Manejo da Resistência de Insetos-Praga em
Milho Transgênico
Celso Omoto
ESALQ/USP
E-mail: [email protected]
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
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Res
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%)
Evolução da Resistência de S. frugiperda a Inseticidas
Rio Verde, Goiás F
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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
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