, a freqüência genotípica será: Em 1 milhão

f(RR) = p2 = 0,000001 1

f(RS) = 2pq = 0,001998 1.998

f(SS) = q2 = 0,998001 998.001

Estratégia de ALTA DOSE e REFÚGIO

para retardar a evolução de resistência

Tamanho e Disposição

das

Áreas de Refúgio

Possibilitar o encontro de

resistentes e suscetíveis

para acasalamento

RR x SS

RS

Milho Bt Refúgio

Definição Operacional de Alta Dose

US-EPA: “alta dose” é a planta que expressa a proteína

tóxica em uma concentração equivalente a pelo menos

25 vezes a CL99 da população suscetível da praga-alvo

Risco de Resistência = f (dose, exposição)

Evento de Alta Dose: a planta que expressa a

proteína tóxica em uma concentração que possibilita

a mortalidade de heterozigotos das pragas-alvo

Monsanto / Syngenta

• Proteína: Cry1Ab

Dow AgroSciences / Pioneer

• Proteína: Cry1F

Syngenta

• Proteína: Vip3A

Refúgio - 10% da área de milho

• Estruturado

• Localizado à distância de no máximo 800 m

• Composto por milho não Bt

Milho Bt

• Ostrinia nubilalis 2,66 to 7,89 Marçon et al. (1999)

• Helicoverpa zea 70,3 to 221,3 Siegfried et al. (2000)

• Spodoptera frugiperda > 2.140 Lynch et al. (2003)

Toxicidade Relativa de Cry1Ab

Tratamento Superficial da Dieta

Pragas-Alvo CL50 (ng por cm2)

Princípio Básico da Mistura

no Manejo da Resistência

Os indivíduos resistentes à proteína A serão

controlados pela proteína B.

Os indivíduos resistentes à proteína B serão

controlados pela proteína A.

Proteína A + Proteína B

Assumindo que a resistência para as proteínas A e B é:

- monogênica e recessiva;

- conferida pelos alelos S e R;

- independente

f(RA) = 0,001 f(RARA) = 10-6

f(RB) = 0,001 f(RBRB) = 10-6

f(RRAARRAARRBBRRBB) = 10-810-12

Possíveis Fenótipos

• Suscetível aos produtos A e B

SASASBSB

• Suscetível ao produto A

SASARBRB SASARBSB

• Suscetível ao produto B

RARASBSB RASASBSB

• Fenótipo dependente da dominância

RASARBSB RASARBRB RARARBSB

• Resistente aos produtos A e B:

RARARBRB

Suscetível Resistente às proteínas A e B

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

Gerações até

[R] >50%

0,9 0,95 1

Mortalidade de suscetíveis

Um gene

Dois genes

10% refúgio, 70% mortalidade de heterozigotos

>10000

(Roush, 1994)

Proteínas: Cry1A.105 + Cry2Ab2

Cry1Ab/VIP3Aa20

Cry1A.105/Cry2Ab2/Cry1F

Cry1Ab/Cry1F

Refúgio - 5% da área de milho

• Estruturado

• Localizado à distância de no máximo 800 m

• Composto por milho não Bt

Milho Bt (2 proteínas)

Restabelecimento da Suscetibilidade Após várias gerações da praga na ausência de pressão de seleção ....

Suscetível Resistente à proteína A

Primeira Safra Segunda Safra Inverno

Evento A

Freqüência de

Resistência

Restabelecimento da Suscetibilidade

GRUPO (Classificação IRAC) Mecanismo de ação primária

Carbamatos (1A) Inibidores da acetilcolinesterase

Organofosforados (1B) Inibidores da acetilcolinesterase

Piretróides (3A) Moduladores de canais de sódio

Spinosinas (5) Agonistas de receptores da acetilcolina

Bacillus thuringiensis (11) Desintegradores da membrana do

mesêntero

Benzoiluréias (11) Inibidores da formação de quitina

Diacilhidrazinas (18) Agonistas de receptores de ecdisteróides

Indoxacarb (22A) Bloqueadores de canais de sódio

Diamidas (28) Moduladores de receptores de rianodina

Cultura Proteína(s) inseticida Marca registrada Área de

refúgio*

Algodão Cry1Ac Bollgard® 20%

Cry1Ac/Cry1F Widestrike® 5%

Cry1Ac/Cry2Ab2 Bollgard II® 5%

Cry1Ab/Cry2Ae TwinLink® 5%

Milho Cry1Ab

Yieldgard® e Agrisure

TL® 10%

Cry1F Herculex® 10%

Cry1A.105/Cry2Ab2 Yieldgard VT Pro™ 5%

VIP3Aa20 Agrisure Viptera™ 10%

Cry1Ab/VIP3Aa20 ... 5%

Cry1A.105/Cry2Ab2/Cry1F Genuity VT Triple Pro™

5%

Cry1Ab/Cry1F ... 5%

Cry1A.105/Cry2Ab2/Cry3Bb1 Genuity SmartStacks™

5%

Soja Cry1Ac Intacta RR2 Pro™ 20%

Liberações Comerciais de Cultivos Bt no Brasil

SET OUT NOV DEZ JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SEP OCT NOV DEC JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG

1)

Cry1Ac Cry1Ac

Cry1Ac + Cry2Ab2 Cry1Ac + Cry2Ab2

Cry1Ac + Cry1F Cry1Ac + Cry1F

Cry1Ab + Cry2Ae Cry1Ab + Cry2Ae

2) SOJA MILHO

Cry1Ac Cry1Ab Cry1Ac

Cry1F Cry1Ac + Cry2Ab2

Vip3A Cry1Ac + Cry1F

Cry1A.105 + Cry2Ab2

Cry1Ab + Cry1F

Cry1Ab + Vip3A

3) SOJA MILHO SOJA MILHO

Cry1Ac Cry1Ab Cry1Ac Cry1Ab

Cry1F Cry1F

Vip3A Vip3A

Cry1A.105 + Cry2Ab2 Cry1A.105 + Cry2Ab2

Cry1Ab + Cry1F Cry1Ab + Cry1F

Cry1Ab + Vip3A Cry1Ab + Vip3A

4)

Cry1Ac Cry1Ac Cry1Ac Cry1Ac

Cry1Ac + Cry2Ab2 Cry1Ac + Cry2Ab2

Cry1Ac + Cry1F Cry1Ac + Cry1F

Cry1Ab + Cry2Ae Cry1Ab + Cry2Ae

5) MILHO (Produção de Sementes) MILHO (Produção de Sementes)

MILHETO

ALGODÃOALGODÃOSOJA SOJA

MILHETO ALGODÃO ALGODÃO

ALGODÃOMILHETO

MILHETO

Sistemas de Produção de Cultivos no Mato Grosso

• Controle Cultural

• Controle Biológico (predadores e parasitóides)

• Controle Microbiano

• Controle por Comportamento

• Variedades Resistentes / Plantas Transgênicas

• Controle Químico

• Outros

Cultivos-Bt: Ferramenta adicional no

Manejo Integrado de Pragas

Academia Indústria

Agricultores,

Consultores, Revendas

etc

Desafio: Implementação de Estratégias de

Manejo da Resistência

Educação, Pesquisa e Regulamentação

Celso Omoto Av. Pádua Dias, 11 Piracicaba, SP Brasil CEP: 13418-900 Fone: 55 (19) 3447-8715 Email: celso.omoto@usp.br Muito Obrigado!