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FEROMÔNIOSFEROMÔNIOS PARA O MONITORAMENTO PARA O MONITORAMENTO E CONTROLE DE INSETOS PRAGASE CONTROLE DE INSETOS PRAGASE CONTROLE DE INSETOS PRAGASE CONTROLE DE INSETOS PRAGAS
Miguel Borges, Raúl A. Laumann e Maria Carolina
Blassioli-Moraes
Goiânia - GO
Agosto 2018
Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia - Brasilia, DF
Produção de Grãos no Brasil em- 2017
� Área Cultivada (2017) = 59.1 Milhões/ha
� Produção de Grãos ~ 215 Milhões Ton (2017)
5,64
3,31 1,35 1,04 1,49
Soybean
51,235,93
5,64 Soybean
Maize
Rice
Wheat
Beans
Cotton
Others grains
Soja
Milho
Trigo
Outros Grãos
Feijão
Arroz
Algodão
Principais Pragas de Grãos no Brasil:Principais Pragas de Grãos no Brasil:
� Complexo de percevejos pragas
� Anthonomus grandis
� Aphis gossypiiE. heros
N. viridula
1,0 cm
Sus
an E
. Elli
s
Mig
uel B
org
es
Mig
uel B
org
es
� Spodoptera spp.
� Heliothis virescens
� Pseudoplusia includens
� Helicoverpa spp.
P. guildinii
Mig
uel B
org
es
A. grandisS. frugiperda
Controle de pragas no sistema agrícola moderno
Uso de pesticidas no Brasil, 2015
Litros/Hectare O Brasil Consome aproximadamente um
bilhão de litros de pesticidas por ano.
Algodão, Citrus e Soja demanda a maior
quantidade de pesticidas por hectare.
3 litros de
pesticidas
por hectare
� Em 2015, US $ 9,6 bilhões de pesticidas foram vendidos no Brasil.
� Nos EUA foram vendidos US $ 14,9 bilhões
Dano Direto
� Menor teor de Lipídios
� Menor teor de Proteinas
� Doenças por fungos e BactériasUndamaged seeds Damaged seeds
ComplexoComplexo de de PercevejosPercevejos as as PrincipaisPrincipais PragasPragas de de GrãosGrãos no no BrasilBrasil::
Quase seis milhões de
litros de inseticidas
são usados para
controlar percevejos
na soja no Brasil
M. AquinoM. AquinoM. AquinoM. Aquino1 mm
ComplexoComplexo de de PercevejosPercevejos as as PrincipaisPrincipais PragasPragas de de GrãosGrãos no no BrasilBrasil::
Espécie dominante em todas as regiões produtoras de 50 a 90% de abundância no complexo de percevejos.
Euschistus heros Nezara viridula Chinavia ubica Piezodorus guildinii
C. Vieira
C. VieiraC. Vieira
1 cm
Susan E. Ellis – USDA-Aphis
INTERAÇÕES SEMIOQUÍMICAS
ComunicaçãoComunicação QuímicaQuímica
Interações Interações Plantas Plantas –– HerbívorosHerbívorosPlantas Plantas –– HerbívorosHerbívoros
Heath et al., 2013 Arthropod-Plant
TerminologiaSemioquímicos
(Sinais Químicos)
Ação intraespecífica Ação interespecíficaAção intraespecífica Ação interespecífica
Feromônios Aleloquímicos
Sexual Alomônios Cairomônios Sinomônios
Alarme
Marcação (+ -) (- +) (+ +)
Semioquímicos = Voláteis (maioria)
Terminologia
FeromôniosFeromônios (Ar / Vento)
Induzem Modificações no Comportamento do Indivíduo
Foto em Túnel de Vento: Prof. Peter Witzgall
Metodologia de Isolamento e Análise
de Semioquímicos
Fonte(Insetos ou Plantas)
Extração/Concentração
Bioensaios Separação/Fracionamento
Síntese Orgânica Identificação
Foto: Cecilia Vieira
Euschistus heros
O
O
2,6,10 Trimetiltridecanoato de metila
O
O
(2E,4Z,6Z)-2,4,6- decatrienoato de metila
Piezodorus guildinii
H
(7R)-β-Sesquifelandrenoe
