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Fungos para controle de insetoscontrole de insetos
Marcos Faria
Embrapa
Goiânia-GO
Agosto 2018
Laboratório de Micologia de Invertebrados
Linhas de pesquisa
Diversidade de fungos entomopatogênicosIdentificação molecular e bioquímica
Processos de importância industrial� Produção massal� Colheita e secagem de esporos� Desenvolvimento de formulações � Vida de prateleira
� Empacotamento em atmosfera modificada (TEV)
� Controle de qualidade� Protocolos para avaliação da qualidade de micopesticidas
Levantamento de espécies
Conteúdo:- FEs: diversidade e modo de ação- Micoinseticidas- Produção: fermentação sólida vs. líquida- Produção on-farm:
- exemplos- vantagens e desvantagens- erros mais comuns
- Considerações finais- Considerações finais
Controle biológico aplicado
PREDADORES
PARASITÓIDESMICRORGANISMOS
Bactérias
Nematóides
FungosVírus
Insetos Ácaros
Filo Gêneros Principais hospedeiros (Ordem/Família)
ASCOMYCOTA
Ascosphaera Hymenoptera (Apidae, Colletidae, Megachilidae)
Cladosporium Coleoptera (Curculionidae), Hemiptera (muitas famílias), Hymenoptera (Formicidae), Thysanoptera (Thripidae), Acari (Tetranychidae)
Aspergillus Vários hospedeiros, normalmente estressados
Cucujomyces Coleoptera (Staphylinidae)
Hesperomyces Coleoptera (Coccinellidae)
Laboulbenia Diptera (Curtonotidae, Richardiidae), Coleoptera (muitas famílias)
Aschersonia Hemiptera (Aleyrodidae, Coccidae, Diaspididae)
Hypocrella Hemiptera (Aleyrodidae, Coccidae, Lecaniidae)
Metacordyceps Coleoptera, Lepidoptera, Hemiptera (Cicadidae)
Metarhizium Enorme diversidade de hospedeiros (muitas ordens e famílias taxonômicas)
Nomuraea Hemiptera (Cicadidae, Delphacidae), Lepidoptera (Bombycidae, Noctuidae, Lymantriidae, Pyralidae)
Moelleriella Hemiptera (Aleyrodidae, Coccidae, Lecaniidae)
Regiocrella Hemiptera(Coccidae), Lepidoptera
Fungos: principais gêneros associados a insetos
ASCOMYCOTA Regiocrella Hemiptera(Coccidae), Lepidoptera
Samuelsia Hemiptera (Aleyrodidae, Coccidae, Lecaniidae)
Torrubiella Hemiptera (Coccidae, Delphacidae, Diaspididae)
Beauveria Enorme diversidade de hospedeiros (muitas ordens e famílias taxonômicas)
Cordyceps Coleoptera (Chrysomelidae, Scarabaeidae), Lepidoptera (Cossidae, Geometridae, Tineidae)
Isaria Coleoptera (muitas famílias), Collembola, Diptera (muitas famílias), Cictyoptera (Blattellidae), Hemiptera (muitas famílias), Hymenoptera(Aphelinidae, Eulophidae, Formicidae, Lepidoptera (muitas famílias), Orthoptera (Gryllidae), Thysanoptera (Thripidae), Acari (Ixodidae)
Lecanicillium Coleoptera (muitas famílias), Diptera (muitas famílias), Hemiptera (muitas famílias), Hymenoptera (Formicidae, Ichneumonidae, Trichogrammatidae, Vespidae), Lepidoptera (Cossidae, Lymantriidae, Pyralidae, Tortricidae), Orthoptera (Gryllotalpidae), Thysanoptera(Thripidae), Acari (Tetranychidae, Tenuipalpidae)
Simplicillium Coleoptera (Carabidae, Culicidae), Diptera (Muscidae), Hemiptera (Aleyrodidae, Pentatomidae, Tingidae), Orthoptera (Acrididae), Acari (Oribatidae)
Hirsutella Coleoptera (Carabidae, Curculionidae), Collembola, Hemiptera (muitas famílias), Diptera (Itonididae, Sciomyzidae), Hymenoptera (Formicidae, Pamphiliidae), Lepidoptera (Cossidae, Hepialidae, Pyralidae, Tortricidae), Psocoptera (Ectopsocidae, Pseudocaeciliidae), Thysanoptera(Phlaeothripidae, Thripidae), Acari (Eriophyidae, Tarsonemidae, Tenuipalpidae Tetranychidae)
