Parasitoids enemy of crop pests of the Espírito Santo crops

Summary: Vespas parasitoides são provedores de serviços ecossistêmicos fundamentais para a agricultura sustentável e para as estratégias integradas de manejo de pragas dado sua função como agentes de controle biológico, com papel importante nas redes de interação ecológica.
Dentre as vespas parasitoides se destaca em importância ecológica e econômica a superfamília Chalcidoidea com 22 famílias e cerca de 22.000 espécies descritas e estimativas de 500.000 espécies para o mundo. Essas vespas atacam hospedeiros pertencentes a 13 ordens de Insecta, além de ácaros, pseudo-escorpiões, aranhas e nematódeos. Chalcididae (cerca de 1.400 espécies) é uma das famílias de Chalcidoidea com espécies de grande potencial para atuação em programas de manejo de pragas atacando hospedeiros com comprovado interesse agrícola.
A UFES é um centro reconhecido no estudo de vespas parasitoides. A instituição abriga uma das mais relevantes coleções de vespas parasitoides neotropicais da América do Sul. Pesquisadores da instituição publicaram mais de 300 artigos, livros e capítulos de livros sobre o grupo. A maioria dessas publicações se concentra em taxonomia e filogenética baseados em caracteres morfológicos além de inventários de biodiversidade. No entanto, apenas alguns artigos recentes incluem dados moleculares, geralmente abrangendo um ou poucos genes.
A importância da família Chalcididae para os ecossistemas e lavouras capixabas e brasileiras já está documentada em artigos científicos, com espécies associadas a pragas do eucalipto, Café, Brócolis, Cana-de-açúcar, Coco, Couve, Couve-flor, Mamão, Mandioca, Maracujá, Milho, Pastagens, Repolho, Seringueira, dentre outros. A região de Santa Maria de Jetibá é um dos maiores polos agrícolas do estado do Espírito Santo, liderando a produção de hortaliças e granjeiros, porém com produção bastante relevante de eucalipto, café, tubérculos e produtos orgânicos. A agricultura do município e dos demais municípios do seu entorno é predominantemente familiar em pequenas propriedades. Nesse contexto social, as escolas rurais têm papel fundamental na formação das novas gerações de agricultores, sendo para muitos a única fonte de formação que será acessada ao longo de sua vida. A Escola Estadual de Ensino Fundamental e Médio “Frederico Boldt” é uma escola rural localizada no distrito de Caramuru, região limítrofe entre os municípios de Santa Maria de Jetibá e Santa Leopoldina. Esses alunos são em quase sua totalidade agricultores ou filhos de agricultores que participam da lida diária no campo, sendo os principais beneficiários dos produtos esperados na presente proposta. Buscamos apresentar através de aulas de campo o papel ecológico e econômico dos parasitoides no ambiente diário desses alunos buscando desmistificar o uso de controle biológico e do manejo integrado de pragas, apresentando alternativas à extensiva utilização de agrotóxicos pela qual a região é conhecida. Buscaremos também apresentar aos alunos os resultados de nossas pesquisas sobre os efeitos carcinogênicos de pesticidas amplamente utilizados pela população local, para a conscientização e difusão desse conhecimento junto à comunidade.
Dentre os parasitoides que se espera coletar juntamente com os estudantes, destaca-se a espécie Brachymeria annulata (Fabricius), parasitoide de diversas pragas das lavouras citadas anteriormente. Essa espécie pode ser coletada em campo com certa facilidade ao longo de quase todo o ano tanto por metodologias ativas (varredura de vegetação) quanto passivas (armadilhas do tipo Malaise e Möerick). Por existirem espécies morfologicamente muito semelhantes à B. Annulata, sua correta identificação por não especialistas em taxonomia de Chalcididae se beneficia de técnicas moleculares como o DNA barcoding. De forma geral, essa dificuldade taxonômica se estende para toda a família Chalcididae.
As metodologias moleculares modernas nos permitem realizar estudos mais refinados sobre interações entre pragas de lavouras e seus inimigos naturais. Técnicas moleculares como DNA Barcoding e taxonomia integrativa vem sendo implementadas com sucesso no estudo de vespas parasitoides. Dada a complexidade morfológica e taxonômica de Chalcididae e a excelente performance da técnica de DNA Barcoding aplicada a esse táxon, a produção de uma lista de barcodes para as espécies de Chalcididae associadas às pragas de lavouras permitirá o reconhecimento preciso desses parasitoides, facilitando seu uso em programas de controle biológico e manejo integrado não só no Espírito Santo, mas em todo o mundo.