H
OH
1,10-bisabolen-3-ol
M. C. Blassioli-Moraes
Thyanta perditor
(2E,4Z,6Z)-2,4,6- decatrienoato de metila
Nezara viridula
Chinavia ubica
Su
san
E. E
llis
Chinavia
impicticornis
C. V
ieira
O
O
cis-Z-Epoxibisaboleno
trans-Z-Epoxibisaboleno
J.A. Barrigosi
Oebalus poecillus
H
OH
(3R,6S,7R )-1,10-bisabolen-3-ol
Tibraca limbativentris
� Blassioli-Moraes., et al., 2008
� Weber et al., in press
� Borges and Blassioli-Moraes in press,
O
O CH30
2
4
6
8
10
12
14
Tratamento Controle
Machos
Fêmeas
Nú
mer
o m
édio
de
inse
tos/
arm
adilh
a
Atratividade
Testes de campo: Feromônio sexual de Euschistus heros
O
CH3
CH3
CH3
�Número de armadilhas por hectare= 1
�Localização das armadilhas: Borda = Centro
�Altura das armadilhas= na copa da soja
�Momento da chegada dos percevejos= V7
�Formulação tempo> 30 dias sobre condição de campo
�Correlação entre as capturas na armadilha e população no campo (R1 to R5)
[1,7 indivíduos/armadilha = Nível de controle(Análise MLG: t = 3,17; P = 0,034) ]
Tratamento Controle
Borges et al. JAE. 2011
Aplicação de inseticida(área de feromônio)
Aplicação de inseticida)Área do pano de batida
Valvenarg Pereira da Silva – M.Sc.UNEMAT - Tangará da Serra - MT 47% de toda a produção de grão no Brasil
Testes de campo: Feromônio sexual de Euschistus heros
Média de adultos de Euschistus heros capturados nas armadilhas com feromônio e no pano de batida e aplicações de inseticidas.
Silva et al. PAB, 2014
Testes de campo: Testes de campo: MonitoramentoMonitoramento do do
EuschistusEuschistus herosheros com o com o feromônioferomônio sexualsexual
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Seed
via
bil
ity
(mea
n %
)
baa
Unv
iab
le s
eed
s (m
ean
%)
-----------------------------------------------
~ 10%5
10
15
20
a
F1= Feromônio (formulação lure)
F2= Feromônio(Formulação septo de borracha)
PN= monitoramento pelo pano de batida
Test de Tukey , a 5% de probablidade.
� Produção anual~ 95 Million Toneladas
� Monitoramento com feromônioganhode mais de 9,5 Million Toneladas
0
Treatments
F1 F2 PN
Silva et al. PAB, 2014
Unv
iab
le s
eed
s (m
ean
%)
------------------------------------------------
0
5
P1 P2 SC
b b
Treatments
F1 F2 PN
Aplicação de inseticida(área de feromônio)
Aplicação de inseticida)Área do pano de batida
Valvenarg Pereira da Silva – M.Sc.UNEMAT - Tangará da Serra - MT 47% de toda a produção de grão no Brasil
Testes de campo: Feromônio sexual de Euschistus heros
Média de adultos de Euschistus heros capturados nas armadilhas com feromônio e no pano de batida e aplicações de inseticidas.
Silva et al. PAB, 2014
Feromônio Sexual do percevejo Euschistus heros como um Cairomônio para o parasitóide de ovos Telenomus podisi
Teste de CampoPentatomidae
Platygastridae
Alternativas para o uso de Semioquímicos como
ferramentas de manejo de pragas
62%38%
Thyanta perditor: Testes de campo com o
feromônio sintético
O
O
4
Mea
n nu
mbe
r of
inse
cts/
trap
or
m2 TpF-T1 TpF-T2
Nú
mer
o m
édio
de
inse
tos
cap
tura
do
s
Número médio de fêmeas de T. perditor capturadas durante o período do experimento pelosdiferentes tratamentos (ANODEV P < 0.001, df = 3,12) .
