Bioecologia, monitoramento e controle de Drosophila suzukii na cultura do morangueiro.

O Brasil ocupa a terceira posição no ranking mundial de produção de frutas. A produção é diversificada devido às condições climáticas do País, que permitem produzir frutas tropicais, subtropicais e temperadas. A maior parte da produção tem como destino o mercado interno e apenas 2,5% destinam-se à exportação. Com a globalização da economia e as dificuldades de monitoramento das fronteiras brasileiras, a produção agrícola está vulnerável a diversos problemas fitossanitários. A fruticultura tem sido um dos setores mais afetados pelo registro de novas pragas, que aumentam os custos de produção e comprometem a qualidade das frutas devido às injurias causadas, e pelo maior risco da presença de resíduos de inseticidas utilizados para o seu controle, além de dificultar as exportações devido às barreiras quarentenárias. Dentre essas pragas, as moscas-das-frutas têm sido uma ameaça constante. Historicamente, a primeira espécie registrada no País foi a mosca do mediterrâneo, Ceratitis capitata, em 1901. Quase 100 anos depois, em 1996, foi registrada a ocorrência da mosca da carambola, Bactrocera carambolae, no Estado do Amapá, e em 1999 foi detectado Zaprionus indianus, em São Paulo. Diferentemente das duas primeiras espécies, que são tefritídeos, Z. indianus é um drosofilídeo, mas causa os mesmos danos nos frutos. Em 2013, no Rio Grande do Sul, foi confirmada a presença da drosófila da asa manchada Drosophila suzukii, considerada uma das principais pragas das chamadas ?pequenas frutas?, que incluem morango, mirtilo, amora-preta, framboesa e cereja, mas a drosófila da asa manchada também ataca outras frutíferas, como videira, nectarineira, pessegueiro, entre outros. No Brasil, já foram constatadas perdas em morango e teme-se que o inseto possa se adaptar às nossas condições e causar perdas econômicas significativas em outros cultivos. Dada a tradição da Embrapa Clima Temperado e da Embrapa Uva e Vinho em pesquisas sobre morangueiro, este documento tem o objetivo de disponibilizar informações sobre a identificação, a bioecologia e as estratégias para o monitoramento e controle da drosófila da asa manchada, baseadas nos trabalhos realizados em outros países e nas pesquisas conduzidas pelos autores do texto.

Deciphering proteome dynamics using cell-type selective metabolic protein labeling in the fruit fly Drosophila melanogaster

Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Naturwissenschaften, Dissertation, 2016

Genetic architecture and sexual conflict in the life history of Drosophila

Because males and females of a species express many homologous traits, sex-specific selection on these traits can shift the opposite sex away from its phenotypic optimum. This mode of sexually antagonistic selection, known as intralocus sexual conflict (IaSC), arises when the evolution of sexual dimorphism is constrained by the two sexes sharing a common gene pool. As IaSC has been historically overlooked, many outstanding questions remain. For example, what is its contribution in maintaining genetic variation for fitness in populations? What characters underlie this variation in fitness? How does the selection history of the population influence the standing genetic variation? I used the model organism Drosophila melanogaster to attempt to resolve some of these questions. The first part of my Master’s project involved assessing the detectability of sexually antagonistic alleles in populations at different stages of adaptation to the laboratory. For the second part of my Master’s project, I looked for evidence of conflict during the development of body size, a well-known sexually dimorphic trait. While the first part of my thesis proved inconclusive, the second part revealed a surprising source of sexual conflict in pre-adult stages of D. melanogaster.

Suscetibilidade de bagas de genótipos de videira pela infestação por Drosophila suzukii (Diptera: Drosophilidae).

O objetivo deste trabalho foi avaliar a suscetibilidade de genótipos de videira à drosófila‑da‑asa‑ manchada, Drosophila suzukii (Diptera: Drosophilidae), em bagas de uva intactas e em bagas infestadas após a ocorrência de puncturas, causadas pela oviposição da mosca‑das‑frutas sul‑americana [Anastrepha fraterculus(Diptera: Tephritidae)] ou por danos mecânicos (alfinetes). Os experimentos foram realizados em laboratório, a 22±1°C, umidade relativa de 65±10% e fotófase de 12 horas. A suscetibilidade foi avaliada para 18 genótipos de videira, em bagas intactas submetidas às fêmeas de D. suzukii. O potencial de interação foi verificado em bagas de uva 'Italia', cuja epiderme foi danificada por puncturas de A. fraterculusou por alfinete, em comparação a frutos de morango 'Albion'. As cultivares de Vitis labrusca 'Niagara Rosada' e 'Concord' não foram infestadas por D. suzukii, e cinco dos oito genótipos que foram infestados são cultivares melhoradas. A infestação de D. suzukii em bagas de uva 'Italia' com danos mecânicos, feitos com um alfinete ou pela oviposição de A. fraterculus, foi semelhante à de bagas íntegras. Há baixa adequação hospedeira de videiras a D. suzukii, mesmo com a presença de danos. As cultivares 'Benitaka', 'BRS Vitória' e 'BRS Morena' são as mais suscetíveis a D. suzukii.

