Mitochondrial DNA analysis of field populations of Helicoverpa armigera (Lepidoptera : Noctuidae) and of its relationship to H. zea

Background
Helicoverpa armigera and H. zea are amongst the most significant polyphagous pest lepidopteran species in the Old and New Worlds respectively. Separation of H. armigera and H. zea is difficult and is usually only achieved through morphological differences in the genitalia. They are capable of interbreeding to produce fertile offspring. The single species status of H. armigera has been doubted, due to its wide distribution and plant host range across the Old World. This study explores the global genetic diversity of H. armigera and its evolutionary relationship to H zea.

Results
We obtained partial (511 bp) mitochondrial DNA (mtDNA) Cytochrome Oxidase-I (COI) sequences for 249 individuals of H. armigera sampled from Australia, Burkina Faso, Uganda, China, India and Pakistan which were associated with various host plants. Single nucleotide polymorphisms (SNPs) within the partial COI gene differentiated H. armigera populations into 33 mtDNA haplotypes. Shared haplotypes between continents, low F-statistic values and low nucleotide diversity between countries (0.0017 – 0.0038) suggests high mobility in this pest. Phylogenetic analysis of four major Helicoverpa pest species indicates that H. punctigera is basal to H. assulta, which is in turn basal to H. armigera and H. zea. Samples from North and South America suggest that H. zea is also a single species across its distribution. Our data reveal short genetic distances between H. armigera and H. zea which seem to have been established via a founder event from H. armigera stock at around 1.5 million years ago.

Conclusion
Our mitochondrial DNA sequence data supports the single species status of H. armigera across Africa, Asia and Australia. The evidence for inter-continental gene flow observed in this study is consistent with published evidence of the capacity of this species to migrate over long distances. The finding of high genetic similarity between Old World H. armigera and New World H. zea emphasises the need to consider work on both pests when building pest management strategies for either.

Biologia de Spodoptera frugiperda (J. E. Smith) (Lepidoptera: noctuidae) em genótipos de milho doce e comum

Spodoptera frugiperda, uma das principais pragas do milho, tem grande importância pelos danos e dificuldades de controle. A ausência de informações sobre seu impacto em milho doce motivou a comparação de sua biologia entre os genótipos ELISA, BR 400 (milho doce) e BR PAMPA (milho comum). Parcelas com estes genótipos foram estabelecidas em área experimental do Departamento de Fitossanidade, UFRGS, Porto Alegre, RS, de outubro-novembro/2000 e de outubro-novembro/2001. Em condições de laboratório (25±1ºC; 70±10%UR; fotofase 12 horas), lagartas foram individualizadas e alimentadas com seções de 3,14 cm2 de milho, totalizando 60 indivíduos/genótipo. Diariamente, avaliou-se a área foliar consumida, peso das lagartas, indivíduos mortos e recolheram-se as cápsulas cefálicas. As pupas foram sexadas e pesadas, computando-se os indivíduos mortos. Os adultos foram mantidos aos casais, registrando-se períodos de pré-oviposição, oviposição e pós-reprodutivo, número de posturas e de ovos/postura, período de incubação, intervalo entre oviposições e longevidade. A preferência alimentar foi avaliada quantificando-se o consumo foliar em observações de 12, 36 e 72 horas. Foram calculados índices nutricionais. Os dados foram submetidos à análise de variância e as médias comparadas por Tukey a 5%. Não se registrou diferença na largura das cápsulas, nos três primeiros ínstares. No quarto e quinto ínstares, as cápsulas das lagartas mantidas em BR 400 foram menores O consumo foliar, o peso das lagartas e das pupas, a duração dos ínstares e a razão sexual não diferiram entre os genótipos. A duração da fase pupal foi menor nas fêmeas mantidas em BR 400. A mortalidade foi maior, na fase larval, em ELISA e na pupal, em BR PAMPA. Na fase reprodutiva constatou-se diferença apenas no período de incubação, que em BR 400 foi mais longo. Não se observou preferência alimentar. Em relação aos índices nutricionais, somente a taxa de crescimento relativo (RGR) diferiu entre os genótipos, sendo que em BR 400 e ELISA foram observados valores superiores.