Laumann et al., PAB. 2011
0
1
2
3
23/02 2/3 9/3 16/03 23/03 30/03
R3/R4 R4 R5 R6 R7 R8
Date/Fenological stage
Mea
n nu
mbe
r of
inse
cts/
trap
or
m2 TpF-T1 TpF-T2
TpF-SC TpF-VI
Nú
mer
o m
édio
de
inse
tos
cap
tura
do
sp
or
arm
adilh
a
Piezodorus guildinii
CH2CH3
CH3
H
71
2
3
4
5
6Control
Treatment
*
Nu
mb
ero
fin
sect
s/tr
ap
CH3
30 20 10 0 10 20 30
(S)-Sesquiphellandrene
(R)-Sesquiphellandrene
ns
ns
ns
*
Mal
es
-----------------------------------------------------------------------------------------------
Fem
ales
n-Hexane
n-Hexane
n-Hexane
n-Hexane
(S)-Sesquiphellandrene
(R)-Sesquiphellandrene
Response (Number of Insects)
Borges et al., JCE. 2007
Piezodorus guildinii
0
1
Females Males Total
Número médio de adultos dePiezodorus guildinii
capturados ans armadilhas feromonais por semana.*Indica significância estatítisca l GLM e Análise devariância(χ2
3 = 6,25, p = 0.032).
Neza
ravirid
ula
Susan E. Ellis
O
tran
s-Z-Ep
oxibisaboleno
Ch
ina
via
spp
.
trans and cis
bisabolene epoxide
80
100
trans-(Z)-(4S
)-Bisabolene oxide
cis-(Z)-(4S
)-Bisabolene epoxide
Brazilian
Sym
patric
po
pu
lation
s
Brazilian
p
op
ulatio
n
Ch
ina
viau
bica
Ch
ina
viaim
pictico
rnis
C. Vieira
O
cis-Z-Ep
oxibisaboleno
Percentage between trans
bisabolene epoxide
C. marginatum (Flórida, EUA)
0 20 40 60 80
C. pennsylvanicum(Maryland, EUA)
C. ubica (DF, BR)
C. impicitcornis (DF, BR)
C. hilaris (Califórnia, EUA)
N. viridula (DF, Br)
C. hilaris(Georgia, EUA)
N. viridula (Kyushu, JP)
N. viridula (Misisipi, EUA)
N. viridula (Maui, Hawai)
N. viridula (Califórina, EUA)
po
pu
lation
(Baker et al. 1
98
7, B
orges et al. 19
87
, Ald
richet al. 1
99
2, B
orges 19
95
, McB
rienet al, 2
00
0, B
lassioli–Moraes et
al. 20
08
, 20
12
)
Feromônio sexual do Tibraca limbativentris no campo para seumonitoramento
pA
15
20
25
1A
Females
HO
H
Zingiberenol
16 18 20 22 24 26 280
10
15
16 18 20 22 24 26 285
1015
2025
1
4
2
5
6
B
Retention time (min)
3
1) tridecane, 2) α-zingiberene, 3) β-sesquiphellandrene, 4) cis-1,10-bisaboladien-3-ol, 5) trans-1,10-bisaboladien-3-ol, 6) sesquipiperitolales
Borges et. Al. J Chem Ecol (2006)Blassioli-Moraes et al., submitted to JNP.
HO1
2
3
45
6
78
910
14
15
H
HO
H
HO
15
H
HO
H
Zingiberenol – Síntese dos oitosEstereoisômeros
Dr. Ashot Krimian - USDA
Coluna quiral – identificação os dois isômeros produzidos por machos de T. limbativentris
HO
H
HO
H
2 10
111213
15
1, 3S,6S,7R 2, 3R,6R,7R
5, 3R,6S,7R 6, 3S,6R,7R
HO
H
HO
H
15
3, 3S,6S,7S 4, 3R,6R,7S
7, 3R,6S,7S 8, 3S,6R,7S
cis-Steroisomers
trans-Steroisomers
Bioensaios em olfatometria para avaliar a resposta de fêmeas aos isômeros sintéticos de Zingiberenol.
