Functional dominance of different aged larvae of Bt-resistant Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae) on transgenic maize expressing Vip3Aa20 protein

Miraldo, Leonardo L.; Bernardi, Oderlei; Horikoshi, Renato J.; Amaral, Fernando Semmelroth de Assunção e; Bernardi, Daniel; Omoto, Celso

doi:10.1016/j.cropro.2016.06.004

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“…The significant increase in the survival of caterpillars exposed to hybrids with Vip3a20 technology within three generations corroborates with the obtained results by Miraldo et al (2016), where the exposure of S. frugiperda to Vip3Aa20 maize resulted in the survival of around 20% of caterpillars. Bernardi et al (2015a) cite that, due to technology misuse, the fall armyworm may develop resistance to Vip3Aa20 toxins.…”

Section: /8supporting

confidence: 89%

Survival and nutritional indexes of Spodoptera frugiperda (J.E. Smith, 1797) (Lepidoptera: Noctuidae) maintained in Bt maize for five generations

Silva

Maggioni

Ferreira

et al. 2019

Agraria

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The selection pressure generated by the incorrect use of Bt maize might result in Spodoptera frugiperda individuals resistant to the toxins synthesized by the plant. In this study was evaluated the nutritional parameters of Spodoptera frugiperda submitted to the maize that synthesize the toxins Cry1F, Cry1A105-Cry2Ab2 and Vip3Aa20, during five subsequent generations of selection pressure. The caterpillars were submitted to the treatments: Non-Bt maize (CONV), Cry1F (Bt1), Cry1A105/Cry2Ab (Bt2) and Vip3Aa20 (VIP1, VIP2 and VIP3) and exposed for a period of four days in each cycle, for five successive generations. The larval survival of S. frugiperda was evaluated in five generations. The consumed leaf area was quantified in the second generation and the nutritional indexes in the latter ones. The results indicate that caterpillars of S. frugiperda from VIPs lineage presented the lowest percentage of survival, with a high Metabolic Cost and a considerable efficiency reduction in the conversion of the digested and ingested food. The lineage maintained in VIP2 showed the lowest leaf consumption (83.13%). However, the action of Vip3Aa20 toxin on S. frugiperda resulted in a higher Metabolic Cost in reduction of leaf area consumption. However, from the third generation on there is a survival of insects exposed to Bt toxins, suggesting the surviving potential of this species in Bt maize subjected to continuous exposure to this technology. Sobrevivência e índices nutricionais de Spodoptera frugiperda (J.E. Smith, 1797) (Lepidoptera: Noctuidae) mantida em milho Bt por cinco gerações RESUMO: A pressão de seleção gerada pelo uso incorreto do milho Bt pode resultar em indivíduos de Spodoptera frugiperda resistentes às toxinas expressadas pela planta. Neste trabalho foi determinado os parâmetros nutricionais de Spodoptera frugiperda submetida aos milhos que sintetizam as toxinas Cry1F, Cry1A105-Cry2Ab2 e Vip3Aa20, durante cinco gerações. As lagartas foram submetidas aos tratamentos: Milho não-Bt (CONV), Cry1F (Bt1), Cry1A105/Cry2Ab (Bt2) e Vip3Aa20 (VIP1, VIP2 e VIP3) e expostas por um período de quatro dias em cada ciclo, por cinco gerações sucessivas. Foi avaliada a sobrevivência larval de S. frugiperda em cinco gerações. A área foliar consumida foi quantificada na segunda geração e nas posteriores foram determinados os índices nutricionais. As lagartas de S. frugiperda, da geração mantida no milho VIPs, apresentaram menor porcentagem de sobrevivência, com um alto Custo Metabólico e considerável redução na Eficiência na conversão do alimento digerido e Eficiência na conversão do alimento ingerido. A geração mantida no Hibrido VIP2 apresentou o menor consumo foliar (83,13%). Contudo a ação da toxina Vip3Aa20 sobre S. frugiperda resultou no maior Custo Metabólico em redução no consumo de área foliar. Contudo a partir da terceira geração observa-se uma sobrevivência de insetos expostos as toxinas Bt, sugerindo o potencial desta espécie em sobreviver aos milhos Bt quando submetidas a exposição contínua a esta tecnologia. Palavra...