Influência do conteúdo nutricional de Passiflora suberosa e Passiflora misera na performance, nutrição, digestão e comportamento de escolha de oviposição de Heliconius erato phyllis (Lepidoptera : Nymphalidae)

Neste estudo, foram abordadas as implicações da condição nutricional e características físicas de Passiflora suberosa e Passiflora misera para a performance, comportamento de escolha pelo adulto, digestão e nutrição das larvas de H. erato phyllis. Inicialmente, avaliaram-se aspectos do desenvolvimento e foram realizadas medidas morfométricas de Passiflora suberosa e Passiflora misera cultivadas em três níveis de nitrogênio no solo. Avaliou-se o crescimento, a área foliar, o comprimento dos internódios, a dureza, a espessura, e a pilosidade, bem como analisou-se o conteúdo de água, de macro e micronutrientes presentes nos tecidos das respectivas plantas de ambas espécies. A seguir verificou-se a influência destas plantas na performance de Heliconius erato phyllis. Para isto, avaliou-se a sobrevivência, o tempo de desenvolvimento das larvas, o tamanho das pupas e dos adultos. Também, testou-se o comportamento de escolha dos adultos para oviposição, frente aos ramos de tais passifloráceas. Aspectos da ecologia nutricional das larvas foram avaliados, de forma comparativa, frente a P. suberosa e P. misera, através de índices nutricionais. Determinou-se: 1) o índice de consumo; 2) a taxa de crescimento relativo; 3) a digestibilidade aparente 4) a eficiência na conversão do alimento ingerido e 5) a eficiência na conversão do alimento digerido e convertido em biomassa. Ainda, 6) foi traçado um perfil de macro e micro nutrientes de P. suberosa e P. misera das plantas cultivadas e utilizadas para a criação das larvas, e de duas populações naturais. Em nível de digestão, determinou-se: 1) a quantidade de alimento ingerido, processado e retido 2) o tamanho dos fragmentos vegetais encontrados no intestino anterior e posterior; e ainda, 3) possíveis modificações morfológicas dos fragmentos, no decorrer da passagem destes através do tubo digestivo. O crescimento, a área foliar, e o comprimento dos internódios, de ambas passifloráceas, foram influenciados pelos níveis de nitrogênio. As plantas sem adição deste mineral apresentaram menores medidas em todos estes parâmetros. Foi detectada maior dureza e menor conteúdo de água nas primeiras folhas de P. suberosa cultivadas sem adição de nitrogênio. P. misera cultivada nesta condição também apresentou menor conteúdo de água, no entanto não houve maior dureza nas folhas. P.misera apresentou maior espessura nas primeiras e quintas folhas cultivadas com mais nitrogênio. A maioria dos macro e micronutrientes foram acumulados em maior concentração nas plantas com maior adição de nitrogênio no solo. O maior tempo no desenvolvimento e o menor tamanho alcançado pelos adultos foram causados pela menor porcentagem de nitrogênio e água contidos nos tecidos das plantas sem adição deste mineral. As larvas alimentadas com ramos de P. suberosa nesta condição, também enfrentaram a maior dureza da folha nos primeiros instares. As modificações morfológicas e nutricionais de ambas passifloráceas produziram efeitos na performance e na preferência de H. erato phyllis. A maior taxa de crescimento das larvas alimentadas com P. misera foi explicada pelo maior consumo e pela maior digestibilidade. Conseqüentemente, houve maior eficiência na conversão do alimento ingerido em substância corpórea. Não houve rompimentos das células da epiderme, nem dos fragmentos de P. misera nem dos de P. suberosa, retirados de ambas regiões intestinais. A maior permanência no intestino e o maior contato com o meio digestivo possibilitaram maior aproveitamento dos nutrientes de P. misera, em relação à P. suberosa. Isto ocorreu devido ao menor tamanho com que P. misera foi cortada pelas larvas, e pela menor espessura da folha. Quanto aos nutrientes, com exceção do fósforo e do manganês, os demais foram encontrados em maior concentração em P. suberosa. Dessa forma, as vantagens obtidas pelas larvas devem-se à maior eficiência destas no aproveitamento dos nutrientes contidos em P. misera, e não a um conteúdo nutricional superior nesta espécie.

