controle biolÓgico de pragas na … · ... no emprego e nematoides no controle de

Dr. Alex Sandro Poltronieri

CONTROLE BIOLÓGICO DE PRAGAS NA AGRICULTURA

Introdução

Introdução

Conceito: Fenômeno natural que consiste na regulação de

animais e plantas por inimigos naturais (agentes

de mortalidade biótica).

Introdução

Oecophylla smaragdina (Hymenoptera: Formicidae)

x

China (século III)

+

Apanteles glomeratus (Hymenoptera: Braconidae)

x

Europa (1602)

Pieris brassicae (Lepidoptera: Pieridae)

Introdução

1º caso de sucesso: Predadores da Austrália controlando pragas na Califórnia Rodolia cardinalis (Coleoptera: Coccinellidae)

Icerya pyrchasi (Hemiptera: Coccoidea)

Introdução

Patologia de insetos: Principal meta é o controle biológico por agentes causadores de doenças, visando a manutenção de pragas a níveis que não causem dano econômico.

2200 AC – Egípcios relatam doenças em abelhas 2000 AC - Chineses e gregos – Doenças no bicho da seda 1664 – Recomendação de macerados de lagartas infectadas para controle

de pragas florestais na Inglaterra 1726 – Isolamento de um fungo do gênero Cordyceps em lepidópteros

Introdução

1834 – Descoberta do agente causal da doença “Muscardine” no Bicho da seda 1879 – Uso de Metarhizium anisopliade contra Anisoplia austriaca (coleoptera: Rutelidae) 1906 – Descoberta do Bacillus thuringiensis Século XX – Descoberta dos vírus entomopatogênicos

Controle biológico

Controle biológico

Inimigos Naturais

Predadores

Parasitoides

Controle Microbiano

Fungos

Bactérias

Vírus

Nematoides

Protozoários

Inimigos Naturais

Predadores

Controle biológico

Inimigos Naturais

Predadores

Controle biológico

Potencial de predadores no controle biológico aplicado Algodoeiro Cafeeiro Cana-de-açúcar Cevada Frutíferas Fumo Girassol Hortaliças Milho Soja Sorgo Trigo Pecuária

Inimigos Naturais Parasitoides

Controle biológico

Introdução

Controle biológico

Controle Microbiano

Fungos

Bactérias

Vírus

Nematoides

Protozoários

Controle Microbiano

Fungos Entomopatogênicos

15

Primeiros patógenos utilizados no controle microbiano;

A maioria dos fungos entomopatogênicos relatados ocorre no Brasil;

Mais de 50% dos trabalhos publicados com controle microbiano envolvem fungos entomopatogênicos.

Beauveria bassiana

Fungos entomopatogênicos

16


Casos de sucesso do uso de fungos entomopatogênicos:

17


18


19


Relações fungo-hospedeiro

http://www.cafepoint.com.br/cadeia-produtiva/giro-de-noticias/embrapa-pesquisador-estuda-controle-biologico-da-broca-53807n.aspx

Broca-do-café Hypothenemus hampei (Coleoptera: Curculionidae) infectada por Beauveria bassiana.

20

Alves, 1998



21


Germinação

Formação de apressórios

Formação de grampo de penetração

Penetração

Colonização

Reprodução do patógeno

Disseminação do fungo

Estruturas de preservação do fungo

Produção de enzimas

Produção de toxinas

Alves, 1998

22


Alves, 1998


Conidióforo de Hyaloperonospora parasitica contendo vários conídios

23



Alves, 1998


Adesão

1º relação fungo-hospedeiro

Mecanismos envolvidos na adesão

não são totalmente conhecidos

Forças eletrostáticas atuam no

processo de adesão

Presença de enzimas (esterases e

proteases)

Propágulos envolvidos por substâncias

mucilaginosas

24



Alves, 1998


Germinação

Precisa de condições favoráveis

Produção do tubo germinativo

Formação de apressórios

Penetração do fungo

Formação do grampo de penetração

Diferenciação da hifa

Inicia o processo de penetração no

tegumento do inseto.

