7/30/2019 Aplic Biotec Na Cult Algodoeiro
1/37
Biotecnologia na cultura do algodo:manejo cultural e manejo da
resistnciaEdison R. Sujii
7/30/2019 Aplic Biotec Na Cult Algodoeiro
2/37
A Cultura do Algodoeiro no Brasil
7/30/2019 Aplic Biotec Na Cult Algodoeiro
3/37
Acima de 300 espcies de insetos e caros
se alimentam de diferentes partes da planta
Cerca de 30 espcies so consideradas pragas
http://www.rbgsyd.nsw.gov.au/__data/assets/image/0009/88929/Dysdercus_sidae_Pale_Cotton_Stainer_620.JPG7/30/2019 Aplic Biotec Na Cult Algodoeiro
4/37
Espcies Pragas Principais
Pulgo
ThripsMosca branca
Curuquer
Lagarta do cartuchoLagarta-da-maLagarta-rosada
Bicudo
Outras lagartascaros
Percevejos
7/30/2019 Aplic Biotec Na Cult Algodoeiro
5/37
Espectro de ao restrito,
Expresso contnua da toxina
Controle da praga durante todo o ciclo
Segurana para o agricultor e
Reduo do uso de inseticidas e suas conseqncias
Importncia das variedades dealgodoeiro Bt no manejo de pragas
7/30/2019 Aplic Biotec Na Cult Algodoeiro
6/37
Bollgard Bollgard II Widestrike
(Cry1Ac) (Cry1Ac+Cry 2Ab) (Cry1Ac+Cry1F)
Lagartas da ma
Heliothis virescens XXX XXX XXXHelicoverpa zea XXX
Lagarta rosada
Pectinophora gossypiella XXX XXX XXX
Spodoptera frugiperda XXX XXXSpodoptera eridania XXXSpodoptera exigua XXX
Lagartas de folhas
Alabama argillacea XXX XXX XXXTrichoplusia ni XXXPseudoplusia includens XXX
Lagarta Elasmo
Lagartas rosca
Algodoeiros Bt liberados comercialmente no Brasil
7/30/2019 Aplic Biotec Na Cult Algodoeiro
7/37
Technical report n 2956/2011 - Commercial Release of Genetically Modified CottonTolerant to Glifosate, Algodo MON 88913
Technical report No. 2795/2011 - Commercial Release of Genetically Modified Cotton T304-40 x GHB119 insect resistant and
tolerant to the herbicide glufosinate ammonium, Cry1Ab and Cry2Ae designated TwinLink Cotton Bayer
Alabama argilcea, Heliothis virescens, Pseudoplusia includens, Spodoptera eridania, Spodoptera frugiperdae Spodopteracosmioides,
Technical report n 2754/2010 - Commercial Release of Genetically Modified Cotton Herbicide Tolerant to the Glifosate
Designated GHB614 (GlyTol Coton)- Bayer
Technical report n 2051/2009 - Commercial Release of Genetically Modified Cotton Insect Resistant and Herbicide Tolerant to
the Glifosate, Cry 1Ac designated MON 531 x MON 1445 Cotton
Alabama argillacea, Heliothis virescens,Helicoverpa zea,Pectinophora gossypiella
Technical report n 1832/2009 - Commercial Release of Genetically Modified Cotton insect resistant, cry1Ac, cry2Ab2Bollgard IICotton, Event MON 15985
Spodoptera frugiperda(J.E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) and other species ofSpodoptera,Alabama argillacea(Heb.),Heliothis virescens(Fabr.), Pectinophora gossypiella(Saund).
