SUSCETIBILIDADE DA LAGARTA-DO-CARTUCHO A COMBINAÇÕES DE PROTEÍNAS Cry e Vip3A EM CULTIVARES DE MILHO E ALGODÃO BT

Abstract

RESUMO: A lagarta-do-cartucho Spodoptera frugiperda (Smith, 1797) é uma das principais pragas da agricultura tropical, ocasionando elevados prejuízos econômicos, sobretudo em lavouras de milho Zea mays L., e algodão Gossypium hirsutum L. O cultivo de plantas geneticamente modificadas para expressar proteínas inseticidas de Bacillus thuringiensis (Bt) consolidou-se como uma ferramenta essencial no manejo deste inseto. Entretanto, a rápida evolução da resistência tem comprometido a eficácia e a sustentabilidade dessa tecnologia de manejo. Este estudo teve como objetivo avaliar a eficiência de diferentes piramidações de proteínas Bt (Cry1, Cry2 e Vip3A) em cultivares de milho e algodão Bt. Os bioensaios de tempo-mortalidade foram conduzidos com larvas de terceiro ínstar, provenientes de populações de campo coletadas na Fazenda Estrela na serra do Quilombo no município de Bom Jesus- Pi (Latitude: -9,216754; Longitude: -44,916791). Essas lagartas foram mantidas em uma criação no Laboratório de Proteção de Plantas- UFPI/CPCE para obtenção das gerações a serem utilizadas no estudo. Para a realização dos bioensaios as lagartas foram alimentadas com folhas de cultivares que expressaram distintas combinações de proteínas Bt. Assim, para os cultivares de milho foram avaliados sete tratamentos, incluindo o tratamento controle: (1) Não-Bt (controle); (2) Cry1A.105 + Cry2Ab2 + Vip3Aa + Cry3Bb1; (3) Cry1A.105 + Cry2Ab2 + Vip3Aa; (4) Cry1F + Cry1A.105 + Cry2Ab2; (5) Cry1F + Cry1Ab + Vip3Aa; (6) Cry1F + Cry1A.105 + Cry2Ab2+ Vip3A e (7) Cry1Ab + Vip3A, e para o algodão foram conduzidos cinco tratamentos: (1) Não-Bt (controle); (2) Cry1Ab + Cry2Ae + Vip3A; (3) Cry1Ac + Cry2Ab2 + Vip3A; (4) Cry1F + Cry1Ac + Vip3A e (5) Cry1Ac + Cry2Ab2, totalizando doze tratamentos com 6 repetições cada. A análise estatística foi realizada por meio de GLM e teste de Duncan (p < 0,05), com curvas de sobrevivência estimadas pelo método de log-rank e valores de ST₅₀, no software R. Os resultados demonstraram que as piramidações contendo Vip3A apresentaram eficiência na mortalidade significativamente superior. No algodão, a combinação Cry1Ac + Cry2Ab2 + Vip3A destacou-se, atingindo 50% de mortalidade após três dias. No milho, as piramidações Cry1A.105 + Cry2Ab2 + Vip3Aa e Cry1A.105 + Cry2Ab2 + Vip3Aa + Cry3Bb1 foram as mais eficazes, com mortalidade final entre 68% e 66%, respectivamente. Em contraste, combinações contendo Cry1F exibiram baixa eficácia de mortalidade, o que indica resistência já estabelecida em populações de campo. Esses resultados evidenciaram que a proteína Vip3A é essencial para a durabilidade das tecnologias Bt, devido ao modo de ação e à ausência de resistência cruzada com proteínas Cry, o que pode ser priorizada em estratégias de piramidação integradas ao manejo sustentável de S. frugiperda. ABSTRACT: The fall armyworm Spodoptera frugiperda (Smith, 1797) is one of the main pests of tropical agriculture, causing severe economic losses, especially in maize (Zea mays L.) and cotton (Gossypium hirsutum L.) crops. The cultivation of genetically modified plants expressing insecticidal proteins from Bacillus thuringiensis (Bt) has become an essential tool in the management of this pest. However, the rapid evolution of resistance has compromised the effectiveness and sustainability of this management technology. This study aimed to evaluate the efficiency of different Bt protein pyramids (Cry1, Cry2, and Vip3A) in Bt maize and cotton cultivars. Time–mortality bioassays were conducted with third-instar larvae from field populations collected at Fazenda Estrela, Serra do Quilombo, in the municipality of Bom Jesus, Piauí, Brazil (Latitude: -9.216754; Longitude: -44.916791). These larvae were maintained in a colony at the Plant Protection Laboratory – UFPI/CPCE to obtain the generations used in the study. For the bioassays, larvae were fed with leaves from cultivars expressing different combinations of Bt proteins. For maize cultivars, seven treatments were evaluated, including the control: (1) Non-Bt (control); (2) Cry1A.105 + Cry2Ab2 + Vip3Aa + Cry3Bb1; (3) Cry1A.105 + Cry2Ab2 + Vip3Aa; (4) Cry1F + Cry1A.105 + Cry2Ab2; (5) Cry1F + Cry1Ab + Vip3Aa; (6) Cry1F + Cry1A.105 + Cry2Ab2 + Vip3A; and (7) Cry1Ab + Vip3A. For cotton cultivars, five treatments were tested: (1) Non-Bt (control); (2) Cry1Ab + Cry2Ae + Vip3A; (3) Cry1Ac + Cry2Ab2 + Vip3A; (4) Cry1F + Cry1Ac + Vip3A; and (5) Cry1Ac + Cry2Ab2 - totaling twelve treatments with six replicates each. Statistical analysis was performed using a GLM and Duncan’s test (p < 0.05), with survival curves estimated by the log-rank method and ST₅₀ values calculated using R software. The results showed that pyramids containing Vip3A were significantly more efficient in causing larval mortality. In cotton, the Cry1Ac + Cry2Ab2 + Vip3A combination stood out, reaching 50% mortality after three days. In maize, the Cry1A.105 + Cry2Ab2 + Vip3Aa and Cry1A.105 + Cry2Ab2 + Vip3Aa + Cry3Bb1 pyramids were the most effective, with final mortality rates of 68% and 66%, respectively. In contrast, combinations containing Cry1F exhibited low mortality efficacy, indicating that resistance to this protein is already established in field populations. These results demonstrate that the Vip3A protein is essential for the durability of Bt technologies due to its distinct mode of action and the absence of cross-resistance with Cry proteins, making it a priority in Bt pyramiding strategies integrated into the sustainable management of S. frugiperda.