25



Alves, 1998


Penetração

Áreas membranosas ou esclerotizadas

Processo físico (Hifas)

Processos químico (Enzimas)

Colonização

Tegumento e hemocele

Formação de estruturas de defesa

Não há grande crescimento de hifas

antes da morte do inseto

Após a morte há a colonização dos

diversos órgãos

26



Alves, 1998


Reprodução

Assexuada: Diversos tipos de estrutura ou propágulos: zoósporos, conídios, etc.

27

Sexuada: União de núcleos depois da fusão do gameta móvel (macho) com o gameta estacionário (feminino)



Alves, 1998


Sintomatologia da doença

Manchas escuras nas pernas,

Cessa a alimentação

Paralisia, descoordenação e

desorientação

Tegumento torna-se róseo e depois

esbranquiçado (crescimento micelial).

Após a morte, hifas emergem pelos

espiráculos e por pressão mecânica saem

pelo tegumento (membranas e cutícula).

Associado ao crescimento micelial há a

esporulação do fungo.

28



Alves, 1998


Morte do inseto devido a:

Produção de micotoxinas

mudanças patológicas na hemocele

ação histolítica

Bloqueio mecânico do aparelho

digestivo

Crescimento micelial

início do processo de esporulação do

fungo

29



Estruturas de preservação:

Após a morte do inseto, os fungos podem ser preservados dentro do cadáver pela

formação de estruturas de resistência (clamidósporos, microescleródios , hifas de paredes

espessas e esporos de repouso).

30


Estruturas de resistência formadas pelos fungos de solo: Fusarium sp. (clamisdósporo) Sclerotium rolfsii (Escleródio)

Condições desfavoráveis: -Ausência de hospedeiros - Clima adverso - sobrevivem por muito tempo


Produção de toxinas:

Sintetizam toxinas usadas no ciclo patógeno-

hospedeiro

São estudadas devido:

a)Elucidar modo de ação do fungo sobre o inseto

b) Procurar novos compostos inseticidas

c) Avaliar segurança de fungos promissores no

controle de pragas

d) estudos químicos de base em produtos

naturais

e) Uso de metabólitos tóxicos com eficácia sobre

insetos e de baixa toxicidade ao homem.

31



Produção de toxinas:

Avermectinas – Lactonas macrocíclicas derivadas do fungo (não patogênico) Streptomyces

avermectilis e que possuem elevada ação inseticida, acaricida e nematicida.

32



33

Relações fungo-hospedeiro Formigas zumbis – Fungo do gênero Cordyceps

Controle Microbiano

Bactérias Entomopatogênicas

34

Bactérias entomopatogênicas

35

Definições:

Bactérias obrigatórias, facultativas e potenciais (Coppel e Mertins, 1977)

Doenças específicas em certos grupos de insetos. Não crescem em

meio artificial e tem limitado número de hospedeiros.

Invadem e destroem tecidos suscetíveis, podem se multiplicar no intestino antes de atingir a cavidade corporal. Crescem em meio artificial

Não se multiplicam na luz intestinal, mas na hemolinfa causam

septicemia. Crescem em meio artificial e não possuem hospedeiros

específicos.


36

Definições: Bactérias agrupadas em duas categorias: Esporulantes e não esporulantes (Falcon, 1971)

Esporulantes: Todas as obrigatórias e maioria das facultativas (Cristalíferas

e não-cristalíferas)

Não-Esporulantes: Todas as potenciais e uma espécie facultativa

Bactérias esporulantes Mais estudadas Família Bacillaceae

Gênero Clostridium Gênero Bacillus


37

Gênero Bacillus

Lugar privilegiado como agente

altamente promissor no controle de

insetos prejudiciais


38

Bacillus thuringiensis Bactéria gram positiva

Altamente específica

Não apresenta atividade tóxica para mamíferos

Responsável por 97% dos biopesticidas disponíveis no

mundo (±13 mil toneladas/ano).


39

Diversidade de toxinas produzidas por B. thuringiensis α-exotoxina

β-exotoxina

Exoenzimas

Proteínas Inseticidas Vegetativas (VIPs)

δ-endotoxinas


40

Diversidade de toxinas produzidas por B. Thuringiensis

α-exotoxina

•Atividade citolítica sobre fosfolipídios da membrana plasmática

•Termolábil

•Solúvel em água

•Tóxica para alguns insetos por administração oral ou intra-hemocélica

•Em ratos: degradação e lise das células.