Ophiocordyceps Diptera (Xylophagidae), Coleoptera (Scarabaeidae), Hemiptera (Cicadidae)
Sorosporella Coleoptera (Curculionidae), Orthoptera (Acrididae, Gryllotalpidae)
Syngliocladium Diptera (Ulidiidae), Orthoptera (Acrididae)
Tolypocladium Coleoptera (Elateridae, Scarabaeidae), Diptera (muitas famílias), Hemiptera (Tingidae), Hymenoptera (Formicidae, Siridae), Lepidoptera(Noctuidae, Tortricidae), Thysanoptera (Thripidae), Acari (Oribatidae)
Filo Gêneros Principais hospedeiros (Ordem/Família)BASIDIOMYCOTA Septobasidium Hemiptera (Coccidae, Diaspididae)
Batkoa Coleoptera (Cantharidae), Hemiptera (Aphididae, Cercopidae, Cicadellidae), Diptera(Drosophilidae, Sciaridae, Simuliidae, Tipulidae), Lepidoptera (Lasiocampidae, Noctuidae)
Entomophaga Diptera (Anthomyiidae, Calliphoridae, Chironomidae, Muscidae, Psilidae, Syrphidae, Scatophagidae), Hemiptera (Aphididae, Cicadellidae, Delphacidae, Cicadidae), Lepidoptera(Tortricidae, Noctuidae, Lasiocampidae, Geometridae, Arctiidae, Notodontidae, Saturniidae, Lymantriidae), Orthoptera (Acrididae), Thysanoptera (Thripidae)
Entomophthora Diptera (Anthomyiidae, Calliphoridae, Drosophilidae, Muscidae, Sarcophagidae, Syrphidae), Hemiptera (Aleyrodidae, Aphididae)
Erynia Diptera (Chironomidae, Culicidae, Mycetophilidae, Psychodidae, Simuliidae, Tipulidae), Trichoptera (Hydropsychidae)
Eryniopsis Diptera (Ptychopteridae, Tipulidae)
Furia Diptera (Empididae), Hemiptera (Cercopidae, Miridae), Lepidoptera (Lasiocampidae, Noctuidae, Pieridae)
Massospora Hemiptera (Cicadidae)
Pandora Diptera(Sciaridae), Coleoptera(Elateridae), Hemiptera(Aphididae, Cicadellidae, Delphacidae,
Fungos: principais gêneros associados a insetos
ENTOMOPHTHOROMYCOTAPandora Diptera(Sciaridae), Coleoptera(Elateridae), Hemiptera(Aphididae, Cicadellidae, Delphacidae,
Membracidae, Miridae), Lepidoptera (Arctiidae, Noctuidae, Plutellidae)
Strongwellsea Diptera (Anthomyiidae, Calliphoridae, Muscidae, Sarcophagidae)
Zoophthora Diptera (Anthomyiidae), Coleoptera (Carabidae, Curculionidae, Elateridae), Dermaptera(Forficulidae), Hemiptera (Aphididae, Cercopidae, Cicadellidae, Miridae, Psyllidae, Thaumastocoridae), Hymenoptera (Diprionidae), Lepidoptera (Gelechidae, Geometridae, Noctuidae, Pieridae, Plutellidae, Pyralidae, Tortricidae)
Conidiobolus Coleoptera (Curculionidae), Collembola, Diptera (Anthomyiidae, Culicidae, Sciaridae, Tipulidae), Hemiptera (Adelgidae, Aphididae, Cercopidae, Cicadellidae, Cixiidae, Delphacidae, Issidae, Membracidae), Hymenoptera (Formicidae), Isoptera (Termitidae), Lepidoptera(Noctuidae, Plutellidae, Tortricidae), Orthoptera (Acrididae), Thysanoptera (Thripidae)
Tabanomyces Diptera (Tabanidae)
Neozygites Hemiptera (Aphididae), Thysanoptera (Thripidae), Acari (Tetranychidae)
BLASTOCLADIOMYCOTA Coelomomyces Diptera (Chironomidae, Culicidae, Psychodidae, Simuliidae, Tabanidae)
Coelomycidium Diptera (Simuliidae)
MICROSPORIDIA
Nosema Coleoptera (Curculionidae), Hemiptera (Miridae, Plataspidae), Hymenoptera (Apidae), Lepidoptera (Bombycidae, Crambidae, Lymantriidae, Noctuidae, Tortricidae)
Paranosema Coleoptera (Tenebrionidae), Orthoptera (Acrididae, Gryllidae)
Vairimorpha Lepidoptera (Lymantriidae, Noctuidae)
cutícula do inseto ou ácaro
Processo de infecção
Fotos: Francisco Schmidt
Filo Ascomycota
Nomuraea (= Metarhizium) rileyi Hirsutella thompsoniiBeauveria bassiana
Aschersonia aleyrodis
Metarhizium anisopliae
Isaria (= Cordyceps) sp.