Technical report n 1757/2009 - Commercial Release of Genetically Modified Cotton, insect resistant cry1Fe cry1Acandherbicide tolerant to Glufosinato de Amnio, Widestrike Cotton, Event 281-24-236/3006-210-23 - Dow
Heliothis virescens, Helicoperva zea, Spodoptera frugiperda, Alabama argillacea, Pectinophora gossypiella, Spodoptera exigua,Spodoptera eridania, Pseudoplusia includens, Trichoplusia ni
Technical report n 1598/2008 - Commercial Release of Genetically Modified CottonTolerant to Herbicide Glifosate, Cotton
Roundup Ready, Event MON1445 -
Technical report n 1521/2008 - Commercial Release of Genetically Modified CottonTolerant to Herbicide glufosinate ammonium
Event LLCotton25 - Bayer
Technical report n 513/2005 - Commercial Release of Genetically Modified Cotton Insect Resistant Bollgard Cotton Event 53
Alabama argillacea, Heliothis virescens, Pectinophora gossypiella
7/30/2019 Aplic Biotec Na Cult Algodoeiro
8/37
http://www.rbgsyd.nsw.gov.au/__data/assets/image/0009/88929/Dysdercus_sidae_Pale_Cotton_Stainer_620.JPG7/30/2019 Aplic Biotec Na Cult Algodoeiro
9/37
GMO ERA Project
X XX
Gene
Bt
http://www.rbgsyd.nsw.gov.au/__data/assets/image/0009/88929/Dysdercus_sidae_Pale_Cotton_Stainer_620.JPG7/30/2019 Aplic Biotec Na Cult Algodoeiro
10/37
GMO ERA Project
Gene
Bt
7/30/2019 Aplic Biotec Na Cult Algodoeiro
11/37
GMO ERA Project
X
X
?
?
Gene
Bt
http://www.rbgsyd.nsw.gov.au/__data/assets/image/0009/88929/Dysdercus_sidae_Pale_Cotton_Stainer_620.JPG7/30/2019 Aplic Biotec Na Cult Algodoeiro
12/37
Gene
Bt
X
X
?
?
7/30/2019 Aplic Biotec Na Cult Algodoeiro
13/37
Evoluo de resistncia das pragas
s toxinas expressas pelavariedade geneticamente
modificada
7/30/2019 Aplic Biotec Na Cult Algodoeiro
14/37
7/30/2019 Aplic Biotec Na Cult Algodoeiro
15/37
7/30/2019 Aplic Biotec Na Cult Algodoeiro
16/37
7/30/2019 Aplic Biotec Na Cult Algodoeiro
17/37
7/30/2019 Aplic Biotec Na Cult Algodoeiro
18/37
Evoluo de resistncia das pragas
Possveis mecanismos evolutivos
Nonacs & Blumstein (Hiptese de Risco Intermedirio de Predao)In: Evolutionary Behavioural Ecology by Westneat & Fox, 2009
Cenrio I:Espcies alvoaltamente susceptvelmortalidade e
elevada presso de seleo Investimento reprodutivo
dos sobreviventes.
Cenrio II:Espcies alvoparcialmente susceptveis mdia
mortalidade e seleo adaptativa Hiptese de risco
de mortalidade intermediria.
Cenrio III:Espcies no-alvono susceptveis ausncia
de mortalidade Liberao de competio inter-especfica
7/30/2019 Aplic Biotec Na Cult Algodoeiro
19/37
Evoluo de resistncia das pragas
Cenrio I:Espcies alvo altamente susceptveis (Populao)
- alta mortalidade e elevada presso de seleo
- resposta: investimento dos sobreviventes em reproduo
- No haveriatrade-off
entre tolerncia toxina e
adaptabilidade (baixo investimento em adaptaes)
Nonacs & Blumstein 2009 (IPRH)
In: Evolutionary Behavioural Ecology by Westneat & Fox
7/30/2019 Aplic Biotec Na Cult Algodoeiro
20/37
Evoluo de resistncia das pragas
Cenrio I:Espcies alvo altamente susceptveis
(Populao)??