* (18)
(21)
(15)
SSR
SSR +RSR
SSR +RSRRSR
SSR
RSR
1.00 0.50 0.00 0.50 1.00
Proportion of T. limbativentris females chossing arm
*
*
*
(21)
(14)
(17)
(18)
SSR +RSR
SSR
RSR
SSRRSR
Ar
Ar
Ar
Testes de campo: Testes de campo: MonitoramentoMonitoramento de de TibracaTibraca
limbativentrislimbativentris no campo experimental da EPAGRIno campo experimental da EPAGRI--Santa Santa
Catarina Catarina -- SCSC
Eduardo HickelEPAGRI- SC
Avaliação no campo do feromônio em armadilhas para a
captura de T. limbativentris – 2017/2018
Epagri- Santa Catarina 2017/2018
3
a
Eduardo Hickel -Epagri
0
1
2
Mix racêmcia SSR SSR+RSR Controle Amostragem manual
Nú
mer
o m
édio
de
inse
tos
cap
tura
do
s
a
a a
b
b
LR Chisq Df Pr(>Chisq) Trat χ2 =19.15 df=3 p=0.0003 ***
Entomology and Nematology Department – Univ. of Flo.
Hypsipyla grandella
Feromônio sexual – monitoramento no campo de Hypsipylla
grandella
� Áreas comerciais tem severos prejuízos devido a H. grandella
� Plantas atacadas apresentam em torno de 35% de perda na altura.
Componentes presents na glândula
Z9-14:OH
Z9E12-14:OH
Z9Z12-14:OH
Z9-14:OAc
Z9E12-14:OAC
Z9Z12-14:OAc
Componentes presents na glândula
da fêmea
Testes de campo: Testes de campo: MonitoramentoMonitoramento H.grandellaH.grandella
EmEm áreasáreas de de cedrocedro coemrciaiscoemrciais
1
1,5
2
2,5
Cap
tura
acum
mul
ativ
ade
m
acho
s nas
arm
adilh
as
Fraiburgo - 2012
Fraiburgo- 2014
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
méd
iode
mac
hos
capt
urad
ospo
rar
mad
ilha Garça - 2013
0
0,5
Cap
tura
mac
hos
Z9-14:OH
Z9E12-14:OH
Z9-14:OAc
Z9E12-14:OAc
Z9E12-14:OAc
Z9E12-14:OH
Control0,0
0,2
0,4
0,6
Num
erom
édio
capt
urad
os
Z9-14:OH
Z9E12-14:OH
Z9-14:OAc
Z9E12-14:OAc
Control
�Blassioli-Moraes, et al., PAB. 2017.
�BR102016217873, título: "Composição atrativa e uso de composição atrativa no controle biológico de pragas de meliáceas", Instituição de registro:
INPI - Instituto Nacional da Propriedade Industrial, Depositante (s): Maria Carolina Blassioli Moraes, Depósito: 22/09/2016.
GLM – Poisson distribuition, (a=0.05): Fraiburgo 2012 (c2 = 35.15, d f= 2 , p < 0.001), Fraiburgo 2014 (c2= 73 .52 df= 2, p < 0.001), Garça 2013 (c2 =15 .25 df = 1, p<0.001)
Tratamentos Tratamentos
Feromônio de agregação + voláteis do algodoeiro -monitoramento Anthonomus grandis
Antonomus grandis
6 Compostos voláteis do
algodoeiro responsáveis pela
atração do bicudo do
algodeiro.
Diego M. MagalhãesUnB/Embrapa
O
OH
sfagro.uol.com.br
� A cultura do algodão consome em torno de 28 litros/hectare de insecticidas para
controlar pragas
� A. grandis no Brazil é uma das principais pragas do algodão.