Ainda que as ferramentas de DNA Barcoding sejam extremamente úteis na correta identificação de espécie e na resolução de problemas taxonômicos básicos, ela é geralmente baseada em um único gene mitocondrial (Citocromo Oxidase I) e limita-se a essas funções. Uma vez que todos os processos biológicos conhecidos são direta ou indiretamente controlados pelo conteúdo genético, o amplo acesso aos genomas (conjunto de toda a informação hereditária de um organismo que está codificada em seu DNA como genes, regiões intergênicas, DNA mitocondrial e DNA plasmídico) permite compreender de forma muito mais clara o funcionamento dos organismos vivos bem como suas interações entre si e com o ambiente. Infelizmente as técnicas de sequenciamento e a capacidade computacional disponíveis até poucos anos atrás eram muito lentas e caras para permitir que grandes volumes de informação genética fossem disponibilizados para estudos de biologia básica e aplicada nos mais diversos níveis. Porém, novas técnicas de sequenciamento de DNA em larga escala, especialmente o Next Generation Sequencing, bem como os avanços na área de computação, tem trazido viabilidade temporal e financeira ao estudo dos genomas.
A aplicação de dados genômicos em estudos avançados de interação entre espécies têm permitido compreender questões extremamente complexas envolvendo tanto microorganismos como invertebrados e vertebrados. Com o genoma em mãos, é possível testar hipóteses sobre o surgimento e a evolução dos processos biológicos envolvidos nas interações entre organismos fisiologicamente dependentes, como é o caso das relações entre parasitoides e hospedeiros. A compreensão desses processos pode facilitar a aplicação de metodologias de controle de pragas utilizando parasitoides, aumentando sua eficácia e barateando seus custos de implementação. Ainda que já existam genomas de vespas de algumas famílias de Chalcidoidea publicados, não existe nenhum genoma em nível cromossômico publicado para a família Chalcididae, o que constitui uma barreira para estudos que busquem entender, por exemplo, os mecanismos fisiológicos envolvidos na sua interação com as importantes praga de lavouras que atacam. A montagem do primeiro genoma da família servirá como uma importante ferramenta para escolher com eficiência os genes-alvo mais adequados para testar hipóteses em taxonomia, filogenética e na evolução de processos biológicos envolvidos nas interações entre organismos fisiologicamente dependentes (como a relação entre parasitoides e hospedeiros). A compreensão desses processos pode potencializar a aplicação de estratégias de manejo integrado de pragas utilizando parasitoides, aumentando sua eficácia e reduzindo seus custos de implementação. A disponibilidade do genoma também ajudará a resolver impedimentos taxonômicos extremamente complexos dentro da família Chalcididae apontados por estudos baseados em caracteres morfológicos. Com base nos genomas conhecidos para outras famílias de Chalcidoidea, é esperado que o genoma de Chalcididae não seja maior que 400 milhões de bases, um genoma relativamente pequeno se comparado ao de vertebrados e operacionalmente viável para a duração e orçamento da presente proposta.
Desta forma, propomos iniciar uma linha de pesquisa focada na genética de vespas parasitoides inimigos naturais de pragas, inicialmente publicando o primeiro genoma em nível cromossômico para uma espécie de Chalcididae bem como uma biblioteca de DNA barcoding das espécies de Chalcididae associados às pragas de lavouras de importância econômica para o estado do Espírito Santo, fomentando uma nova era de estudos avançados sobre interação parasitoide-praga no estado e permitindo a segura e correta identificação de organismos úteis para programas de controle biológico e manejo integrado.

Starting date: 01/12/2022
Deadline (months): 24

Participants:

Role	Name
Collaborator *	RAQUEL SILVA DOS REIS
Collaborator *	BRUNO CANCIAN DE ARAUJO
Collaborator *	GLAUCIOMAR BUSS
Coordinator *	IURI DRUMOND LOURO (M/D)
Student Doctorate *	BRUNA CORTAT SIMONELI

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