Pupal cocoons affect sanitary brood care and limit fungal infections in ant colonies.

BACKGROUND: The brood of ants and other social insects is highly susceptible to pathogens, particularly those that penetrate the soft larval and pupal cuticle. We here test whether the presence of a pupal cocoon, which occurs in some ant species but not in others, affects the sanitary brood care and fungal infection patterns after exposure to the entomopathogenic fungus Metarhizium brunneum. We use a) a comparative approach analysing four species with either naked or cocooned pupae and b) a within-species analysis of a single ant species, in which both pupal types co-exist in the same colony. RESULTS: We found that the presence of a cocoon did not compromise fungal pathogen detection by the ants and that species with cocooned pupae increased brood grooming after pathogen exposure. All tested ant species further removed brood from their nests, which was predominantly expressed towards larvae and naked pupae treated with the live fungal pathogen. In contrast, cocooned pupae exposed to live fungus were not removed at higher rates than cocooned pupae exposed to dead fungus or a sham control. Consistent with this, exposure to the live fungus caused high numbers of infections and fungal outgrowth in larvae and naked pupae, but not in cocooned pupae. Moreover, the ants consistently removed the brood prior to fungal outgrowth, ensuring a clean brood chamber. CONCLUSION: Our study suggests that the pupal cocoon has a protective effect against fungal infection, causing an adaptive change in sanitary behaviours by the ants. It further demonstrates that brood removal-originally described for honeybees as "hygienic behaviour"-is a widespread sanitary behaviour in ants, which likely has important implications on disease dynamics in social insect colonies.

TICK INNATE IMMUNITY

Ticks are blood feeding parasites transmitting a wide variety of pathogens to their vertebrate hosts. The vector competence of ticks is tightly linked with their immune system. Despite its importance, our knowledge of tick innate immunity is still inadequate and the limited number of sufficiently characterized immune molecules and cellular reactions are dispersed across numerous tick species. The phagocytosis of microbes by tick hemocytes seems to be coupled with a primitive complement-like system, which possibly involves self/nonself recognition by fibrinogen-related lectins and the action of thioester-containing proteins. Ticks do not seem to possess a pro-phenoloxidase system leading to melanization and also coagulation of tick hemolymph has not been experimentally proven. They are capable of defending themselves against microbial infection with a variety of antimicrobial peptides comprising lysozymes, defensins and molecules not found in other invertebrates. Virtually nothing is known about the signaling cascades involved in the regulation of tick antimicrobial immune responses. Midgut immunity is apparently the decisive factor of tick vector competence. The gut content is a hostile environment for ingested microbes, which is mainly due to the antimicrobial activity of hemoglobin fragments generated by the digestion of the host blood as well as other antimicrobial peptides. Reactive oxygen species possibly also play an important role in the tick-pathogen interaction. The recent release of the Ixodes scapularis genome and the feasibility of RNA interference in ticks promise imminent and substantial progress in tick innate immunity research.

