dissertação

Potencial entomopatogênico de bactérias simbióticas Xenorhabdus associadas a nematoides entomopatogênicos contra Spodoptera frugiperda

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Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia Vegetal

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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
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Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)

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Meio ambiente
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ODS 2: Fome zero e agricultura sustentável
ODS 15: Vida terrestre

Dados abertos

Resumo

A lagarta-do-cartucho, Spodoptera frugiperda, é uma praga polífaga que ameaça à segurança alimentar, causando sérios danos às culturas. Esta praga é tradicionalmente controlada com inseticidas sintéticos ou plantas transgênicas que expressam toxinas Bt. Entretanto, a evolução da resistência a esses métodos de controle tem impulsionado a busca por alternativas mais eficazes, seguras e sustentáveis. Nesse contexto, os nematoides entomopatogênicos (NEP) do gênero Steinernema e suas bactérias simbióticas do gênero Xenorhabdus destacam-se como agentes promissores para o controle biológico de insetos-praga. O presente estudo teve como objetivo avaliar o potencial entomopatogênico de bactérias simbióticas do gênero Xenorhabdus associadas a nematoides entomopatogênicos contra S. frugiperda. Inicialmente, foi avaliada a patogenicidade de diferentes espécies de NEP em larvas da praga. Em seguida, as bactérias simbióticas foram isoladas e caracterizadas por meio de análises fenotípicas, testes bioquímicos, sequenciamento do gene recA e análise filogenética. Também foram determinadas as curvas de crescimento bacteriano in vitro e in vivo, bem como a atividade entomopatogênica de suspensões celulares e sobrenadantes livres de células por injeção e ingestão oral. A análise molecular identificou as bactérias associadas a S. carpocapsae e S. brazilense como Xenorhabdus nematophila e X. doucetiae, respectivamente. As cepas apresentaram diferenças nos padrões de crescimento, porém ambas demonstraram elevada virulência quando injetadas em larvas de S. frugiperda. As suspensões celulares promoveram mortalidades superiores às observadas para os sobrenadantes livres de células, embora estes também tenham exibido atividade inseticida. Os resultados confirmam o potencial entomopatogênico das bactérias simbióticas de Steinernema e reforçam sua relevância como fontes de metabólitos bioativos para o desenvolvimento de novas estratégias de controle biológico compatíveis com programas de manejo integrado de pragas.

Abstract

The fall armyworm, Spodoptera frugiperda, is a polyphagous pest that threatens food security by causing serious crop damages. This pest is traditionally controlled with synthetic insecticides or transgenic plants expressing Bt toxins. However, the evolution of resistance to these control methods has driven the search for more effective, safe, and sustainable alternatives. In this context, entomopathogenic nematodes (EPN) of the genus Steinernema and their symbiotic bacteria of the genus Xenorhabdus have emerged as promising agents for the biological control of insect pests. The aim of this study was to evaluate the entomopathogenic potential of Xenorhabdus symbiotic bacteria associated with entomopathogenic nematodes against S. frugiperda. Initially, the pathogenicity of different EPN species was assessed in larvae of the pest. Subsequently, the symbiotic bacteria were isolated and characterized through phenotypic analyses, biochemical tests, recA gene sequencing, and phylogenetic analysis. In addition, bacterial growth curves were determined both in vitro and in vivo, and the entomopathogenic activity of bacterial cell suspensions and cell-free supernatants was evaluated by injection and oral administration. Molecular analyses identified the bacteria associated with S. carpocapsae and S. brazilense as Xenorhabdus nematophila and X. doucetiae, respectively. Although the strains exhibited distinct growth patterns, both showed high virulence when injected into S. frugiperda larvae. Bacterial cell suspensions caused higher mortality than cell-free supernatants, although the latter also exhibited insecticidal activity. These findings confirm the entomopathogenic potential of Steinernema-associated symbiotic bacteria and highlight their relevance as sources of bioactive metabolites for the development of novel biological control strategies compatible with integrated pest management programs.

Descrição

Área de concentração

Biotecnologia Vegetal

Linha de pesquisa

Biologia Molecular da Relação Planta - Microorganismos e Insetos

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DOI

Citação

RIOS, Marjorie Tatiana Del Aguila. Entomopathogenic potential of Xenorhabdus symbiotic bacteria associated with entomopathogenic nematodes against Spodoptera frugiperda. 2026. 79 p. Dissertação (Mestrado em Biotecnologia Vegetal) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2026.

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