Invasive soybean pests in braziland the stem fly Melanagromyza sojae case: genetic diversity in South America

Autor: Pozebon, Henrique
Přispěvatelé: Arnemann, Jonas André, Guedes, Jerson Vanderlei Carús, Garcia, Flávio Roberto Mello, Fiorin, Rubens Alex
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UFSM
Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
instacron:UFSM
Popis: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Soybean production in Brazil has been historically affected by exotic arthropod pests, whose introduction leads to severe economic and ecological damage. However, precise estimates of economic impacts resulted from such invasions are lacking. The stem fly Melanagromyza sojae (Zehntner, 1900) (Diptera: Agromyzidae), recently introduced and established in the soybean belt of South America, poses a considerable threat to soybean production in the continent due to its high damaging potential, remaining unexplored regarding genetic traits. This work comprises two chapters aimed at assessing the impact of invasive pests on Brazilian soybean production, identifying potential future invaders; and unravelling the current scenario of M. sojae invasion in South America, genetically characterizing populations of this pest from Brazil, Bolivia, Paraguay and Argentina. The first chapter revealed that Bemisia tabaci MEAM1, Tetranychus urticae and Helicoverpa armigera introductions in Brazil led to a threefold increase in insecticide usage from 1990 to 2016, based on a review of literature and analysis of historical data from the FAO statistical database. By evaluating four criteria related to potential invasiveness of arthropod pests (i.e. likelihood of entry, likelihood of establishment, biological traits and availability of management measures), the yet absent species Aphis glycines and Spodoptera litura were identified as high-risk potential invaders to Brazil, whereas the already established M. sojae is likely to increase its occurrence. The second chapter included the characterization of mtCOI gene in 79 M. sojae individuals from Rio Grande do Sul, Santa Catarina, Goiás, Paraguay, Bolivia and Argentina, revealing that 22 different M. sojae haplotypes are present in the continent. Specimens sampled during the 2018/19 cropping season underwent morphological identification, DNA extraction, amplification by PCR and sequencing of the mtCOI gene. The resulting sequences were analysed in specific softwares, together with M. sojae sequences previously published and available on GenBank. Haplotype Msoj-COI-02 was the most frequent in South America, followed by Msoj-COI-01, and is probably the ancestral haplotype from which the other strains have originated. Furthermore, novel haplotypes Msoj-COI-21, Msoj-COI-22 and Msoj-COI-23 were identified for the first time in Rio Grande do Sul. The high genetic diversity found suggests that multiple introductions of M. sojae female founders took place in South America, highlighting the need to strengthen biosecurity barriers and develop economically efficient and environmentally sustainable management programs for this highly invasive pest. A produção de soja no Brasil tem sido historicamente afetada por pragas exóticas, cuja introdução acarreta em graves prejuízos econômicos e ambientais. Entretanto, estimativas precisas dos impactos econômicos resultantes de tais invasões são praticamente inexistentes. A mosca-da-haste Melanagromyza sojae (Zehntner, 1900) (Diptera: Agromyzidae), recentemente introduzida em vários países da América do Sul, representa uma importante ameaça à produção de soja no continente devido ao seu alto potencial de dano e difícil controle, permanecendo pouco explorada em termos de caracterização genética. O presente trabalho apresenta dois artigos com o objetivo de avaliar o impacto das pragas invasivas na produção de soja brasileira, estimando o risco de invasões futuras; e elucidar o cenário atual da invasão por M. sojae na América do Sul, caracterizando geneticamente as populações presentes no continente. No primeiro artigo, através de uma revisão bibliográfica e comparação de séries históricas provenientes do banco de dados da FAO, constatou-se que as introduções de Bemisia tabaci MEAM1, Tetranychus urticae e Helicoverpa armigera no Brasil contribuíram para que o uso de inseticidas na soja triplicasse de 1990 a 2016. Por meio da avaliação de quatro critérios moduladores do potencial invasivo de uma praga (isto é, probabilidade de entrada, probabilidade de estabelecimento, características biológicas e disponibilidade de medidas de manejo), as espécies ausentes Aphis glycines e Spodoptera litura foram identificadas como de alto risco para o Brasil, enquanto M. sojae já se encontra estabelecida e apresenta potencial para crescer em ocorrência. No segundo artigo, a caracterização do gene mtCOI em 79 indivíduos de M. sojae, provenientes de diferentes localidades do Rio Grande do Sul, Santa Catarina, Goiás, Paraguai, Bolívia e Argentina, revelou a presença de 22 haplótipos diferentes de mosca-da-haste no continente. Espécimes coletados na safra 2018/19 foram identificados, submetidos à extração de DNA, amplificação via PCR e sequenciamento do gene mtCOI. As sequências obtidas foram analisadas em softwares específicos, juntamente com sequências de M. sojae previamente publicadas e disponíveis no GenBank. O haplótipo Msoj-COI-02 apresentou a maior frequência na América do Sul, seguido pelo haplótipo Msoj-COI-01, e é o possível ancestral a partir do qual se originaram as demais linhagens. Ainda, os haplótipos Msoj-COI-21, Msoj-COI-22 e Msoj-COI-23 foram identificados pela primeira vez no Rio Grande do Sul. A alta diversidade genética encontrada é uma evidência de que múltiplas introduções de M. sojae ocorreram na América do Sul, reiterando a necessidade de se reforçar as barreiras de biossegurança nacionais e desenvolver programas de manejo economicamente eficientes e ambientalmente sustentáveis para essa praga altamente invasiva.
Databáze: OpenAIRE
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