Susceptibility and Interactions of Drosophila suzukii and Zaprionus indianus (Diptera: Drosophilidae) in Damaging Strawberry.

Resumo: Drosophila suzukii (Matsumura) foi recentemente detectado causando danos idade para morangos no Brasil. Infestação na cultura de morango tem frequentemente foi observado conjuntamente com a presença de Zaprionus indianus Gupta. este estudo investigou a suscetibilidade de morangos em três amadurecimento estágios para infestação de D. suzukii e Z. indianus e sua interação. Abstracts: Drosophila suzukii (Matsumura) has been recently detected causing damage to strawberries in Brazil. Infestation in strawberry culture has often been observed jointly with the presence of Zaprionus indianus Gupta. This study investigated the susceptibility of strawberries at three ripening stages to infestation of D. suzukii and Z. indianus and their interaction. In the laboratory, strawberries cv. Albion at different ripening stages (green, semi-ripe and ripe) were exposed to D. suzukii and Z. indianus for 24 h in choice and no-choice bioassays. Additionally, we evaluated the effects of mechanical damage incurred artificially or by D. suzukii ovi-position on Z. indianus infestation. In no-choice bioassay, there were no significant differences in fruit susceptibility to D. suzukii infestation at different ripening stages. However, in choice bioassay, D. suzukii adults preferred to oviposit on R fruit. The presence of mechanical damage did not increase susceptibility of fruit to D. suzukii oviposition. For Z. indianus , there was greater susceptibility of R fruit in relation to SR and G fruit in both the choice and no-choice bioassays. There was a significant and positive interaction of mechanical damage and damage caused by D. suzukii to R fruit and infestation by Z. indianus , which was not observed in SR and G fruit. Although infestation of Z. indianus is related to attack damaged or decaying fruit, this work shows that this species has the ability to oviposit and develop in healthy strawberry fruit with and increased infestation level when the fruit has damage to its epidermis.

Eficiência do atrativo a base de fermento biológico com diferentes tempos de fermentação na captura de Drosophila suzukii.

Drosophila suzukii é uma espécie nativa da Ásia com elevada capacidade de ocasionar danos em frutos sadios de uma diversidade de espécies vegetais, especialmente nos pequenos frutos. A falta de ferramentas adequadas para o monitoramento é fator limitante no desenvolvimento de métodos de manejo e controle da praga. A utilização de um atrativo a base de fermento biológico, açúcar e água tem se mostrado eficiente e seletivo na captura de D. suzukii em áreas de pequenos frutos. Porém, há necessidade de informações mais precisas sobre o tempo necessário para fermentação do atrativo antes do seu uso no campo. Assim, este estudo teve como objetivo avaliar o tempo de fermentação necessário para uso do atrativo F1 (fermento, açúcar e água) no monitoramento de D. suzukii em pomar de pequenos frutos.

Movimentos populacionais de Drosophila suzukii (Matsumura, 1931) (Diptera, Drosophilidae) entre agroecossistemas de mata de pinus e pomar de pequenos frutos.

Nos últimos cinco anos, a mosca D. suzukii tem se alastrado rapidamente por varias regiões do mundo. No Brasil, foi constatada causando danos em frutos de morangueiro no município de Vacaria-RS e, posteriormente, atacando amora e framboesa. Por se tratar de uma praga recente no Brasil, há necessidade de investigações sobre a bioecologia da praga, com vista à elaboração de planos de manejo para a espécie. Assim, o objetivo do presente estudo foi determinar os movimentos populacionais de D. suzukii entre agroecossistemas de produção de comercial de pequenas frutas (Amora e Framboesa) e área adjacente com mata de Pinus (Lat.:28°47?S; Lon.:50°97?W e 932 m de altitude.).

Toxicities and effects of insecticidal toxic baits to control Drosophila suzukii and Zaprionus indianus (Diptera: Drosophilidae).

