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Exploiting next generation sequencing techniques (NGS) to identify molecular markers for monitoring the resistance of Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) to insecticides and Bt proteins (2018)

  • Authors:
  • USP affiliated authors: NASCIMENTO, ANTONIO ROGERIO BEZERRA DO - ESALQ
  • USP Schools: ESALQ
  • Sigla do Departamento: LEA
  • Subjects: BACTÉRIAS ENTOMOPATOGÊNICAS; INSETICIDAS; LAGARTAS; MARCADOR MOLECULAR; MILHO; PLANTAS TRANSGÊNICAS; PROTEÍNAS; SEQUENCIAMENTO GENÉTICO
  • Language: Inglês
  • Abstract: Técnicas de sequenciamento de DNA e RNA de próxima geração foram utilizadas para identificar marcadores moleculares associados à resistência de Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) a inseticidas e proteínas de Bacillus thuringiensis Berliner (Bt). Para tanto, foram selecionadas linhagens de S. frugiperda resistentes a moléculas inseticidas (chlorpyrifos, lambda-cyhalothrin, lufenuron, teflubenzuron e spinosad) pertencentes a diferentes grupos químicos e ao milho YieldGard VT-PRO® que expressa proteínas Cry1A.105 e Cry2Ab2. Os resultados de expressão gênica entre as linhagens resistentes e suscetíveis aos inseticidas neurotóxicos chlorpyrifos e lambda-cyhalothrin, indicaram 935 genes associados à resistência a chlorpyrifos e 241 genes a lambda-cyhalothrin que foram diferencialmente expressos. A maior parte desses genes está relacionada a elevados nível de expressão de enzimas de detoxificação, principalmente das famílias CYP3 e CPY6. Com relação ao inseticida teflubenzuron, o padrão de herança da resistência foi caracterizado como resistência autossômica, incompletamente recessiva e poligênica. Os resultados de expressão gênica entre as linhagens resistente e suscetível a teflubenzuron indicou 3.519 transcritos diferencialmente expressos, principalmente de enzimas de detoxificação dos grupos GSTs, UGTs, P450s, CEs, além de genes de transporte e regulação. Esse perfil de expressão gênica também foi identificando na linhagem resistente ao milho YieldGard VT-PRO®;, o qualtambém demonstrou modificações nos níveis de expressão de outros grupos gênicos como caderina, aminopeptidases e alcalino-fosfatase. Por último, com a finalidade de identificarmos marcadores tipo SNP associados à resistência de S. frugiperda a inseticidas e proteínas Bt, o protocolo de genotyping by sequencing (GBS) foi utilizado para todas as linhagens resistentes mencionadas e a linhagem suscetível de referência. Foram recuperados 4.276 SNPs após os processos de filtragem, sendo identificados 53 locos polimórficos sob seleção estatisticamente significantes (FDR<=0,047), sendo que nenhum deles associado a regiões codificantes. No entanto, vários desses SNPs foram associados a regiões reguladoras do genoma. As análises utilizando DAPC resultou na formação de sete grupos, com a separação da linhagem suscetível de todas as linhagens resistentes. A linhagem resistente a chlorpyrifos apresentou um grupo exclusivo separado das demais linhagens resistentes, as quais permaneceram agrupadas. As análises de associação entre as linhagens suscetível e resistentes indicaram 17 locos associados a todas as linhagens resistentes, 114 locos associados à linhagem resistente a chlorpyrifos, 105 a lambda-cyhalothrin, 84 a lufenuron, 87 a teflubenzuron, 108 a spinosad e 62 ao milho YieldGard VT-PRO®. Dessa forma podemos concluir que os processos de resistência associados a inseticidas e toxinas Bt são decorrentes de um grande número de modificações moleculares em sítios específicos associados a detoxificação e processos de regulação. Portanto, a utilização de tecnologias que possibilitem a análise sistêmica e ampla desses fenômenos, como sequenciamento de nova geração, busca de marcadores moleculares em larga escala e estudos funcionais com diversos grupos de inseticidas devem ser a nova base de pesquisa para avançar o conhecimento dos processos adaptativosimpulsionados pela evolução da resistência de insetos a inseticidas e proteínas Bt
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 16.08.2018
  • Acesso online ao documento

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    • ABNT

      NASCIMENTO, Antonio Rogerio Bezerra do; OMOTO, Celso. Exploiting next generation sequencing techniques (NGS) to identify molecular markers for monitoring the resistance of Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) to insecticides and Bt proteins. 2018.Universidade de São Paulo, Piracicaba, 2018. Disponível em: < http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11146/tde-03012019-160052/ >.
    • APA

      Nascimento, A. R. B. do, & Omoto, C. (2018). Exploiting next generation sequencing techniques (NGS) to identify molecular markers for monitoring the resistance of Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) to insecticides and Bt proteins. Universidade de São Paulo, Piracicaba. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11146/tde-03012019-160052/
    • NLM

      Nascimento ARB do, Omoto C. Exploiting next generation sequencing techniques (NGS) to identify molecular markers for monitoring the resistance of Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) to insecticides and Bt proteins [Internet]. 2018 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11146/tde-03012019-160052/
    • Vancouver

      Nascimento ARB do, Omoto C. Exploiting next generation sequencing techniques (NGS) to identify molecular markers for monitoring the resistance of Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) to insecticides and Bt proteins [Internet]. 2018 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11146/tde-03012019-160052/