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Section: /8supporting

confidence: 89%

Survival and nutritional indexes of Spodoptera frugiperda (J.E. Smith, 1797) (Lepidoptera: Noctuidae) maintained in Bt maize for five generations

Silva

Maggioni

Ferreira

et al. 2019

Agraria

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“…Models generally affirm that larval dispersal leads to faster evolution of resistance in a blended than in a block refuge system [17,50], unless substantial (but, unfortunately, realistic) grower noncompliance is included for the latter [51 ]. Recent research indicates that larval movement in several lepidopteran pest species is a threat to the blended refuge strategy [52][53][54]. Although less extensive than lepidopteran caterpillars, dispersal rate of subterranean rootworm larvae between adjacent plants is high enough [55] to potentially compromise a blended refuge strategy, as observed in laboratory evolution experiments [56].…”

Section: Spread Of Resistance During Species Invasion or Range Expansionmentioning

confidence: 99%

Role of dispersal in resistance evolution and spread

Miller

Sappington

2017

Current Opinion in Insect Science

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Gene flow via immigration affects rate of evolution of resistance to a pest management tactic, while emigration from a resistant population can spread resistance alleles spatially. Whether resistance detected across the landscape reflects ongoing de novo evolution in different hotspots or spread from a single focal population can determine the most effective mitigation strategy. Pest dispersal dynamics determine the spatio-temporal scale at which mitigation tactics must be applied to contain or reverse resistance in an area. Independent evolution of resistance in different populations appears common but not universal. Conversely, spatial spread appears to be almost inevitable. However, rate and scale of spread depends largely on dispersal dynamics and interplay with factors such as fitness costs, spatially variable selection pressure and whether resistance alleles are spreading through an established population or being carried by populations colonizing new territory. Disciplines Ecology and Evolutionary Biology | Entomology | Genetics CommentsThis article is published as Miller, Nicholas J. and Thomas W. Sappington. "Role of dispersal in resistance evolution and spread." Current opinion in insect science 21 (2017): 68-74.

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“…Como consecuencia, asegurar la adopción de refugio puede ser un problema (Carroll et al, 2013). De hecho, el bajo compromiso de cumplimiento de refugio ha sido considerado como uno de los factores que contribuyeron a generar resistencia en la mayoría de los casos reportados (van Rensburg, 2007;Dhurua & Gujar, 2011;Gassmann et al, 2011;Storer et al, 2012;Monnerat et al, 2015;Miraldo et al, 2016;Chandrasena et al, 2018). En nuestro país, desde los primeros años el nivel de adopción de áreas refugios por parte de los productores que utilizan maíz Bt no estuvo en los niveles esperados (Aragón, 2004).…”

Section: 6) Manejo De La Resistencia De Insectos a Cultivos Btunclassified

“…En un análisis inicial, Mallet & Porter (1992) utilizaron modelos matemáticos para identificar los aspectos técnicos preocupantes sobre el manejo de la resistencia relacionados al movimiento de larvas en refugios integrados. Primero, el movimiento de un insecto desde una planta Bt a una no Bt luego de una exposición subletal, o desde una planta no Bt a una Bt luego de adquirir mayor tamaño y con ello mayor tolerancia a las toxinas, puede conducir a un mayor fitness relativo de los individuos heterocigotas, acelerando la evolución de la resistencia (Mallet & Porter, 1992;Brévault et al, 2015;Carrière et al, 2016;Miraldo et al, 2016). Este riesgo es mayor para plantas Bt con una sola toxina debido a que la dispersión entre plantas Bt y no Bt reduce la cantidad de toxina recibida por el insecto en movimiento (Onstad & Gould, 1998;Davis & Onstad, 2000).…”

