Interações intraguilda de noctuídeos-pragas na cultura do milho no Brasil e nos EUA

Abstract

Entre as principais pragas da cultura do milho, destacam-se quatro espécies de lepidópteros da família Noctuidae: a lagarta-do-cartucho Spodoptera frugiperda (J.E. Smith), a lagarta-da-espiga Helicoverpa zea (Boddie), Helicoverpa armigera (Hübner), e Striacosta albicosta (Smith). Essas espécies podem interagir e competir por alimento, uma vez que apresentam a mesma guilda alimentar, a espiga do milho. Canibalismo/predação também são comportamentos também apresentados durante o estágio larval para a maioria dessas espécies, o que intensifica a competição intraguilda. Somado a isso, o tipo de agroecossistema, que oferece uma grande variação de plantas hospedeiras para as espécies-praga, a recente identificação de H. armigera no continente americano, e também a disperssão de S. albicosta nos EUA, tem trazido vários questionamentos sobre o impacto das interações larvais no manejo integrado de pragas (MIP) e no manejo de resistência dos insetos (MRI). Além disso, o complexo manejo dessas espécies, juntamente com a adoção de híbridos de milho transgênicos (Bt), as doses subletais de Bt, e as estratégias de manejo da resistência, envolvendo as estratégias de refúgio, eleva a importância do comportamento de noctuídeos. Compreender o comportamento e interações larvais, primeiramente em milho não-Bt, é essencial para entender a prevalência de espécies nas culturas agrícolas, e para a obtenção de sucesso no MIP e MRI. Sendo assim, esse estudo avaliou as interações intraguilda de lagartas de diferentes espécies, bem como seus movimentos, através de estudos comportamentais em milho não-Bt. Inicialmente, as interações intraguilda de S. frugiperda, H. zea e S. albicosta foi investigada em condições de laboratório e campo nos EUA, através de cenários de interação em arenas específicas e estruturas de milho. Em outro estudo em laboratório, foi avaliado os movimentos de ataque e defesa entre S. frugiperda e H. zea em diferentes cenários de interação, com e sem alimentação, constituindo um estudo de etograma. Um estudo entre as espécies, anteriormente alopátricas, H. zea e H. armigera, foi conduzido envolvendo a interação intraguilda na cultura do milho, em competição intraespecífica e interespecífica, assim como a ocorrência e proporção das espécies em três regiões brasileiras. Finalmente, a interação intraguilda de S. frugiperda com Helicoverpa spp. foi investigada em cenários em condições de campo de laboratório, em milho no Brasil. Um sistema de rastreamento de vídeo foi utilizado para caracterizar parâmetros de comportamento larval resultado das interações. Em relação ao primeiro estudo, S. frugiperda apresentou vantagem nas interações sobre as outras espécies, enquanto que S. albicosta apresentou desvantagem nas interações. No segundo estudo, S. frugiperda exibiu predominância de movimentos defensivos quando interagindo com H. zea em mesmo ínstar. Por outro lado, lagartas de H. zea apresentaram predominância de comportamentos agressivos, e com canibalismo/predação ocorrendo em interações de sexto ínstar como oponentes de quarto ínstar. No terceiro estudo, H. zea foi predominante no Rio Grande do Sul e na região central do Brasil. No oeste da Bahia, a espécie foi predominante na primeira coleta, sendo a relação H. zea: H. armigera similar na segunda coleta. Lagartas de H. zea apresentaram vantagem na interação com H. armigera. O agroecossistema tem importante papel na ocorrência das espécies e impacta na interação e prevalência destas no meio ambiente. Lagartas de S. frugiperda apresentam vantagens na competição com Helicoverpa spp. Frequência e tempo se alimentando de lagartas de S. frugiperda são negativamente afetadas pelas interações. Lagartas de S. frugiperda movem curtas distâncias em comparação com H. zea.

Among the insect pests from maize crop, stand out the lepidopteran species belonging to Noctuidae family, covering the fall armyworm Spodoptera frugiperda (J.E. Smith), the corn earworm Helicoverpa zea (Boddie), the Old World bollworm Helicoverpa armigera (Hübner), and the western bean cutworm Striacosta albicosta (Smith). These species might interact and compete by food, once they share the same feeding guild, the maize ear. The cannibalism/predation behavior is also present during the larval stage for most of these species, with exception of S. albicosta, which enhance the intraguild competition of them. In addition to this changing agroecosystem, which offer a range of host plant to these species, the recent identification of H. armigera in American continent, and also the dispersion of S. albicosta in the USA, have been raised several concerns involving the impact of larval interactions in the integrated pest management (IPM) and insect resistance management (IRM). Also, the complex management of these species, along with the adoption of transgenic (Bt) maize hybrids, the sub doses of Bt, and the resistance management strategies, involving refuge strategy, take the importance of noctuids behavior to other level. Understanding the larval behavior and interaction, firstly on non-Bt maize, is essential to find the possible prevalence of species in agricultural crops, and to obtain successes in IPM and IRM. In this sense, this study aimed to evaluate the intraguild interaction among larvae of different species and their movements, throught behavioral studies on non-Bt maize. Initially, the intraguild interaction of S. frugiperda, H. zea and S. albicosta was investigated under laboratory and field conditions in the USA, using several interaction scenarios with arenas and maize tissue. In another study in laboratory, it was assessed the attack and defense movements between S. frugiperda and H. zea in different interaction scenarios, with and without food, aiming to build an ethogram. A study between the allopatric species, H. zea and H. armigera, was carried out involving their intraguild interactions on maize crops, in intraspecific and interspecific scenarios, as well the larval occurrence and proportion in three regions of Brazil. Finnally, the intraguild interaction of S. frugiperda with the Helicoverpa spp. was investigated on scenarios in laboratory and field conditions, on maize in Brazil. A video-tracking system was utilized to characterize larval behavior parameters resulted from interactions. Regarding the first study, S. frugiperda presented advantage in interaction with the other species, while S. albicosta has disadvantage in the interactions. In the second study, S. frugiperda exhibited a predominance of defensive movements when competing against H. zea in the same instars. On the opposite, larvae of H. zea showed distinguished aggressive movements, with cannibalism and predation occurring in interactions between 6th instar with opponents in 4th instar. In the following study, H. zea was predominant in Rio Grande do Sul and central of Brazil. In western Bahia, the species was predominant in the first crop season, being the relation H. zea: H. armigera more similar in the second crop season. Larvae of H. zea presented advantage in interaction with H. armigera. The agroecosystem plays an important role in the species occurrence and impacts the interactions and prevalence of them in the environment. Larvae of S. frugiperda presented competitive advantage on Helicoverpa spp. Frequency and feeding time period in food of S. frugiperda larvae were negatively affected by interactions. Larvae of S. frugiperda moved shorter distances compared to H. zea.