O
O
O
OH
H
H
Experimento de campo : Campo na Embrapa –Brasilia-DF
PV
Control
AP +
PV
AP
5 m
Control
10
12
14
Núm
ero
méd
io d
e in
seto
s ca
ptur
ados
por
ar
mad
ilha
por s
eman
a
Testes de campo: Testes de campo: MonitoramentoMonitoramento
do do AntonomusAntonomus grandisgrandis emem áreaárea de de
algodãoalgodão emem Brasília DFBrasília DF
0
2
4
6
8
Control AF PV AF+PVTreatments
Núm
ero
méd
io d
e in
seto
s ca
ptur
ados
por
ar
mad
ilha
por s
eman
a
GLM – Poisson distribuition (Anodev χ2=74.506, df=3, p<0.001)
Experimentos de campo: Fazenda Girassol, Mato Grosso - MT
Área experimental
Sharrine OliveiraUFMT
Parcelas 1400 m comprimentoDistância entre armadilhas 200 m
100 m 200 m
Distribuição das armadilhas nas parcelas
10
12
14
cap
tura
do
s
a
Testes de campo: Testes de campo: MonitoramentoMonitoramento
do do AntonomusAntonomus grandisgrandis emem áreaárea de de
algodãoalgodão no no MatoMato GrossoGrosso
0
2
4
6
8
F F+V V
Nú
mer
om
édio
de
isn
eto
sca
ptu
rad
os
b
c
Feromônio commercialde agregação +
voláteis do algodoeiro
Feromôniocommercial
de agregação
voláteis do algodoeiro
GLM – Poisson distribuition (Anodev χ2= 47.261, df=2, p<0.001)
Márcio Saatkamp
AlphitobiusAlphitobius diaperinusdiaperinus
Márcio Saatkamp
Marla J. Hassemer Márcio SaatkampMárcio Saatkamp
Cornell UniversityEntomos.ch2 mm
1 mg
de feromônio por
septo
Design experimental – Feromônio de agregação
Experimentos de campo
AlphitobiusAlphitobius diaperinusdiaperinus
Marla HassemerUnB/Embrapa
(R)-limonene
(E)-ocimene
2-nonanone
(S)-linalool (R)-daucene (E,E)-α-farnesene
Cama do aviário
nova
Cama do aviário
usada
Brasília-DF Concórdia -SC
Média de adultos
capturados/tratamento
Testes de campo: Testes de campo: AlphitobiusAlphitobius
diaperinusdiaperinus emem aviáriosaviários comerciaiscomerciais
Armadilhas controle
capt
urad
os/tr
atam
ento
Feromônio de agregação
GLM α ≤ 0.05
Armadilhas controle
Armadilhas com feromônio
Amostragem manual
Méd
iiade
adu
ltos
capt
urad
os
Glãndulas abdominais
Feromônio de alarme
GC
Female antenna
Gland extract
Extrato da glândula de fêmea
1mm
Hassemer et al. 2015
1) 1,4-benzoquinona, 2) 2-metil-1,4-benzoquinona, 3) 2-etil-p-benzoquinona
GC
GC
Male antenna
Gland extract
Extrato da glândula de macho
Feromônio de agregação combinado
com o feromônio de alarme
Testes de campo: Testes de campo: AlphitobiusAlphitobius
diaperinusdiaperinus emem aviáriosaviários comerciaiscomerciais
0
500
1000
1500
2000
Push-pull aviary Pull aviary
Distrito Federal
capt
ured
/trea
tmen
t
*
*
capt
urad
os/tr
atam
ento
Média de adultos
capturados/tratamento
GLM α ≤ 0.05
Push-pull aviary Pull aviary
Control traps Pheromone traps Infestation level
0
500
1000
1500
2000
Push-pull aviary Pull aviary
Control traps Pheromone traps Infestation level
Santa Catarina
Mea
nof
adul
tsca
ptur
ed
*
*
Méd
iiade
adu
ltos
capt
urad
os
Armadilhas controle
Amostragem manual
Armadilhas com feromônio
“Push e Pull”(Plantas atraentes e repelentes associadas ao plantio)
Cultura principal
Atrai inimigo natural Repele o herbívoro
Atrai o herbívoro
Alternativas de controle biológico
� Combinação de Fungos Entomopatogênicos e Semioquímicos/Feromônios para umsistema “Atrai & Mata”.
� Estudo de caso: moleque da bananeira, Cosmopolites sordidus
• Principal praga dos bananais;
• A larva danifica os rizomas e pseudocaule;
• Controle: carbofuran;
• Alternativa: fungo entomopatogênico - Beauveria bassiana.
Rogerio B. Lopes, Raul A. Laumann, Dave Moore, Marcio W. M. Oliveira & Marcos Faria -Entomologia Experimentalis et Applicata, v. 151, p. 75-85,2014.