Dinâmica populacional de Phyllocnistis citrella Stainton, 1856 (Lepidoptera: Gracillariidae) em pomares de duas variedades de citros em Montenegro, RS

Com o objetivo de avaliar a dinâmica populacional de Phyllocnistis citrella Stainton, (Lep.: Gracillariidae), o minador-dos-citros, realizou-se amostragens quinzenais de julho de 2001 a junho de 2003 em um pomar de tangerineira ‘Montenegrina’ (Citrus deliciosa Tenore) e outro de tangoreiro ‘Murcott’ (Citrus sinensis L. Osbeck X Citrus reticulata Blanco), com manejo orgânico, em Montenegro (29° 68’S e 51° 46’W), RS. Eram sorteadas 12 plantas, por ocasião de amostragem, das quais coletava-se oito brotos de cada. No laboratório registrava-se o comprimento, o número de folhas por broto, o número de minas, ovos, larvas e pupas. Em ambos pomares e nos dois anos de estudo, não houve registro de minas de P. citrella no primeiro fluxo de brotação. No primeiro ano, as maiores densidades de minas foram registradas no final da primavera, no verão e no outono em ambos cultivares. No segundo, constatou-se as maiores densidades de minas e larvas no verão e no outono em ‘Montenegrina’ e somente no verão em ‘Murcott’. No inverno só houve registro de minas em uma ocasião de amostragem em ‘Montenegrina’. Embora tenham sido registradas diferenças na disponibilidade de recurso para P. citrella, observou-se que a colonização e o estabelecimento do minador apresentou padrão semelhante em ambos pomares. A temperatura mínima foi o fator abiótico de maior influência no número de minas. Registrou-se um percentual de predação acima de 30% nos dois anos de estudos em ambos cultivares. Já o percentual de parasitismo foi 31,7% e 33,5% em ‘Montenegrina’ e 15,3% e 39,6% em ‘Murcott’, no primeiro e segundo ano, respectivamente. No estrato superior da copa constatou-se o maior percentual de folhas com minas, sendo o quadrante oeste o mais atacado em ‘Montenegrina’ e o sul em ‘Murcott’. Verificou-se o maior percentual de ovos e larvas em folhas de até 2,0 cm nos dois pomares e o de pupas em folhas de 3,1 a 4,0 cm em ‘Montenegrina’ e 4,1 a 5,0 cm em ‘Murcott’. Foram observados os maiores percentuais de ovos, larvas, pupas e minas na região mediana da face abaxial das folhas de ‘Montenegrina’ e na adaxial nas de ‘Murcott’. Estes resultados fornecem subsídios para o monitoramento e manejo da praga em duas das variedades de citros mais cultivadas no RS.

Aspectos bioecológicos das fases imaturas de Phyllocnistis citrella Stainton (Lepidoptera : Gracillariidae),em pomares de Citrus sinenses Var. Valência sob dois sistemas de cultivo

A variação sazonal, sua relação com fatores bióticos e abióticos e a distribuição de duas populações do minador-dos-citros, Phyllocnistis citrella Stainton (Lepidoptera: Gracillariidae), foram estudadas, em pomares de Citrus sinensis var. Valência, mantidos um sob sistema de cultivo orgânico e outro sob sistema convencional, ambos localizados no município de Montenegro (29° 68’S e 51° 46’W), Rio Grande do Sul. Realizaram-se amostragens quinzenais, coletando-se de 27 plantas aleatoriamente escolhidas em cada pomar o broto mais apical. Posteriormente os brotos eram analisados em laboratório para registro da presença de minas, ovos, lagartas e pupas de P. citrella. A proporção de dano foi maior no pomar orgânico, em relação ao pomar convencional. O minador ocorreu nos pomares no período correspondente às brotações de verão e de outono, não havendo ataque nas brotações correspondentes ao final do inverno-início da primavera, apesar da disponibilidade de recursos (folhas novas). Assim, verificou-se que não apenas a existência de recursos, mas também a ocorrência de condições climáticas favoráveis afetam o tamanho e a flutuação da população de P. citrella. Dentre os fatores bióticos que exercem influência sobre a variação sazonal do minador, foi identificada a ação de parasitóides e predadores Verificou-se também forte correlação entre mortalidade sem causa definida e o comprimento das folhas. Dos fatores abióticos analisados, a temperatura máxima foi o mais correlacionado com as taxas da mortalidade sem causa definida observadas em ambos os pomares. A distribuição de ovos e lagartas (incluindo pupas) foi agregada em ambos os pomares, nos níveis de folhas e brotos. Ovos tenderam a ocorrer em folhas de comprimento menor que lagartas e estas por sua vez, em folhas menores do que pupas. A proporção de ovos ocorrentes na face adaxial foi maior que a de lagartas e pupas, indicando maior mortalidade nesta parte da folha.