41


β-exotoxina (Thuringiensina)

Tipo 1 • Análogo ao ATP – Inibe a RNA polimerase (compete com o ATP) Tipo 2 • Análogo ao UTP • Mais tóxica que a tipo 1 • Alta toxicidade a mamíferos • Seleção de estirpes que não produzam essa toxina


42


Exoenzimas

•Quitinases e Proteases

•Provocam a ruptura da membrana peritrófica

• Favorecem a ação das δ-endotoxinas no epitélio intestinal


43


α-exotoxina

•Atividade citolítica sobre fosfolipídios da membrana plasmática

•Tóxica para alguns insetos por administração oral ou intra-hemocélica

•Em ratos: degradação e lise das células.


44


Proteínas Inseticidas Vegetativas (VIPs) • Modo de ação pouco esclarecido • VIP3A liga-se as células epiteliais do intestino médio e provoca a lise celular • Atividade contra insetos pouco sensíveis as proteínas Cry

Agrotis ipsilon (Lepidoptera: Noctuidae) Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae) Spodoptera exigua (Lepidoptera: Noctuidae)


45


δ-endotoxinas • Produzida na fase III e IV da esporulação


46


δ-endotoxinas • Existem dois tipos de δ-endotoxinas


47


δ-endotoxinas – Cyt • Atividade citolítica • Afinidade por ácidos graxos insaturados da membrana celular • Constituídas pelos grupos:

Cyt1: Cyt1Aa, Cyt1 Ab e Cyt1Ba Cyt2: Cyt2Aa, Cyt2Ba, Cyt2Bc e Cyt2Ca

• Tóxicos as ordens:


48


δ-endotoxinas – Cyt • Atividade citolítica • Afinidade por ácidos graxos insaturados da membrana celular


49


δ-endotoxinas – Cry • Formas


50


δ-endotoxinas – Cry • Formas


51


δ-endotoxinas – Cry • Ataca diversas pragas


52


δ-endotoxinas – Cry • Modo de ação

•Toxinas formadoras de poros • Pró-toxina • Lise das células epiteliais do intestino médio do inseto


53


54


55


δ-endotoxinas – Cry • Eventos transgênicos


56


δ-endotoxinas – Cry • Produtos formulados


57

Controle Microbiano

Vírus Entomopatogênicos

58

59

Vírus entomopatogênicos

Baculovírus

• Família Baculoviridae:

• Nucleopolyhedrovirus [Vírus da poliedrose nuclear (VPN)]

• Granulovirus [Vírus da granulose (VG)]

• Mais empregado no controle de pragas

• Maioria é isolada de lepidópteros

• Especificidade

60


Baculovírus

• Infecção e colonização

• Sintomas da infecção

Perda do apetite

Geotropismo –

Clareamento da epiderme

61


Baculovírus

Produtos a base de baculovírus

62


Baculovírus

• Importância

•Emprego em vários países para controle de pragas agrícolas

• Brasil: maior programa mundial de uso de vírus de insetos

(70% mais barato que inseticidas químicos - 2 milhões de litros )

• Programas de uso de vírus para controle de pragas no Brasil

• Nucleopoliedrovírus de Anticarsia gemmatalis em soja

• Granulovírus de Erinnys ello em mandioca

• Nucleopoliedrovírus de Spodoptera frugiperda em milho

• Nucleopoliedrovírus de Condylorrhiza vestigialis em álamo

• Vírus de granulose de Phthorimaea operculella em batata

63


Baculovírus

Programas de uso de vírus para controle de pragas na América Latina

64


65


66


67


68


ALTERAÇÃO DA DIETA ARTIFICIAL DE Anticarsia gemmatalis VISANDO A REDUÇÃO DE CUSTO

PROPOSTA DE LABORATÓRIO PILOTO PARA A PRODUÇÃO MASSAL DE Anticarsia gemmatalis E DO

SEU VÍRUS DE POLIEDROSE NUCLEAR MÚLTIPLO (VPNMAg).