BACKGROUND: Drosophila suzukii is a primary insect pest that causes direct damage to fruits with a thin epidermis such as strawberries, cherries and blueberries. In strawberry fields, the co-occurrence of D. suzukii and Zaprionus indianus has increased production losses. This study evaluated the toxicities and effects of insecticidal baits to control adults and larvae of both D. suzukii and Z. indianus . RESULTS: Organophosphate (dimethoate and malathion), spinosyn (spinosad and spinetoram), pyrethroid (lambda-cyhalothrin) and diamide (cyantraniliprole) insecticides exhibited high toxicity to both adults and larvae of D. suzukii and Z. indianus (mortality > 80%) in topical and dip bioassays. However, when the insecticides were mixed with a feeding attractant, a positive effect was observed only for adults of D. suzukii . Insecticides containing neonicotinoids (acetamiprid and thiamethoxam) and pyrolle (chlorfenapyr) caused intermediate mortality to adults of D. suzukii (40?60%) and low mortality for Z. indianus (mortality < 23%); however, these compounds reduced the larval infestation of the two species by 55?86%. Botanical (azadirachtin) and sulphur insecticides exhibited low toxicity (mortality < 40%) on adults and larvae of both species. CONCLUSION: Dimethoate, malathion, spinosad, spinetoram, lambda-cyhalothrin and cyantraniliprole are highly toxic to both larvaeandadultsof D. suzukii and Z.indianus .Theuseoftoxicbaitsforadultsof D. suzukii couldbeanalternativeinmanagement of this species. © 2016 Society of Chemical Industry Keywords: spotted-wing drosophila; fig fly; chemical control; strawberry; toxic bait; pest control.

Avaliação de atrativos para monitoramento de drosophila suzukii em pomar comercial de framboesa.

Drosophila suzukii (Diptera: Drosophilidae), conhecida como drosófila da asa manchada (SWD) ou suzuki, é uma praga quarentenária nativa da Ásia em expansão mundial na atualidade. Em 2008, SWD foi coletada nos EUA (Califórnia) e, desde então, registrada em outros estados americanos (WALSH et al. 2011) e também na Europa (CINI et al. 2012). No Brasil, a praga foi detectada no ano de 2014 ocasionando danos na ordem de 30% em cultivos de morango no Estado do Rio Grande do Sul (SANTOS, 2014a). Os danos são causados pela alimentação das larvas em frutos ainda fixos às plantas, e pela introdução de patógenos no local da oviposição. O fruto atacado entra em colapso exibindo intensa perda de líquidos. Entre os hospedeiros da SWD estão as fruteiras que produzem frutos de epiderme fina como, por exemplo, os pequenos frutos: morango, framboesa, amora-preta e o mirtilo. Em se tratando de uma espécie recentemente introduzida no Brasil, poucas são as informações sobre a eficiência de atrativos para monitoramento das populações. O vinagre de maçã tem sido usado em vários estudos científicos, sendo até sugerido como atrativo para o monitoramento da espécie no Brasil (SANTOS, 2014b). Apesar disto, a atratividade é apontada como de curta duração e de baixa seletividade. Assim, Santos (2016) recomenda, em substituição ao vinagre de maçã, o uso de um atrativo à base de fermento biológico, açúcar e água, o qual tem se mostrado promissor e seletivo para monitoramento de SWD. Nos 24 EUA, após extensa avaliação laboratorial e de campo, foram isolados componentes químicos essenciais da atratividade de D. Suzukii, os quais estão sendo produzidos e comercializados em forma de dispenser, com os nomes comerciais de Pherocon® SWD e Scentry® SWD. Como inexistem informações sobre a eficiência e a seletividade de tais produtos para o monitoramento da suzuki no Brasil, foi planejado o presente estudo, cujo objetivo foi o de avaliar a captura e a seletividade de atrativos e de misturas no monitoramento de D. suzukii em pomar de framboesa no município de Vacaria, RS.

Toxicities and effects of insecticidal toxic baits to control Drosophila suzukii and Zaprionus indianus (Diptera: Drosophilidae).