Section: 7) El Refugio Integrado Como Táctica Alternativa En La Estunclassified

“…Los resultados de los cocientes de chances de supervivencia del tratamiento no Bt respecto a ReB fueron menores que no Bt respecto al tratamiento Bt. Esto sugiere que la mezcla de semillas convencionales y Bt permitiría mayor supervivencia de larvas en aquellas plantas Bt de la mezcla, situación que podría acelerar la evolución de la resistencia de S. frugiperda (Malaquias et al, 2017;Miraldo et al, 2016;Ramalho et al, 2014).…”

Section: 4) Discusiónunclassified

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Dispersión y mortalidad de larvas de Spodoptera frugiperda J. E. Smith (Lepidoptera: Noctuidae) en híbridos de maíz convencional y transgénico Bt

Szwarc¹

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Spodoptera frugiperda es plaga clave del maíz en todo el continente americano. Actualmente la principal estrategia de control consiste en la utilización de cultivares de maíz genéticamente modificados Bt. La evolución de resistencia es la principal amenaza para esta tecnología. La estrategia de refugio -que consiste en la siembra de una porción de lote con una variedad no Bt- fue el principal enfoque adoptado para retrasar la evolución de la resistencia. Los refugios integrados o refugios en bolsa (ReB), pueden acelerar la resistencia de plagas blanco por efecto del movimiento y dispersión de larvas entre plantas Bt y no Bt comparado con refugios estructurados. Los objetivos fueron: 1) comparar el movimiento intra-planta y la dispersión inter-plantas en distintas configuraciones de refugio, 2) estudiar el efecto de la densidad y el estado fenológico en la dispersión y 3) evaluar la susceptibilidad de distintos estadios larvales de S. frugiperda a las toxinas Bt. Los ensayos fueron realizados durante las campañas 2015/16 y 2016/17 en INTA Reconquista, Santa Fe. Se utilizaron los híbridos KWS3720 VT TriplePro (Bt) y KWS3800 (no Bt). Los tratamientos fueron: Bt, ReB (1 no Bt rodeada de 44 plantas Bt), no Bt y ReB inv (1 Bt rodeada de 44 plantas no Bt) en DBCA con cinco repeticiones. En V6 se liberaron larvas neonatas de S. frugiperda en la planta central. Se elaboraron 2 índices: a) movimiento (larvas vivas en diferentes hojas) en la misma planta cada 2 h, las primeras 8 h desde la liberación, b) dispersión (larvas vivas en diferentes plantas) en la parcela cada 2 días durante 12 días. Para el objetivo 2) se realizó otro ensayo en el que se empleó una configuración ReB en DCA con cuatro repeticiones y combinación factorial de estado fenológico (V2 y V8) y densidad (40.000 pl. ha-1, 55.000 pl. ha-1 y 70.000 pl. ha-1). Objetivo 3) se evaluó la susceptibilidad de larvas L1, L3 y L5 en hojas de maíz Bt. El movimiento intra-planta fue mayor en maíz Bt comparado a no Bt y aumentó con el tiempo. La dispersión inter-plantas y su variación en el tiempo fueron significativamente diferentes entre tratamientos. En Bt y ReB inv se dispersaron más rápidamente que en no Bt y ReB. La dispersión inter-plantas fue mayor en V8, en cambio la densidad no tuvo efectos. Larvas L1 fueron 7,5 y 16,5 veces más susceptibles que larvas L3 y L5, respectivamente. La alimentación inicial sobre plantas Bt genera rechazo y consecuentemente mayor movimiento y dispersión de larvas. La dispersión y susceptibilidad diferencial de larvas favorece condiciones de exposición a dosis subletales en un refugio integrado. Esta situación podría acelerar la evolución de resistencia en un refugio integrado comparado al refugio estructurado.

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Functional dominance of different aged larvae of Bt-resistant Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae) on transgenic maize expressing Vip3Aa20 protein

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Survival and nutritional indexes of Spodoptera frugiperda (J.E. Smith, 1797) (Lepidoptera: Noctuidae) maintained in Bt maize for five generations

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Role of dispersal in resistance evolution and spread

Dispersión y mortalidad de larvas de Spodoptera frugiperda J. E. Smith (Lepidoptera: Noctuidae) en híbridos de maíz convencional y transgénico Bt

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