EXTRAÇÃO MECANIZADA DA CALDA CONTENDO O VÍRUS

69


92,8% 75,6%

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Máquina Manual

70


Controle Microbiano

Nematoides Entomopatogênicos

71

72

Nematoides entomopatogênicos

Vida livre (terrestres ou aquáticos)

Parasitas de animais (vertebrados e invertebrados) e plantas

Mermitídios (Nematomorpha: Mermithidae)

Turbatrix aceti

73

Relacionamento entre nematoides e insetos Forésia: Associação entre indivíduos de espécies diferentes (relação ecológica inter-específica), na qual um transporta outro, sem se prejudicarem;


74

Relacionamento entre nematoides e insetos Parasitismo facultativo: Parasitam insetos, mas conservam a habilidade de se desenvolver e

reproduzir em condições de vida livre (nutrem-se de fungos e bactérias disponíveis no ambiente);

Relacionamento estritamente nutricional como os gêneros Rhabditis e Diplogaster Relacionamento mutualista com bactérias: Ex: Deladenus siricidicola x Sirex noctilio

x =


75

Relacionamento entre nematoides e insetos Parasitismo Obrigatório: Desenvolvimento parcial ou total dentro do inseto hospedeiro


76

Principais famílias de interesse entomológico

Família Steinernematidae Gênero Steinerneme Gênero Neosteinernema Família Heterorhabiditidae Gênero Heterorhabditis Família Neotylechidae Gênero Deladenus Família Mermithidae


77

Principais famílias de interesse entomológico Família Steinernematidae Gênero Steinerneme x bactérias (gênero Xenorhabdus)


78

Principais famílias de interesse entomológico Família Steinernematidae Gênero Steinerneme x bactérias (gênero Xenorhabdus)

Gram-negativas Anaeróbicas facultativas Flageladas Sem estruturas de resistência (esporos) Encontradas em: nematoides infectivos insetos parasitados


79

Principais famílias de interesse entomológico Gênero Steinerneme x bactérias (gênero Xenorhabdus)

Relação mutualística

Nematoide Proteção Vetor

Bactéria Provisão de nutrientes (nematoides axênicos não reproduzem em insetos axênicos)


80

Principais famílias de interesse entomológico Família Mermithidae


81

Principais famílias de interesse entomológico Família Mermithidae


82

Produtos à base de Steinernema e Heterorhabditis


83

Registro de associações entre nematoides e insetos-praga no Brasil


84


Vantagens e desvantagens no emprego e nematoides no controle de insetos

Resistem a muitos defensivos agrícolas Podem ser sinergistas com outros entomopatogênicos Boa adaptação a novos ambientes Capacidade de difusão no ambiente Especificidade Inofensivos a animais

Dificuldade na criação massal Condições ambientais desfavoráveis Mecanismos de defesa contra nematoides em insetos-praga

85


86

Protozoários entomopatogênicos

Controle Microbiano

Protozoários Entomopatogênicos

87


Sete Filos

Sarcomastigophora

Labyrinthomorpha

Apicomplexa

Microspora

Ascetospora

Myxozoa

Ciliophora

88


Microspora: Eucariotos, Desenvolvimento intracelular, Espectro amplo de hospedeiros

89


Programas de controle: 2 microsporídeos: Antonospora locustae Anncaliia algerae

90


Considerações finais

Poucos protozoários tem potencial de uso: a) Causam infecções crônicas

b) Não há métodos disponíveis para produção massal

A maioria das associações entre protozoários entomógenos e insetos produzem infecções crônicas e subletais, implicando em uma redução da potência reprodutiva hospedeira (HURD, 1993). Muitas infecções de protozoários exibem sinais inespecíficos e sintomas de doenças, tais como lentidão, crescimento irregular, perda de apetite, mal formação de larvas, pupas e adultos, ou adultos com reduzido vigor, fecundidade e longevidade

(SIKOROWSKI; LAWRENCE, 1997).

Obrigado

91

controle biolÓgico de pragas na … · ... no emprego e nematoides no controle de

Documents