BACKGROUND: Drosophila suzukii is a primary insect pest that causes direct damage to fruits with a thin epidermis such as strawberries, cherries and blueberries. In strawberry fields, the co-occurrence of D. suzukii and Zaprionus indianus has increased production losses. This study evaluated the toxicities and effects of insecticidal baits to control adults and larvae of both D. suzukii and Z. indianus . RESULTS: Organophosphate (dimethoate and malathion), spinosyn (spinosad and spinetoram), pyrethroid (lambda-cyhalothrin) and diamide (cyantraniliprole) insecticides exhibited high toxicity to both adults and larvae of D. suzukii and Z. indianus (mortality > 80%) in topical and dip bioassays. However, when the insecticides were mixed with a feeding attractant, a positive effect was observed only for adults of D. suzukii . Insecticides containing neonicotinoids (acetamiprid and thiamethoxam) and pyrolle (chlorfenapyr) caused intermediate mortality to adults of D. suzukii (40?60%) and low mortality for Z. indianus (mortality < 23%); however, these compounds reduced the larval infestation of the two species by 55?86%. Botanical (azadirachtin) and sulphur insecticides exhibited low toxicity (mortality < 40%) on adults and larvae of both species. CONCLUSION: Dimethoate, malathion, spinosad, spinetoram, lambda-cyhalothrin and cyantraniliprole are highly toxic to both larvaeandadultsof D. suzukii and Z.indianus .Theuseoftoxicbaitsforadultsof D. suzukii couldbeanalternativeinmanagement of this species. © 2016 Society of Chemical Industry Keywords: spotted-wing drosophila; fig fly; chemical control; strawberry; toxic bait; pest control.

Suscetibilidade de bagas de genótipos de videira pela infestação por Drosophila suzukii (Diptera: Drosophilidae).

O objetivo deste trabalho foi avaliar a suscetibilidade de genótipos de videira à drosófila?da?asamanchada, Drosophila suzukii (Diptera: Drosophilidae), em bagas de uva intactas e em bagas infestadas após a ocorrência de puncturas, causadas pela oviposição da mosca?das?frutas sul?americana [Anastrepha fraterculus (Diptera: Tephritidae)] ou por danos mecânicos (alfinetes). Os experimentos foram realizados em laboratório, a 22±1°C, umidade relativa de 65±10% e fotófase de 12 horas. A suscetibilidade foi avaliada para 18 genótipos de videira, em bagas intactas submetidas às fêmeas de D. suzukii. O potencial de interação foi verificado em bagas de uva 'Italia', cuja epiderme foi danificada por puncturas de A. fraterculus ou por alfinete, em comparação a frutos de morango 'Albion'. As cultivares de Vitis labrusca 'Niagara Rosada' e 'Concord' não foram infestadas por D. suzukii, e cinco dos oito genótipos que foram infestados são cultivares melhoradas. A infestação de D. suzukii em bagas de uva 'Italia' com danos mecânicos, feitos com um alfinete ou pela oviposição de A. fraterculus, foi semelhante à de bagas íntegras. Há baixa adequação hospedeira de videiras a D. suzukii, mesmo com a presença de danos. As cultivares 'Benitaka', 'BRS Vitória' e 'BRS Morena' são as mais suscetíveis a D. suzukii.

Susceptibility and Interactions of Drosophila suzukii and Zaprionus indianus (Diptera: Drosophilidae) in Damaging Strawberry.

Resumo: Drosophila suzukii (Matsumura) foi recentemente detectado causando danos idade para morangos no Brasil. Infestação na cultura de morango tem frequentemente foi observado conjuntamente com a presença de Zaprionus indianus Gupta. este estudo investigou a suscetibilidade de morangos em três amadurecimento estágios para infestação de D. suzukii e Z. indianus e sua interação. Abstracts: Drosophila suzukii (Matsumura) has been recently detected causing damage to strawberries in Brazil. Infestation in strawberry culture has often been observed jointly with the presence of Zaprionus indianus Gupta. This study investigated the susceptibility of strawberries at three ripening stages to infestation of D. suzukii and Z. indianus and their interaction. In the laboratory, strawberries cv. Albion at different ripening stages (green, semi-ripe and ripe) were exposed to D. suzukii and Z. indianus for 24 h in choice and no-choice bioassays. Additionally, we evaluated the effects of mechanical damage incurred artificially or by D. suzukii ovi-position on Z. indianus infestation. In no-choice bioassay, there were no significant differences in fruit susceptibility to D. suzukii infestation at different ripening stages. However, in choice bioassay, D. suzukii adults preferred to oviposit on R fruit. The presence of mechanical damage did not increase susceptibility of fruit to D. suzukii oviposition. For Z. indianus , there was greater susceptibility of R fruit in relation to SR and G fruit in both the choice and no-choice bioassays. There was a significant and positive interaction of mechanical damage and damage caused by D. suzukii to R fruit and infestation by Z. indianus , which was not observed in SR and G fruit. Although infestation of Z. indianus is related to attack damaged or decaying fruit, this work shows that this species has the ability to oviposit and develop in healthy strawberry fruit with and increased infestation level when the fruit has damage to its epidermis.