Transformação genética em cevada por bombardeamento de partículas

A presente Tese de Doutorado objetivou: (1) definir um método eficiente de transformação genética, por bombardeamento de partículas, para a obtenção de plantas transgênicas de cultivares brasileiras de cevada e (2) identificar gene(s) codificante(s) de quitinase(s) potencialmente capaz(es) de conferir resistência ao fungo patogênico de cevada Bipolaris sorokiniana. Culturas de calos obtidos a partir de escutelos imaturos das cultivares Brasileiras de cevada MN-599 e MN-698 (Cia. de Bebidas das Américas, AMBEV) foram bombardeadas com partículas de tungstênio e avaliadas quanto à expressão do gene repórter gusA através de ensaios histoquímicos de GUS e quanto ao efeito dos bombardeamentos na indução estruturas embriogênicas e regeneração de plantas. As condições de biobalística analisadas incluíram a região promotora regulando a expressão de gusA, tipo e pressão de gás hélio de dois aparelhos de bombardeamento, distância de migração das partículas, número de tiros e a realização de pré e pós-tratamento osmótico dos tecidos-alvo. No presente trabalho foram obtidos um número bastante alto de pontos azuis por calo, a indução de calos embriogênicos e embriões somáticos em uma freqüência de até 58,3% e a regeneração de 60 plantas, sendo 43 de calos bombardeados. As melhores condições observadas foram o promotor e primeiro íntron do gene Adh de milho (plasmídeo pNGI), o aparelho de bombardeamento “ Particle Inflow Gun” (PIG) utilizando-se a distância de migração de partículas de 14,8 cm, dois tiros disparados por placa e a realização de tratamento osmótico dos explantes com 0,2 M de manitol e 0,2 M de sorbitol 4-5 horas antes e 17-19 horas depois dos bombardeamentos. Das 43 plantas obtidas de calos bombardeadas, 3 apresentaram atividade de GUS na base das suas folhas. A utilização de primers sintéticos definidos a partir de genes de quitinases descritos na literatura em PCRs resultou na amplificação de dois fragmentos de aproximadamente 700 e 500 pb a partir de DNA total das cvs. MN-599 e MN-698 de cevada e um fragmento, com aproximadamente 500 pb, a partir do DNA total do isolado A4c de Trichoderma sp. Estes fragmentos foram purificados dos géis de agarose e diretamente seqüenciados de forma manual e automática. Os fragmentos de 700 e 500 pb amplificados do genoma da cultivar MN-599 foram identificados como genes de quitinases de cevada e o fragmento de 500 pb do isolado A4c de Trichoderma sp. não apresentou homologia com seqüências conhecidas de quitinases depositadas no EMBL/GenBank. A utilização de novos pares de primers, representando seqüências conservadas de quitinases do fungo Metarhizium anisopliae, resultou na amplificação de 3 fragmentos a partir do DNA total do isolado A4b de Trichoderma sp., que estão sendo purificados para realização de seqüenciamento.

Avaliação da eficiência de co-transformação de soja (Glycine max (L.) Merrill) via bombardeamento de partículas utilizando um gene de seleção e um gene de interesse em plamídeos diferentes

Visando aumentar a resistência a moléstias fúngicas, o presente trabalho teve como objetivo introduzir um gene (chit1) que codifica uma quitinase do fungo Metarhizium anisopliae em cultivares de soja [Glycine max (L.) Merrill]. A co-transformação foi a estratégia escolhida, visando a obtenção de plantas livres de transgenes marcadores na progênie das plantas transformadas. A co-transformação foi realizada via biolística, tendo como tecido-alvo conjuntos de embriões somáticos globulares das cultivares MG/BR46 Conquista e IAS-5. O plasmídeo pGusHyg, que contém o gene repórter gusA e o gene marcador hpt, foi bombardeado concomitantemente com o plasmídeo pMOG463chit1, que porta o gene chit1. Os conjuntos de embriões bombardeados foram transferidos para meio seletivo contendo higromicina, visando a obtenção de material estavelmente transformado. Os conjuntos embriogênicos higromicina-resistentes foram transferidos seqüencialmente para meios de proliferação D-20 (sem higromicina), maturação e regeneração. No total, foram obtidos 387 e 380 embriões histodiferenciados das cultivares MG/BR46 Conquista e IAS-5, respectivamente. Plantas transgênicas adultas e férteis foram regeneradas. Para avaliar a eficiência da estratégia de cotransformação, foram realizadas análises moleculares de embriões histodiferenciados e de plantas regeneradas. Os resultados obtidos neste trabalho permitiram o cálculo da taxa de co-transformação de 44% para os embriões histodiferenciados da cultivar MG/BR46 Conquista e de 50% para plantas de IAS-5. Não existem, até o momento, relatos de trabalhos em soja utilizando embriões somáticos globulares em proliferação como alvo para estudos de co-transformação.