Implicações ecológicas das plantas hospedeiras e da agregação larval sobre Dione juno juno (Cramer, 1779) (Lepidoptera : Nymphalidae)

As larvas de Dione juno juno (Cramer, 1779) (Lepidoptera: Nymphalidae) alimentam-se de plantas da família Passifloraceae e apresentam hábito gregário, características que interferem na sua performance. O significado ecológico deste hábito parece centrar-se na defesa contra predação, na termorregulação e na facilitação alimentar. Neste trabalho, dez espécies de passifloráceas ocorrentes no Rio Grande do Sul foram avaliadas em relação à preferência alimentar e performance larval de D. juno juno: Passifora alata Dryander, 1781; P. amethystina Mikan, 1820; P. caerulea Linnaeus, 1753; P. capsularis Linnaeus, 1753; P. edulis Sims, 1818; P. elegans Masters, 1872; P. misera Humbold, Bonpland et Kunth, 1817; P. suberosa Linnaeus, 1753; P. tenuifila Killip, 1927 e P. warmingii Masters, 1872. O efeito da densidade larval na performance foi também testado em P. edulis: grupos de uma, duas, quatro, oito, dezesseis, trinta e duas, e sessenta e quatro larvas. A preferência alimentar das larvas foi avaliada com base em testes utilizando-se discos foliares, com e sem chance de escolha. O efeito da densidade larval na performance foi testado em P. edulis: grupos de uma, duas, quatro, oito, dezesseis, trinta e duas e sessenta e quatro larvas Avaliou-se o efeito da agregação larval na termorregulação e/ou na termoconformação, e na facilitação alimentar. Em laboratório (fotofase de 14 horas, 75 + 5% UR), estimou-se suas exigências térmicas e, em campo, investigou-se a variação sazonal e o grau de desfolha das plantas. O efeito da agregação larval na termorregulação e na termoconformação foi avaliado criando-se larvas em P. edulis. Foram testadas três densidades: grupos de uma, cinco e dez larvas, que foram mantidas em quatro temperaturas (15, 20, 25 e 30ºC) em câmaras climatizadas. A temperatura do corpo das larvas agregadas e isoladas foi medida com um termômetro digital em duas situações: expostas ao sol e mantidas na sombra, em diferentes temperaturas do ambiente. O papel da agregação larval na facilitação alimentar foi investigado com ênfase na caracterização e análise de suas mandíbulas, sua forma de alimentação, bem como seu efeito na taxa de consumo. Comparou-se a área foliar de P. edulis consumida per capita entre os grupos de uma, três, cinco, sete, nove, dez e onze larvas. Investigou-se o desgaste das mandíbulas, bem como o tipo de dano causado às folhas Comparou-se, também, o número de larvas que se alimentaram em grupos de uma, cinco e dez larvas. Em campo, foram realizados levantamentos quinzenais, anotando-se o número de imaturos e o grau de desfolha da planta hospedeira, durante trinta meses. Em relação às plantas hospedeiras, concluiu-se que nem sempre a que lhe confere melhor performance é a escolhida pelas larvas. Ocorreu grande mortalidade no primeiro ínstar em todas as plantas testadas. A sobrevivência aumentou consideravelmente, a partir de oito larvas por grupo. As larvas deste inseto têm capacidade de efetuar tanto termorregulação quanto termoconformação. Não foi observado desgaste das mandíbulas, ao longo da ontogênese. Observou-se um maior número de larvas em atividade de alimentação e um maior consumo per capita quando criadas em grupo. Os resultados demonstraram que o forrageio em grupos acentua a eficiência alimentar das larvas. A viabilidade dos ovos e a sobrevivência larva-pupa foram maiores a 20 e 25ºC. O período de incubação e o tempo de desenvolvimento larval e pupal decresceram com o aumento de temperatura, quando as larvas foram criadas em grupos de dez. As temperaturas bases estimadas foram de 5,3ºC para a fase ovo, 8,4 ºC para larva e 9ºC para a pupa. As constantes térmicas foram de 126,6 graus dias para a fase ovo, 312,5 graus dias para larva e 141 graus dias para pupa. D. juno juno esteve presente em baixos níveis populacionais em quase todos os meses do ano com picos em novembro/dezembro de 2001/2 e janeiro de 2003. O índice de desfolha foi baixo em todas as ocasiões, exceto nos meses de maior densidade larval.