Tolypocladium sp.
Lecanicillum (= Akanthomyces) longisporum
ConidiobolusErynia Entomophthora
Filo Entomophthoromycota
Massospora
Neozygites
Batkoa
Micoinseticidas
Produtos à base de propágulos vivos de fungos e destinados ao controle de insetos (+ ácaros e/ou carrapatos)
Muitas pesquisas científicasUtilizado como se fosse um agrotóxico convencionalMecanismo de ação: colonização do(s) inseto(s)-alvo
Até 2007: 171 produtos comerciais
Brasil: biopesticidas microbianos registrados
18
24
13
45
10
15
20
25
304 isolados (ICBC 425, ICBC 348, PL 43, ESALQ E9) Cigarrinhas da cana e pastagens (M. fimbriolata, N. entreriana, D. flavopicta)
3 isolados (ICBC 66, PL 63, CG 716) Mosca-branca (B. tabaci), besouros (H. hampei, C. sordidus, H. betulinus, G. scutellatus), cigarrinha-do-milho (D. maidis), psilídeo asiático dos citros (D. citri),ácaro rajado (T. urticae)
Núm
ero
de p
rodu
tos
1 isolado (ESALQ 1296) Psilídeo asiático dos citros (D. citri)
19 agentes CB82 produtos
FE:3 espécies38 produtos (46%)8 isolados11 pragas-alvo
1 12
1 1 1 1
43
1 1 1
5
12
1
0
5
Past
euri
a n
ish
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ae
Ba
cill
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thu
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Tri
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cum
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Bacu
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uer
tori
cen
se
Fonte: Mascarin et al. (2018)
Brasil: principais formulações
MOAGEM
‘Pó molhável’ (versão Fake)
Grãos colonizados
Produtos não-formulados
5% i.a.
Dispersão oleosa
≤ 5% i.a.
Pó molhável
FEvs.
mosca -branca
Mascarin et al. (2018): 1,5 milhão ha / ano
Todos os 12 micoinseticidasregistrados no Brasil para controlede B. tabaci são baseados emconídios aéreos de B. bassiana (e,portanto, produzidos em grãos) eformulados como WP (pó molhável).
RecenteCarência de estudos de eficácia agronômicaAplicações frequentes ?
Produção on-farm:
3 casos de sucessono Brasilno Brasil
Produtos não-formulados
Metarhizium anisopliae
vs. cigarrinha -da-folha da cana -de-açúcar
Foto: Edimilson Marques
Início na década de 70
1º caso de produção on-farm de um agente microbiano no Brasil
Nível de controle: 40-50%
Metarhizium anisopliae
vs. cigarrinha -da-raiz da cana -de-açúcar
Mascarin et al. (2018): 2 milhões ha / ano
Maior programa com utilização de FE (?)
Leptopharsa heveae(Hemiptera: Tingidae)
‘Sporothrix insectorum ’
vs. percevejo -de-renda
da seringueira
Foto: Roberto Alves
± 15.000 ha / ano
Micélio
Microescleródio
Produção de FE
Conídios aéreos Conídios submersos Blastosporos Hifas
Fermentação líquida
Fermentação sólida(grãos)
• Fermentação sólida (= semi-sólida)
• Monofásico
• Bifásico
Produção de FE em grãos cozidos
Método antigo e bastante difundido
Estratégia mais utilizada por biofábricas brasileiras e usinas de cana-de-açúcar
Método da bandeja
Produção majoritáriade conídios aéreos
FERMENTAÇÃO SÓLIDA
LEITE ET AL. (2003)
INCUBAÇÃO
Algumas biofábricas têm capacidade para processar até
20 toneladas de grãos / dia
Método bifásico
Método mais adotado pelas biofábricas:- ↓ tempo de fermentação sólida- ↓ nível de contaminação- ↓ nível de contaminação
Controle de qualidade mínimo
Contaminação ?
Concentração de i.a. (1-3 x 1012 conídios / Kg grãos)Qualidade do i.a. (vigor dos conídios)
nãosim
Descarte
Conídios secos SuspensãoLeitura
Vigor : ≥ 80%
Inoculação em meio BDAIncubação a 25 ºC / 16h
Fermentação sólida:Produção on-farm nas usinas de cana-de-açúcar
Pessoal qualificado (conhecimento básico em microbiologia)
Técnicas adequadas de produção (↓ contaminação; bom rendimento)
Muitas usinas ainda compram micoinseticidas comerciais.