Latent variable models in statistical genetics

Understanding the complexities that are involved in the genetics of multifactorial diseases is still a monumental task. In addition to environmental factors that can influence the risk of disease, there is also a number of other complicating factors. Genetic variants associated with age of disease onset may be different from those variants associated with overall risk of disease, and variants may be located in positions that are not consistent with the traditional protein coding genetic paradigm. Latent Variable Models are well suited for the analysis of genetic data. A latent variable is one that we do not directly observe, but which is believed to exist or is included for computational or analytic convenience in a model. This thesis presents a mixture of methodological developments utilising latent variables, and results from case studies in genetic epidemiology and comparative genomics. Epidemiological studies have identified a number of environmental risk factors for appendicitis, but the disease aetiology of this oft thought useless vestige remains largely a mystery. The effects of smoking on other gastrointestinal disorders are well documented, and in light of this, the thesis investigates the association between smoking and appendicitis through the use of latent variables. By utilising data from a large Australian twin study questionnaire as both cohort and case-control, evidence is found for the association between tobacco smoking and appendicitis. Twin and family studies have also found evidence for the role of heredity in the risk of appendicitis. Results from previous studies are extended here to estimate the heritability of age-at-onset and account for the eect of smoking. This thesis presents a novel approach for performing a genome-wide variance components linkage analysis on transformed residuals from a Cox regression. This method finds evidence for a dierent subset of genes responsible for variation in age at onset than those associated with overall risk of appendicitis. Motivated by increasing evidence of functional activity in regions of the genome once thought of as evolutionary graveyards, this thesis develops a generalisation to the Bayesian multiple changepoint model on aligned DNA sequences for more than two species. This sensitive technique is applied to evaluating the distributions of evolutionary rates, with the finding that they are much more complex than previously apparent. We show strong evidence for at least 9 well-resolved evolutionary rate classes in an alignment of four Drosophila species and at least 7 classes in an alignment of four mammals, including human. A pattern of enrichment and depletion of genic regions in the profiled segments suggests they are functionally significant, and most likely consist of various functional classes. Furthermore, a method of incorporating alignment characteristics representative of function such as GC content and type of mutation into the segmentation model is developed within this thesis. Evidence of fine-structured segmental variation is presented.

Multiple evolutionary rate classes in animal genome evolution

The proportion of functional sequence in the human genome is currently a subject of debate. The most widely accepted figure is that approximately 5% is under purifying selection. In Drosophila, estimates are an order of magnitude higher, though this corresponds to a similar quantity of sequence. These estimates depend on the difference between the distribution of genomewide evolutionary rates and that observed in a subset of sequences presumed to be neutrally evolving. Motivated by the widening gap between these estimates and experimental evidence of genome function, especially in mammals, we developed a sensitive technique for evaluating such distributions and found that they are much more complex than previously apparent. We found strong evidence for at least nine well-resolved evolutionary rate classes in an alignment of four Drosophila species and at least seven classes in an alignment of four mammals, including human. We also identified at least three rate classes in human ancestral repeats. By positing that the largest of these ancestral repeat classes is neutrally evolving, we estimate that the proportion of nonneutrally evolving sequence is 30% of human ancestral repeats and 45% of the aligned portion of the genome. However, we also question whether any of the classes represent neutrally evolving sequences and argue that a plausible alternative is that they reflect variable structure-function constraints operating throughout the genomes of complex organisms.

The complete mitochondrial genome of the gall-forming fly, Fergusonina taylori(Nelson and Yeates) (Diptera: Fergusoninidae)

The monogeneric family Fergusoninidae consists of gall-forming flies that, together with Fergusobia (Tylenchida: Neotylenchidae) nematodes, form the only known mutualistic association between insects and nematodes. In this study, the entire 16,000 bp mitochondrial genome of Fergusonina taylori Nelson and Yeates was sequenced. The circular genome contains one encoding region including 27 genes and one non-coding A þT-rich region. The arrangement of the proteincoding, ribosomal RNA (rRNA) and transfer RNA (tRNA) genes was the same as that found in the ancestral insect. Nucleotide composition is highly A þ T biased. All of the protein initiation codons are ATN, except for nad1 which begins with TTT. All 22 tRNA anticodons of F. taylori match those observed in Drosophila yakuba, and all form the typical cloverleaf structure except for tRNA-Ser (AGN) which lacks a dihydrouridine (DHU) arm. Secondary structural features of the rRNA genes of Fergusonina are similar to those proposed for other insects, with minor modifications. The mitochondrial genome of Fergusonina presented here may prove valuable for resolving the sister group to the Fergusoninidae, and expands the available mtDNA data sources for acalyptrates overall.