Avaliação da ação bioinseticida de SBTI e vicilina de Erythrina velutina em enzimas digestivas e membrana peritrófica de larvas de Plodia interpunctella (Lepidoptera: Pyralidae)

Plodia interpunctella (Indian meal moth) is a cosmopolitan pest that attacks not only a wide range of stored grain as well other food products. Due to its economic importance several researches have focused in a method with ability to control this pest with few or no damage to the environment. The study of digestive enzymes inhibitors, lectins and chitin-binding proteins, has often been proposed as an alternative to reduce insect damage. In this study we report the major classes of digestive enzymes during larval growth in P. Interpunctella, being those proteinases actives at pH 9.5 and optimum temperature of 50 oC to both larvae of the 3rd instar and pre-pupal stage of development. In vitro and zymogram assays presented the effects of several inhibitors, such as SBTI, TLCK and PMSF to intestinal homogenate of 3rd instar larvae of 62%, 92% and 87% of inhibition and In pre-pupal stage of 87%, 62 % and 55% of inhibition, respectively. Zymograms showed inhibition of two low molecular masses protein bands by TLCK and that in presence of SBTI were retarded. These results are indicative of predominance of digestive serine proteinases in gut homogenate from Plodia interpunctella larvae. This serine proteinase was then used as a target to evaluate the effect of SBTI on larvae in in vivo assay. Effect of SBTI on mortality and larval mass was not observed at until 4% of concentration (w/w) in diets. Chitin, another target to insecticidal proteins, was observed by chemical method. Moreover, optic microscopy confirmed the presence of a peritrophic membrane. Established this target, in vivo effect of EvV, a chitin binding vicilin, evaluated during the larval development of P. interpunctella and was obtained a LD50 of 0,23% and WD50 of 0,27% to this protein. Mechanism of action was proposed through of the in vivo digestibility of EvV methodology. During the passage through the larval digestive tract was observed that EvV was susceptible to digestive enzymes and a reactive fragment, visualized by Western blotting, produced by digestion was recovered after dissociation of the peritrophic membrane. The bound of EvV to peritrophic membrane was confirmed by immunohystochemical assays that showed strong immunofluorescent signal of EvV-FITC binding and peritrophic membrane. These results are a indicative that vicilins could be utilized as potential insecticide to Plodia interpunctella and a control methods using EvV as bioinsecticide should be studied to reduce lost caused by storage insect pests

Estretégias de acasalamento e qualidade do espermatóforo em heliconius (Lepidoptera, Nymphalidae)

Butterflies are insects known, in a variety of environments and for easy visual identification. The adult form may be frequently found in flowers looking for nectar. However, for many species of Heliconius (Lepidoptera, Nymphalidae) to visit the flower also represents the collecting of pollen, an important source of protein for adults. The protein obtained from the pollen allows the maintenance of physiological processes that increase the performance of the individual, promoting greater longevity and egg production. For males, proteins can also be part in your investment in reproductive success and fitness of offspring through a nutritional contribution that is transferred to the female in the act of mating as a nuptial present. It is known that this protein contains essential to the performance of the female oviposition, however the proportion of content and specific importance to the monogamous and polygamous species is not known yet. Whereas the species studied in this work have different patterns of mating in the strategy was to verify a significant difference in the quality of the spermatophore, and H. erato and H. melpomene, on the amount of protein present in this structure, indicating a difference in investment between the male reproductive strategies