Situação comum na produção on-farm:
Uso de isolado(s) identificado(s) e selecionado(s)
Uso imediato ou armazenamento adequado até uso no campo
Aplicação no campo: horários ↓ UV, dosagens corretas ...
Controle de qualidade mínimo
• Fermentação líquida – conídios submersos, hifas
(micélio, microescleródios), blastosporos
Método antigo
Produção de FE por fermentação líquida
Utilizado por algumas biofábricas estrangeiras(CB de moscas-brancas em cultivos protegidos)
Incipiente no Brasil (exceção: Sporothrix insectorum)
Tem despertado grande interesse nos produtores rurais
Sporothrix insectorum
FERMENTAÇÃO LÍQUIDA
Produção de blastosporos,conídios submersos emicélio (Instituto Biológico – SP)
LEITE ET AL. (2003)
Meio DY:1% sacarose1% extrato levedura0,1% óleo girassol0,3 g/L antibiótico
VANTAGENS- método rápido (3-7 dias)- maior uniformidade entre lotes- baixa demanda por mão-de-obra- blastosporos são mais virulentos que conídios aéreos
DESVANTAGENS- Blastosporos, conídios submersos e micélio: extrema sensibilidade à radiação UV radiação UV - uso convencional: cultivos protegidos e plantações sombreadas
Fotos: J.E.M. Almeida
DÚVIDA- propágulos funcionam em lavourasanuais ?
PatentePatente: : produçãoprodução e e estabilizaçãoestabilização de de blastosporosblastosporosde de BeauveriaBeauveria ee IsariaIsaria spp.spp.
Blastosporos: 1-3 x 1012 / L
Controle de qualidade mínimo
Contaminação ?
Concentração de i.a. Qualidade do i.a. (germinação dos blastosporos)
nãosim Descarte
Suspensãocom blastosporos
Inoculação em BD300 rpm / 28 ºC / 6h
Leitura
Germinação : ≥ 80%
Garantia de produtos com boa qualidade, se produzido s corretamente
Disponibilidade em períodos de elevada demanda por micopesticidas comerciais
GrãosIngredientes p/ meios
Vantagens da produção on -farm
Possibilidade de redução de gastos com biopesticida s comerciais
Menor uso de agrotóxicos químicos
Produção on-farm de grão+fungo(1-3x1012 conídios aéreos por Kg, em ≥10 dias)
Ingredientes p/ meiosEnergia elétricaMão-de-obra + encargosManutençãoDepreciaçãoCusto de oportunidade
Produção on-farm por fermentação líquida:?(5x1011 a 3x1012 blastosporos por L, em 3-7 dias)
BiofábricaEstrutura física + equipamentos (reatores, autoclave, microscópio, incubadora etc...)
↑ investimento para contratação de pessoa(s) qualificada(s)Gestão de pessoal
Sazonalidade: contratações / demissões frequentesTreinamentos Uso de EPIs (alguns riscos à saúde humana)
Desvantagens da produção on -farm
Produtos não-formuladosDevem ser utilizados rapidamentePodem ser menos eficazes que algumas formulações comerciais
Uso de EPIs (alguns riscos à saúde humana)
Conídios: poucos meses, se refrigeradosBlastosporos: poucas semanas, se refrigerados
Riscos MUITO inferiores aos de químicos, mas existe m !
FEs: riscos à saúde humana
“... casos de alergia reportados por funcionários (de uma biofábrica numa usina de cana-de-açúcar) foram de curta duração, sendo finalizados 1-2 dias após exposição”
“inúmeros casos de reações alérgicas“inúmeros casos de reações alérgicasdurante o processo de produção de produtos biológicos. Também há casos em que foi relatado como agente causal de queratites. O primeiro registro de infecção profunda em tecidos humanos foi feito em paciente imunodepressivo”
“… até o momento, não há indicação de que cause problemas à saúde”.
Técnicas inapropriadas microrganismos indes ejáveis
Reator (1 por microrganismo) Caixa d’água (mistura de mos)
Fungo produzido =Fungo inoculado
Microrganismos produzidos ≠Fungo inoculado
Resultados de campo:Controle de pragas devidoà ação do fungo inoculado.
Outros possíveis efeitos do uso de mos: equilíbrio biológico (↑ predadores e parasitóides)
promoção de crescimento
Resultados de campo (caso haja):Não é CB !
Compostagem líquida ?