Aplicação de Feromônios:
Monitoramento:
� Capturar a espécie alvo em armadilhas comferomônios em liberadores
Captura Massal:
� Capturar grande número de indivíduos daConfundimento:Bio Irritante:Atrai & Mata:feromônios em liberadores
� Prever o aparecimento de populações daespécie alvo
� Capturar grande número de indivíduos daespécie alvo utilizando armadilhas com oobjetivo de diminuir sua população
Confundimento:
� Evitar acasalamentos da espécie alvo com feromônio
Bio Irritante:
� Induzir atividade na espécie alvo aumentandoa possibilidade de contato com agentes decontrole
� Uma mistura de feromônio e inseticida de forma que a dosagem dos dois são reduzidas
Utilização de Feromônios em Manejo de Pragas:
1. Feromônio Sexual para Monitoramento
Controle Biológico Aplicado:
Feromônios
1. Feromônio Sexual para Monitoramento
1.1 - Detecção
1.2 - Estimar Densidade
1.3 - Determinar Flutuação Populacional
1.4 - Amostrar Resistência a Inseticidas
Utilização de Feromônios em Manejo de Pragas (Cont. ):
2. Feromônio Sexual - Técnica do Confundimento
3. Cairomônio e Feromônio - Captura Massal em Armadilhas
Controle Biológico Aplicado:
Feromônios
4. Augumentação de Inimigos Naturais com Aleloquímicos
5. Feromônios Epideítico Antiagregação
6. Feromônios para Melhorar Polinização
7. Feromônio de Alarme para dispersar populações
8. Alomônios de Plantas como Inibidor de Alimentação
Uso de Uso de semioquímicossemioquímicos na agriculturana agricultura
Manejo de inseto praga
- Confusão sexual / interrupção do acasalamento (42,4 %)
- Monitoramento (32,1 %)
- Coleta massal (23,3 %)- Coleta massal (23,3 %)
- Atração/morte (2,2 %)
Manejo comportamental de inimigos naturais
- atração
- retenção
Witzgall et al 2010
Manejo de insetos pragaManejo de insetos praga
Interrupção do acasalamentoInterrupção do acasalamento
Murray & Alston, 2010
Armadilhas e Liberadores
Produtos Comercializados
Delta TrapGachonMc Phail Jackson Trap
BicudoLiberadores Placas Adesivas
Manejo de insetos pragaManejo de insetos pragaMonitoramentoMonitoramento
Uso de feromônios – armadilhas
Mostramos em experimentos de campo o potencial de semioquímicos para monitorar importantes pragas de agroecossistemas
ECOLOGIA QUÍMICA DO LABORATÓRIO AO CAMPO: ECOLOGIA QUÍMICA DO LABORATÓRIO AO CAMPO: PRODUTOS BASEADOS EM SEMIOQUÍMICOS PRODUTOS BASEADOS EM SEMIOQUÍMICOS PARA A PARA A
AGRICULTURA BRASILEIRA.AGRICULTURA BRASILEIRA.
• Euschistus heros – Percevejo marrom da soja
• Spodoptera spp. - Complexo de Spodopteras
• Hypsipyla grandella – Broca do cedro
• Anthonomus grandis – Bicudo do algodoeiro
• Tibraca limbativentris – Praga do arroz
• Alphitobius diaperinus – cascudinho do frango
BIOCONTROLE
1. Cooperação técnica:
Euschistus heros (2005) SAIC 22200.05/0022-1ISCA TECNOLOGIAS
1. Cooperação técnica:
•Euschistus heros (2011) SAIC 22200.11/0066-0•Spodoptera spp. (2013) SAIC 22200.13/0099-9•Hypsipyla grandella (2013) SAIC 22200.13/0100-5•Anthonomus grandis (2017) SAIC 22200.17/0027-6
Ecologia Química do Laboratório ao Campo: Casos de
Sucesso para a Agricultura Brasileira
•Anthonomus grandis (2017) SAIC 22200.17/0027-6•Tibraca limbativentris (2017) SAIC 22200.17/0037-52. Termo de confidencialidade:
•Euschistus heros (2014) SAIC 22200.13/0013-0
3. Tecnologia licenciada:
•Euschistus heros (2016) SAIC 22200.16/0040-0LISK & JONES CONSULTANTS
1. Termo de confidencialidade:
Anthonomus grandis (2017) SAIC 22200.17/0050-8PROVIVI
1. Termo de confidencialidade SAIC 22200.17/0050-8Piezodorus guildinii (2018)
Interações físicas e químicas no agrossistema
Feromônios?!
Voláteis de plantas?!
InteraçõesInterações SemiquímicasSemiquímicas
Soja Ervasdaninhas
Som?!
Visão?!
Contato?!
Alomônios?!
Agradecimentos Especiais
Apoio Financeiro