Associação de bioensaios e caracterização molecular para seleção de novos isolados de Bacillus thuringiensis efetivos contra Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae)

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Spatial analysis of the distribution of Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) and losses in maize crop productivity using geostatistics

A lagarta-do-cartucho, Spodoptera frugiperda (J.E. Smith), é uma das principais pragas do milho nas Américas. O estudo de sua distribuição espacial é fundamental para a utilização de estratégias de controle, otimização de técnicas de amostragens, determinação de danos econômicos e incorporação de um programa de agricultura de precisão. em uma área cultivada com milho foram realizadas amostragens com intervalo semanal, correspondendo ao estádio vegetativo que compreende desde a germinação até o pendoamento. Foram amostradas 10 plantas ao acaso por parcela, no total de 2000 plantas em cada amostragem. A produtividade foi obtida através da colheita de todas as parcelas que eram pesadas separadamente no campo e em cada parcela foram coletadas 15 espigas aleatoriamente para estimar o comprimento e o diâmetro médio. As análises espaciais, utilizando geoestatística, mostraram que o modelo esférico apresentou o melhor ajuste às lagartas pequenas. À medida que as lagartas foram se desenvolvendo sua distribuição foi tornando aleatória, representada por um modelo ajustado por uma reta, não tendo sido detectado nenhum tipo de dependência espacial nos pontos de amostragem. A produtividade e o diâmetro e comprimento da espiga foram descritos por modelos esféricos, indicando uma variabilidade espacial nos parâmetros de produtividade na área cultivada. A geoestatística mostrou-se promissora para a aplicação de métodos precisos no controle integrado de pragas.

Distribuição Espacial da Lagarta-do-Cartucho, Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae), na Cultura do Milho

O estudo da distribuição espacial da lagarta-do-cartucho, Spodoptera frugiperda (J.E. Smith), na cultura do milho é fundamental para garantir a utilização de estratégias de controle, otimização de técnicas de amostragem, determinação de danos econômicos e incorporação da dinâmica espacial dentro do modelo populacional. O experimento foi conduzido em três campos contendo 100 parcelas cada, sendo amostradas 10 plantas ao acaso por parcela, num total de 1000 plantas por campo em cinco datas de amostragem. Foram contados o número de lagartas pequenas (menor que 10 mm) e grandes (maior que 10 mm) por planta. As lagartas pequenas apresentaram um ajuste muito bom à distribuição binomial negativa e não à Poisson, indicando que esta categoria larval encontra-se agregada no campo. Os números de lagartas grandes por planta ajustaram-se razoavelmente à distribuição binomial negativa, com algumas datas ajustando-se à distribuição de Poisson. Portanto, as lagartas pequenas (alta densidade populacional) têm distribuição agregada no campo, enquanto que as lagartas grandes (baixa densidade populacional) podem ser mais dispersas no campo, tendendo à aleatoriedade.

Distribuição espacial de Alabama argillacea (Hübner) (Lepidoptera: Noctuidae) em algodoeiro

O conhecimento do modelo de distribuição espacial de pragas na cultura é fundamental para estabelecer um plano adequado de amostragem seqüencial e, assim, permitir a correta utilização das estratégias de controle e a otimização das técnicas de amostragem. Esta pesquisa objetivou estudar a distribuição espacial de lagartas de Alabama argillacea (Hübner) na cultura do algodoeiro, cultivar CNPA ITA-90. A coleta de dados ocorreu durante o ano agrícola de 1998/99 na Fazenda Itamarati Sul S.A., localizada no município de Ponta Porã, MS, em três diferentes áreas de 10.000 m² cada uma. Cada área amostral foi composta de 100 parcelas com 100 m² cada. Foi realizada semanalmente a contagem das lagartas pequenas, médias e grandes, encontradas em cinco plantas por parcela. Os índices de agregação (razão variância/média e índice de Morisita), o teste de qui-quadrado com o ajuste dos valores encontrados e esperados às distribuições teóricas de freqüência (Poisson, binomial positiva e binomial negativa), mostraram que todos os estádios das lagartas estão distribuídos de acordo com o modelo de distribuição contagiosa, ajustando-se ao padrão da Distribuição Binomial Negativa durante todo o período de infestação.