Pressão de aplicação com pulverizador de barra e eficiência de bioinseticidas fúngicos comerciais

Bioinseticidas fúngicos são aplicados com pulverizadores convencionais e algumas características destes equipamentos podem não ser adequadas e afetar a eficiência dos bioinseticidas. O objetivo deste trabalho foi verificar se pressões usuais, em aplicações com o pulverizador de barra, podem afetar a ação inseticida de conídios de Beauveria bassiana e Metarhizium anisopliae, componentes de produtos comerciais brasileiros. Para isso, suspensões aquosas de três bioinseticidas foram submetidas à passagem pelo equipamento em três pressões (20, 40 e 60 lbf pol-2) e avaliadas quanto ao rompimento, à viabilidade e à virulência dos conídios. Avaliou-se a viabilidade em lâminas de microscopia cobertas com meio de cultura, após incubação a 26±0,5ºC e fotoperíodo de 12 horas. A concentração foi determinada por meio de contagens em câmara de Neubauer e a virulência foi avaliada para lagartas de Diatraea saccharalis. Não foram encontradas, nos três produtos, influências significativas em nenhum dos parâmetros. Nas pressões avaliadas, a aplicação com o pulverizador de barra não reduz a viabilidade e nem a virulência dos conídios dos bioinseticidas testados, tampouco provoca destruição dos conídios.

Efeito de beauveria bassiana (bals.) Vuillemin eMetarhizium anisopliae (metsch.) sorokin nos parâmetros biológicos de trichogramma atopovirilia oatman & platner, 1983 (hymenoptera: trichogrammatidae)

Two bioassays were performed to evaluate the effect of two biopesticides based on Beauveria bassiana (Bals.) Vuillemin and Metarhizium anisopliae (Metsch.) Sorokin on the biological parameters of Trichogramma atopovirilia Oatman & Platner, 1983. In the first one, displays with S. frugiperda, 1797 eggs were dropped into the biopesticide suspension and offered to the parasitoid females for 24 hours. In the second one, parasitoid females were fed with a suspension containing honey and biopesticide suspension. In both cases, after the parasitoid death they were mantained into a humid chamber to observe fungus sporulation. The experiments were maintained in a climatized chamber at 25 +/- 1 degrees C, RH 70 +/- 10%, and photophase of 14 hours. The longevity and adult mortality, total parasitism, progeny emergency, number of individuals per egg and sexual ratio were analyzed. The biopesticides did not affect the evaluated parameters and no fungus sporulation was observed in dead females. It is possible to assert that the entomopathogenic fungi B. bassiana and M. anisopliae can be used with T. atopovirilia in IPM S. frugiperda systems.

Mechanism of infection and colonization of Rhipicephalus sanguineus eggs by Mertarhizium anisopliae as revealed by scanning eletron microscopy and histopathology

O presente trabalho teve como objetivo verificar a forma de penetração do fungo Metarhizium anisopliae em ovos do carrapato Rhipicephalus sanguineus, assim como as lesões infringidas no interior do ovo. A aderência e penetração do fungo foram estudadas por meio da microscopia eletrônica de varredura e a ação do fungo nos tecidos internos avaliada em secções histológicas convencionais. Para observação destes eventos, realizaram-se infecções experimentais em 11 grupos de ovos do R. sanguineus contendo 25 mg cada. Os ovos foram banhados durante 3 minutos, sob agitação manual, em suspensão com concentração de 10(8) conídios/mL. Nos grupos controle o banho foi realizado apenas no veículo da suspensão. Os ovos foram processados para análise histopatológica e microscopia eletrônica de varredura nos seguintes tempos após a infecção: 1 e 18h, e um, dois, três, quatro, cinco, seis, sete, nove e onze dias. Observou-se grande germinação de conídios em 67% dos ovos 18h após a inoculação e o fungo penetrou em 92,6% dos ovos 5 dias após a infecção. A extrusão do patógeno ocorreu em 87% dos ovos 7 dias após a infecção, chegando a 100% no 9º dia. Nas análises histopatológicas não foram observadas lesões dignas de nota, porem deve-se ressaltar que houve significativa redução (53,9%) na eclosão a partir dos ovos infectados.

