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Genomics of insecticide-metabolizing bacteria associated with Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae) and their potential role in host detoxification (2024)

  • Authors:
  • Autor USP: GOMES, ANA FLAVIA FREITAS - ESALQ
  • Unidade: ESALQ
  • Sigla do Departamento: LEA
  • DOI: 10.11606/T.11.2024.tde-13032024-153828
  • Subjects: BACTÉRIAS; GENÔMICA; INSETICIDAS; LAGARTAS; SIMBIOSE
  • Agências de fomento:
  • Language: Inglês
  • Abstract: O sucesso evolutivo da classe Insecta pode ser parcialmente atribuído à sua associação com bactérias. A associação com microrganismos não patogênicos garante a manutenção de fenótipos complexos, em que hospedeiro e microbiota respondem juntos a condições ambientais adversas. Em estudos anteriores, demonstramos que linhagens resistentes a inseticidas e populações naturais de Spodoptera frugiperda carregam em seu intestino bactérias metabolizadoras de inseticidas (BMI), algumas delas fixadas e com capacidade distinta de metabolizar diferentes inseticidas. Com a hipótese de que S. frugiperda e sua microbiota se comportam como um organismo único (holobionte), este trabalho tem como objetivo melhor caracterizar as BMI e verificar seu potencial na desintoxicação e na resposta desse lepidóptero a inseticidas. A caracterização das BMI foi realizada por meio de análises genômicas, metatranscritômicas e metabolômicas. Genes e vias associadas à possível metabolização de compostos tóxicos por bactérias foram identificados, bem como aspectos de sua interação e evolução com o hospedeiro. Estudos taxonômicos baseados no genoma permitiram a reavaliação da identidade taxonômica das BMI, destacando a necessidade de reconsiderar identificações bacterianas baseadas apenas no sequenciamento do gene 16S rRNA. Novas espécies bacterianas associadas ao intestino de S. frugiperda foram descritas, denominadas Enterococcus entomosocium n. sp., Enterococcus spodopteracolus n. sp., e Pseudomonasfraudulenta n. sp. As demais BMI foram classificadas como Acinetobacter soli ou como diferentes subespécies da recentemente descrita Pseudomonas bharatica. As BMI analisadas apresentaram um notável repertório enzimático envolvido na degradação de xenobióticos, incluindo carboxilesterases, dehalogenases e desidrogenases e, para algumas delas, enzimas de desintoxicação, como glutationa-S-transferases, superóxido dismutases e peroxirredoxinas. Constatou-se que os isolados de Enterococcus, Acinetobacter e Pseudomonas carregam em seus genomas o maquinário molecular para interagir com o hospedeiro, incluindo mecanismos para colonização intestinal, fornecimento de nutrientes, modulação da microbiota intestinal e interações com o sistema imunológico do hospedeiro. No entanto, experimentos para a colonização intestinal de S. frugiperda por isolados de Acinetobacter soli e Pseudomonas bharatica sugerem que, para essas espécies, isso ocorre somente quando o inseto hospedeiro está sob pressão de seleção pelo inseticida. A análise compreensiva da resposta de linhagens suscetíveis e resistentes de S. frugiperda aos inseticidas flubendiamide, spinosad e teflubenzuron destacou a complexa interação entre o fenótipo do hospedeiro, as comunidades microbianas e a exposição ao inseticida no metaboloma larval e na atividade transcricional da microbiota intestinal. A análise revelou que a exposição ao inseticida e a evolução da resistência induzem mudanças metabólicas que afetam a imunidade dohospedeiro, alteram as interações do hospedeiro com sua comunidade microbiana intestinal e, possivelmente, afetam as associações com vírus associados. Por fim, a análise da associação de E. entomosocium e E. spodopteracolus com outras espécies do gênero Spodoptera revelou que elas não apresentam variação genética suficiente para serem separadas como entidades taxonômicas ao nível de espécie ou subespécie, mostrando que essas bactérias não acumularam variação genética suficiente após o processo de especiação de Spodoptera, devido ao processo de co-especiação
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 07.02.2024
    • Acesso à fonteAcesso à fonteDOI
    Informações sobre o DOI: 10.11606/T.11.2024.tde-13032024-153828 (Fonte: oaDOI API)
    • Este periódico é de acesso aberto
    • Este artigo é de acesso aberto
    • URL de acesso aberto
    • Cor do Acesso Aberto: gold
    • Licença: cc-by-nc-sa
    How to cite
    A citação é gerada automaticamente e pode não estar totalmente de acordo com as normas

    • ABNT

      GOMES, Ana Flavia Freitas. Genomics of insecticide-metabolizing bacteria associated with Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae) and their potential role in host detoxification. 2024. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, Piracicaba, 2024. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11146/tde-13032024-153828/. Acesso em: 27 abr. 2024.

    • APA

      Gomes, A. F. F. (2024). Genomics of insecticide-metabolizing bacteria associated with Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae) and their potential role in host detoxification (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, Piracicaba. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11146/tde-13032024-153828/

    • NLM

      Gomes AFF. Genomics of insecticide-metabolizing bacteria associated with Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae) and their potential role in host detoxification [Internet]. 2024 ;[citado 2024 abr. 27 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11146/tde-13032024-153828/

    • Vancouver

      Gomes AFF. Genomics of insecticide-metabolizing bacteria associated with Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae) and their potential role in host detoxification [Internet]. 2024 ;[citado 2024 abr. 27 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11146/tde-13032024-153828/

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