- alta mortalidade e elevada presso de seleo
- resposta: investimento dos sobreviventes em reproduo
- No haveria trade-off entre tolerncia toxina e
adaptabilidade (baixo investimento em adaptaes)
- Rpida re-ocupao do nicho atenuada por cruzamento
com bitipos susceptveis e ao de inimigos naturais
Nonacs & Blumstein 2009 (IPRH)
In: Evolutionary Behavioural Ecology by Westneat & Fox
7/30/2019 Aplic Biotec Na Cult Algodoeiro
21/37
Aplicao de agroqumicos em algodoeiro
na regio do Distrito Federal/Gois
7/30/2019 Aplic Biotec Na Cult Algodoeiro
22/37
- Scymnussp.
- Cycloneda sanguinea (L.)
- Coleomegilla maculata (De Geer)
- Hippodamia convergens( Gurin- Mneville)
- Eriops connexa(Germar)
7/30/2019 Aplic Biotec Na Cult Algodoeiro
23/37
0
20
40
60
80
100
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21
Semanas
%
plantas
Sem inseticidas Com inseticidas
Inimigos Naturais
Aranhas
Joaninhas
Crisopdeos
Tesourinha
Dipteros
Percevejos
Sujii et al. 2007
7/30/2019 Aplic Biotec Na Cult Algodoeiro
24/37
Evoluo de resistncia das pragasCenrio I:Espcies alvo altamente susceptveis
(Populao)??
- alta mortalidade e elevada presso de seleo
- resposta: investimento dos sobreviventes em reproduo
- No haveria trade-off entre tolerncia toxina e
adaptabilidade (baixo investimento em adaptaes)
- Rpida re-ocupao do nicho atenuada por cruzamento
com biotipos susceptveis e ao de inimigos naturais
- Evoluo da resistncia retardada por cruzamento com
populaes migrantes de outras culturas/refgio
Nonacs & Blumstein 2009 (IPRH)In: Evolutionary Behavioural Ecology by Westneat & Fox
7/30/2019 Aplic Biotec Na Cult Algodoeiro
25/37
Evoluo de resistncia das pragas
Cenrio II:Espcies alvo parcialmente susceptveis(Populao)
- Mortalidade intermediria e seleo adaptativa
- Hiptese de risco de mortalidade intermediria
7/30/2019 Aplic Biotec Na Cult Algodoeiro
26/37
Cry1Ba
Cry1Ca
Cry1Da
- + - + - +
Competio homloga
Mexico Colombia Brasil
Toxina Mxico Brasil Colombia
LC50 ng/cm2
Cry1B > 2000 403 (198 - 690) 74 (31 - 148)
Cry1C 42 (27 - 55) 84 (61 - 129) 21 (6 - 48)
Cry1D 80 (66 - 128) >2000 7 (2 - 22)
Susceptibilidade entre populaes
Ex.: Spodoptera frugiperdaMonerat (2007)
7/30/2019 Aplic Biotec Na Cult Algodoeiro
27/37
ProtenasCry
CL50
Paran (g/mL) Braslia (g/mL)
Cry1Aa 0,32 (0,14 0,72) 0,61 (0,23-1,33)
Cry1Ab 0,88 (0,40 1,74) 0,93 (0,41 1,95)
Cry1Ac 10,90 (4,78 30,65) 10,7 (5,03 19,43)
Cry2A 1,87 (0,70 5,30) 164,35 (119,4 217,9)
Susceptibilidade entre populaes
Ex.: Spodoptera frugiperdaMonerat (2008)
7/30/2019 Aplic Biotec Na Cult Algodoeiro
28/37
Evoluo de resistncia das pragas
Cenrio II:Espcies alvo parcialmente susceptveis(Populao)
- Mortalidade intermediria e seleo adaptativa
- Hiptese de risco de mortalidade intermediria
- Fixao de caracteres que confiram tolerncia ou
resistncia (pode haver custos adaptativos)
- Populaes mistas (resistentes e tolerantes)
- Dinmica populacional varivel em funo dos custosadaptativos, bioecologia da sp e mudanas no ambiente
7/30/2019 Aplic Biotec Na Cult Algodoeiro
29/37
S. cosmioides S. eridania S. frugiperda
Protenas Cry CL50 (g/mL) Intervalo de confiana (95%)
Cry1Aa 0,58 (0,14 1,52) ab 74,74 (42,83 121,4) c 0,32 (0,14 0,72 ) a
Cry1Ab 0,37 (0,12 0,82) a 62,33 (37,34 188,22) c 0,88 (0,40 1,74) a
Cry1Ac 2,77 (1,20 6,26) b 21,34 (14,29 33,97) b 10,90 (4,78 30,65) b
Cry2A 23,98 (8,91 171,1) c 1,00 (0,42 2,36) a 1,87 (0,70 5,30) ab
Susceptibilidade entre espcies
Ex.: Spodopteraspp.Monerat (2008)
7/30/2019 Aplic Biotec Na Cult Algodoeiro
30/37
Evoluo de resistncia das pragas
- Crescimento logstico at a capacidade de suporte
(novo status como pragas?)