Sensibilidade de fungos entomopatogênicos a agroquímicos usados no manejo da cana-de-açúcar

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Efficiency of entomopathogenic fungi in the control of eggs and larvae of the horn fly Haematobia irritans (Diptera: Muscidae)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Entomopathogenic fungal activity against pupae and adult Haematobia irritans (Diptera: Muscidae)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Patogenicidade de isolados de três fungos entomopatogênicos a soldados de Atta sexdens sexdens (Linnaeus, 1758) (Hymenoptera : Formicidae)

As formigas cortadeiras atacam diversas culturas agrícolas, pastagens e os reflorestamentos, atuando sobre muitas espécies vegetais. O presente trabalho teve por objetivo avaliar a patogenicidade dos fungos Beauveria bassiana (isolados AM 9 e JAB 06), Metarhizium anisopliae (isolados E 9 e AL) e Paecilomyces farinosus (isolados CG 189 e CG 195) a soldados de Atta sexdens sexdens, em condições de laboratório. Após a coleta em formigueiro isento de produtos fitossanitários, exemplares de soldados foram cuidadosamente separados em grupos de oito indivíduos e, a seguir, banhados em suspensões contendo 1,0 x 10(6), 1,0 x 10(7), 1,0 x 10(8) e 1,0 x 10(9) conídios/mL de cada isolado. em seguida, cada grupo de formigas foi transferido para unidades de câmara úmida e mantido, sem alimentação, a 27 ± 1 ºC. A mortalidade foi verificada diariamente. Os três fungos se mostraram eficientes patógenos, pois provocaram alta mortalidade, matando mais que 80% dos soldados nos quatro primeiros dias após a inoculação. Os melhores isolados foram JAB 06 e AL, na concentração de 1,0 x 10(9) con./mL. Os isolados JAB 06, AL, CG 195 apresentaram maior capacidade de esporular nos cadáveres das formigas e os tempos letais decresceram com o aumento da concentração de conídios usada.

Controle do cupim de montículo (Isoptera: Termitidae) de pastagem com fungos entomopatogênicos

The objective of this study was to evaluate the control of mound-building termites (Isoptera: Termitidae) by entomopathogenic fungi (Metarhizium anisopliae and Beauveria bassiana). We developed two experiments, with two copies of application in three sizes of nests. The first was installed in the Salto Macauba farm and second in the Laboratory of Plant Protection at the State University of Mato Grosso do Sul. The first experiment consisted of five repetitions, each nest an experimental unit, with treatments in a factorial 2 (fungi) x 2 (tests) x 2 (type of spraying) + 1 control, distributed completely at random in the area. The treatments were: 1) control - no implementation, 2) Metarril M103 (M. anisopliae) - 10 g/mound-dusting, 3) Metarril M103 - 10 g/mound - via net, 4) Metarril M103 - 15 g/mound-dusting, 5) Metarril M103 - 15 g/mound - via net, 6) Boveril B102 (B. bassiana) - 10 g/mound - dusting, 7) Boveril B102 - 10 g/mound - via net, 8) Boveril B102 - 15 g/mound-dusting and 9) Boveril B102 - 15 g/mound-via net. The testing of mortality were made spraying of the laboratory with the field measurements performed in compliance with the same separation of the nests. The results suggested that the road dust (dosage of 10 g) of the fungi studied showed higher mortality of nests of small size (53%). B. bassiana (Boveril) (10 g) gave 80% mortality of C. cumulans when applied to nests of small size.

Pressurização da calda de pulverização na viabilidade de microrganismos entomopatogênicos

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Road-killed wild animals: a preservation problem useful for eco-epidemiological studies of pathogens

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Mixing and motion of rice particles in a rotating drum

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)