Riscos aos funcionários rurais, consumidores, ambiente.
Dimensionamento: estrutura física e equipamentos
Pessoal qualificado (microbiologia / fermentação)
Técnicas apropriadas de cultivo
Lavouras anuais
↓ rendimentosco-cultivos
tanques sem isolamento
Situações comuns na produção on-farm (fermentação l íquida)
Uso de isolado(s) identificado(s) e selecionado(s)
Armazenamento correto do FE até a utilização
Aplicação no campo: horários, dosagens
Controle de qualidade mínimo
Há exceções
FE - considerações finais
Brasil – tradição na produção on-farm de FEs Metarhizium anisopliae vs. fermentação sólida - cana-de-açúcarSporothrix insectorum vs. fermentação líquida - seringueira
Relatos recentes por alguns produtores rurais: FEs vs. fermentação líquida: lavouras anuaisDados empíricos. Funciona ou não ?
Envolvimento dos órgãos de pesquisaValidação (mensurações)Seleção e disponibilização de microrganismosMeios de culturaEstratégias de uso ...
Esclarecimentos e capacitação de produtores ruraisAnálise de viabilidade econômicaTécnicas de cultivos adequadas
Necessidades
FUNGOS ANTAGONISTASE NEMATICIDAS
Brasil: biopesticidas m
icrobianos registrados
18
24
13
45
10 15 20 25 30
Número de produtos
Fungos
Nem
aticidas2 espécies2 produtosA
lvos:M
. incognitaM
. javanicaP. brachyurusH
eterodera spp.R
otylenchulus spp.
11
21
11
1
43
11
1
5
12
1
0 5
Pasteuria nishizawae
Bacillus thuringiensis
Bacillus subtilis
Bacillus amyloliquefaciens
Bacillus methilotrophicus
Bacillus pumilus
Metarhizium anisopliae
Beauveria bassiana
Isaria fumosorosea
Purpureocillium lilacinum
Trichoderma harzianum
Trichoderma asperellum
Trichoderma stromaticum
Pochonia chlamydosporia
Aspergillus flavus
Baculovirus anticarsia
Condylorrhiza vestigialis NPV
Baculovirus helicoverpa
Steinernema puertoricense
Fonte: M
ascarin et al. (2018)
Fungos
Antagonistas
3 espécies8 produtosA
lvos:S
. sclerotiorumR
. solaniF. solani f.sp.phaseoliP. zeae
Trichoderma spp.
Fungo mais utilizado no Brasil
Fungo antagonista
Weindling e Fawcett (1936):Trichoderma vs. Rhizoctonia
solani em citros
no Brasil
Controle de fitopatógenos parasitismo, antibiose, competição
Promoção de crescimento
Fonte: Machado et al. (2012)
Purpureocillium lilacinum (Paecilomyces lilacinus )
Parasita facultativo de ovos e fêmeas de nematóides
Fungo nematicida
Parasita facultativo de ovos e fêmeas de nematóides
Pochonia chlamydosporia var. chlamydosporiaPochonia chlamydosporia var. catenulata
Fungos nematicidas
Grânulos dispersíveis em água
Pós molháveis
Produtos não-formulados
Trichoderma spp.I.a.: conídios aéreos
Aplicação: SementesSubstratosPulverização Irrigação (pivô central, gotejamento)
Fungos nematicidasI.a.: conídios aéreos ou clamidósporosI.a.: conídios aéreos ou clamidósporos
Aplicação:SementesJato dirigido ao solo → incorporaçãoIrrigação (pivô central, gotejamento)
Micélio
Microescleródio
ProduçãoClamidósporos
Conídios aéreos Conídios submersos Blastosporos Hifas
Fermentação líquida
Funcionam no campo ?
Fermentação sólida(grãos)
Efeito da composição do meio de cultura
C:NConídios
submersos (x 107 / mL)
Microescleródios(x 103 / mL)
Biomassa(mg / mL)
10:1
(8 g C; 10 g glucose +10 g CH / L)
25,4 0 5,6
10:1
(36 g C; 45 g glucose +45 g CH / L)
0 48,3 16,1
50:1
(36 g; 81 g glucose +9 g CH / L)
49,9 25,8 13,4
Crescimento de Trichoderma harzianum a 28 ºC e 300 rpm. Produção no 4º dia.
Fonte: Kobori et al. (2015)
Considerações finais
Brasil – pouca tradição na produção on-farm de fungos antagonistas e nematicidas
Recente: fungos vs. fermentação líquida - lavouras anuais
Necessidade de estudos adicionais