- Abundncia regulada por inimigos naturais, taxas de
migrao e outros mtodos de controle
- Presas alternativas para inimigos naturais
Cenrio III:Espcies no-alvono susceptveis
ausncia de mortalidade
- Liberao de competio inter-especfica
7/30/2019 Aplic Biotec Na Cult Algodoeiro
31/37
Bollgard Bollgard II Widestrike
(Cry1Ac) (Cry1Ac+Cry 2Ab) (Cry1Ac+Cry1F)
Lagartas da ma
Heliothis virescens XXX XXX XXXHelicoverpa zea XXX
Lagarta rosada
Pectinophora gossypiella XXX XXX XXX
Spodoptera frugiperda XXX XXXSpodoptera eridania XXXSpodoptera exigua XXX
Lagartas de folhas
Alabama argillacea XXX XXX XXXTrichoplusia ni XXXPseudoplusia includens XXX
Reduo nmero pulvreizaes 2 4 8
Algodo Bt liberado comercialmente no Brasil
7/30/2019 Aplic Biotec Na Cult Algodoeiro
32/37
7/30/2019 Aplic Biotec Na Cult Algodoeiro
33/37
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
Bicudo Ps-erradicao Bicudo Ps Algodo Bt
Aplicaes
Inseticidas
Evoluo no manejo das pragas
EUA
Torres & Ruberson 2005
7/30/2019 Aplic Biotec Na Cult Algodoeiro
34/37
Programa de supresso do Bicudo
Uma aplicao de inseticida no final de ciclo /desfolha;
Uso de tubos mata bicudo no final de ciclo/colheita;
Vazio sanitrio eficiente sem escape de soqueiras SOQUEIRA ZERO;
Transporte correto de algodo em capulho e caroo de algodo;
Combate a tigeras e soqueiras de algodo junto as rodovias e
lavouras de rotao (soja, milho , etc.)
Uso de armadilhas de monitoramento;
Pulverizaes em bordaduras a cada 5 dias;
Pulverizaes em bateria no inicio da emisso
dos botes florais
7/30/2019 Aplic Biotec Na Cult Algodoeiro
35/37
OUT NOV DEZ JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET
Safra
Safrinha
Inverno
pocas de Cultivo do Milho
Algodo
Outros hospedeiros (soja)
Fonte: Conab / IBGE
7/30/2019 Aplic Biotec Na Cult Algodoeiro
36/37
Consideraes Finais
A estratgia de manejo da resistncia de insetos baseada em
fatores intrnsecos da interao inseto-planta como bioecologia
da praga alvo, frequncia dos genes de resistncia,
susceptibilidade dos heterozigootos a alta dose e refgios
espaciais.
Outros fatores como o papel de inimigos naturais e sua
susceptibilidade a toxinas, refugios temporais e populaes
migrantes, alm de pragas secundrias e uso de inseticidas
devem ser considerados nos programas de manejo no futuro.
Gutierrez et al. 2006, Ecological Modeling
7/30/2019 Aplic Biotec Na Cult Algodoeiro
37/37
Carmen S. Soares Pires
Debora Pires
Edison R. Sujii
e.mail: edison.sujii@embrapa .br