Haplótipos de Spodoptera frugiperda (Lepidoptera : Noctuidae), uma especiação incipiente

Abstract

Resumo: A lagarta-do-cartucho ou lagarta-militar Spodoptera frugiperda (J.E.Smith, 1797) é a principal praga da cultura do milho no Brasil e, nos últimos anos, tem se expandido para várias outras culturas. Esta espécie tem sido geneticamente diferenciada em biótipos associados às suas principais plantas hospedeiras, milho e arroz. Diferenciar os biótipos é de suma importância uma vez que há resposta diferencial aos inseticidas utilizados. Sendo assim, o objetivo desse trabalho foi verificar a existência dos biótipos de S. frugiperda em diferentes culturas no Estado do Paraná e em São Paulo e uma análise de delimitação de espécie na tentativa de definir o atual status de S. frugiperda. Esta dissertação foi dividida em três capítulos: o primeiro capitulo compreende o levantamento bibliográfico sobre os biótipos; o segundo apresenta a identificação dos biótipos nas regiões estudadas; e o terceiro, uma discussão referente à delimitação de espécie para S. frugiperda. Foram coletadas lagartas em: milho (Arapoti, Ponta Grossa, Tibagi – PR e Itaberá – SP), aveia preta (Tibagi e Wenceslau Braz – PR), milheto (Tibagi – PR) e duas oviposições coletadas em armadilhas de feromônio no trigo (Tibagi – PR). O DNA genômico dos adultos foi extraído através do protocolo CTAB com modificações. A identificação dos biótipos foi realizada através de PCR-RFLP da região COI com as enzimas de restrição MspI e SacI. Para a delimitação de espécies foram utilizadas: análise de locus simples (COI) e multilocus (COI+28S), GMYC, ABGD, bPTP, PhyloMap-PTP e PhyML. Foram genotipados 66 indivíduos, dos quais 51 apresentaram o padrão do biótipo milho, cinco o padrão do biótipo arroz e 10 apresentaram os dois padrões, indicando a presença de híbridos. Para a delimitação de espécie, 113 indivíduos foram sequenciados. A análise de locus simples (COI), dividiu S. frugiperda em dois grupos, correspondentes aos biótipos milho e arroz, entretanto a análise multilocus (COI+28S) não os separou. Para verificar a eficiência dos genes 28S e COI, uma análise do gênero Spodoptera foi realizada; o gene 28S não separou as espécies dentro do gênero, porem o gene COI foi eficiente para esta separação. A análise de GMYC e ABGD não recuperaram os biótipos como espécies distintas, entretanto para as análises de bPTP, PhyloMap-PTP e PhyML foi possível visualizar a diferenciação genética desses biótipos. Confirma-se assim a a presença dos dois biótipos de S. frugiperda no Paraná e em São Paulo. O gene 28S não é eficiente para delimitação de espécies de Spodoptera e são necessárias análises mais aprofundadas com diferentes metodologias de investigação para definição do atual status de S. frugiperda

Abstract: The fall armyworm or armyworm Spodoptera frugiperda (J.E.Smith, 1797), is the major maize pest in Brazil and, in recent years, is expanding to various crops. This species, which is genetically differentiated into biotypes, is associated to one of its main host plants, maize and rice. Differentiating the biotypes is of extreme importance since there is a differential response of the species to the insecticides used. Therefore, the aim of this research was to assess the existence of the biotypes in different cultures in the States of Paraná and in São Paulo and an analysis of species delimitation in an attempt to define the current status of S. frugiperda. This dissertation was divided into three chapters: the first chapter comprising the bibliographical survey on the subject; the second presents an identification of the biotypes in the studied regions; and the third a discussin on species delimitation for these biotypes. Fall armyworm larvae were collected in maize (Arapoti, Ponta Grossa, Tibagi – PR e Itaberá – SP), black oats (Tibagi e Wenceslau Braz – PR), millet (Tibagi – PR) and two ovipositions collected in pheromone traps in wheat (Tibagi – PR). Genomic DNA was extracted through the CTAB protocol with modifications. The identification of the biotypes was performed through the PCR-RFLP of the COI with the restriction enzymes MspI and SacI. For the delimitation of species analysis of simple locus (COI) and multilocus (COI + 28S), GMYC, ABGD, bPTP, PhyloMap-PTP and PhyML were used. Sixty-six individuals were genotyped, of which 51 showed the pattern of the maize biotype, five the pattern of biotype rice and 10 of both biotypes, indicating the presence of hybrids. For a species delimitation, 113 individuals were sequenced. The simple locus analysis (COI), divided S. frugiperda into two groups, corresponding to the maize and rice biotypes, meanwhile the multilocus analysis (COI + 28S) did not separate them. To assess the efficiency of the 28S and COI genes, an analysis of the genus Spodoptera was performed, the 28S gene did not separate the species within the genus, but the COI gene was efficient for this separation. The GMYC and ABGD analysis did not recover the biotypes as distinct species, however, from an bPTP, PhyloMap-PTP and PhyML analysis it was possible to visualize the genetic differentiation of these biotypes. It is concluded that both biotypes of S. frugiperda occur in Paraná and in São Paulo. The 28S gene is not efficient for delimiting species of Spodoptera. Further analysis is required with different research methodologies to define the current status of S. frugiperda