Resistance of bmr energy sorghum hybrids to sugarcane borer and fall armyworm

Abstract The lower lignin content in plants species with energy potential results in easier cellulose breakdown, making glucose available for ethanol generation. However, higher lignin levels can increase resistance to insect attack. The objective of this work was to evaluate the susceptibility of a bmr-6 biomass sorghum (a mutant genotype with a lower concentration of lignin) to important pests of energy sorghum, Diatraea saccharalis and Spodoptera frugiperda. Experiments were performed in the laboratory and greenhouse to evaluate the development of these pests on the biomass sorghum bmr hybrids BR007, BR008, and TX635 and their respective conventional near-isogenic genotypes (without the bmr gene). The lignin content was higher in non-bmr hybrids, but the evaluated insect variables varied between treatments, not being consistent in just one hybrid or because it is bmr or not. The lowest survival of S. frugiperda was observed in the BR008 hybrid, both bmr and non-bmr. The S. frugiperda injury scores on plants in the greenhouse were high (>7) in all treatments. For D. saccharalis, there was no difference in larval survival in the laboratory, but in the greenhouse, the BR007 hybrid, both bmr and non-bmr, provided greater survival. Due the need to diversify the energy matrix and the fact that greater susceptibility of the bmr hybrids to either pests was not found in this study, these results hold promise for cultivation of these biomass sorghum hybrids for the production of biofuels.

Resumo O menor teor de lignina em espécies de plantas com potencial energético resulta na maior facilidade de quebra da celulose, disponibilizando glicose para geração de etanol. Porém, maiores teores de lignina representa um fator de resistência ao ataque de insetos. O objetivo deste trabalho foi avaliar como importantes pragas do sorgo energia, Diatraea saccharalis e Spodoptera frugiperda, se comportam quanto à alimentação e desempenho em sorgo bmr-6, um genótipo mutante com menor concentração de lignina. Foram realizados experimentos em laboratório e casa de vegetação, avaliando o desenvolvimento destas pragas nos híbridos de sorgo biomassa bmr 007, 008, TX635 e seus respectivos genótipos isogênicos convencionais (sem o gene bmr). O teor de lignina foi maior nos híbridos não bmr, mas nos parâmetros avaliados nos insetos, houve variação entre os tratamentos, não sendo consistente em apenas um híbrido e nem por ser ou não bmr. A menor sobrevivência de S. frugiperda foi verificada no híbrido BR008 tanto bmr quanto não bmr. As notas de injúria por S. frugiperda no sorgo em casa de vegetação foram altas (>7) em todos os tratamentos. Para D. saccharalis, não houve diferença significativa para a sobrevivência larval em laboratório, mas em casa de vegetação o híbrido BR007 tanto bmr quanto não bmr proporcionaram maior sobrevivência. Diante da necessidade de diversificar a matriz energética e o fato de que não foi comprovada neste estudo maior suscetibilidade dos híbridos bmr a ambas as pragas, estes resultados são promissores para o cultivo desses híbridos de sorgo biomassa para produção de biocombustíveis.

Resistance of bmr energy sorghum hybrids to sugarcane borer and fall armyworm / Resistência de híbridos de sorgo energia bmr à broca-da-cana-de-açúcar e lagarta-do-cartucho

Abstract The lower lignin content in plants species with energy potential results in easier cellulose breakdown, making glucose available for ethanol generation. However, higher lignin levels can increase resistance to insect attack. The objective of this work was to evaluate the susceptibility of a bmr-6 biomass sorghum (a mutant genotype with a lower concentration of lignin) to important pests of energy sorghum, Diatraea saccharalis and Spodoptera frugiperda. Experiments were performed in the laboratory and greenhouse to evaluate the development of these pests on the biomass sorghum bmr hybrids BR007, BR008, and TX635 and their respective conventional near-isogenic genotypes (without the bmr gene). The lignin content was higher in non-bmr hybrids, but the evaluated insect variables varied between treatments, not being consistent in just one hybrid or because it is bmr or not. The lowest survival of S. frugiperda was observed in the BR008 hybrid, both bmr and non-bmr. The S. frugiperda injury scores on plants in the greenhouse were high (>7) in all treatments. For D. saccharalis, there was no difference in larval survival in the laboratory, but in the greenhouse, the BR007 hybrid, both bmr and non-bmr, provided greater survival. Due the need to diversify the energy matrix and the fact that greater susceptibility of the bmr hybrids to either pests was not found in this study, these results hold promise for cultivation of these biomass sorghum hybrids for the production of biofuels.

Resumo O menor teor de lignina em espécies de plantas com potencial energético resulta na maior facilidade de quebra da celulose, disponibilizando glicose para geração de etanol. Porém, maiores teores de lignina representa um fator de resistência ao ataque de insetos. O objetivo deste trabalho foi avaliar como importantes pragas do sorgo energia, Diatraea saccharalis e Spodoptera frugiperda, se comportam quanto à alimentação e desempenho em sorgo bmr-6, um genótipo mutante com menor concentração de lignina. Foram realizados experimentos em laboratório e casa de vegetação, avaliando o desenvolvimento destas pragas nos híbridos de sorgo biomassa bmr 007, 008, TX635 e seus respectivos genótipos isogênicos convencionais (sem o gene bmr). O teor de lignina foi maior nos híbridos não bmr, mas nos parâmetros avaliados nos insetos, houve variação entre os tratamentos, não sendo consistente em apenas um híbrido e nem por ser ou não bmr. A menor sobrevivência de S. frugiperda foi verificada no híbrido BR008 tanto bmr quanto não bmr. As notas de injúria por S. frugiperda no sorgo em casa de vegetação foram altas (>7) em todos os tratamentos. Para D. saccharalis, não houve diferença significativa para a sobrevivência larval em laboratório, mas em casa de vegetação o híbrido BR007 tanto bmr quanto não bmr proporcionaram maior sobrevivência. Diante da necessidade de diversificar a matriz energética e o fato de que não foi comprovada neste estudo maior suscetibilidade dos híbridos bmr a ambas as pragas, estes resultados são promissores para o cultivo desses híbridos de sorgo biomassa para produção de biocombustíveis.

Efficiency of biological control for fall armyworm resistant to the protein Cry1F / Eficiência do controle biológico da lagarta-do-cartucho resistente à proteína Cry1F

Abstract Understanding the ecological and toxicological relationship between genetically modified cultivars (GM) and biological control agents is of great importance for discussions related to the compatability of GM cultivars and integrated management strategies for pest resistance. The present study evaluated the search behavior and predatory capacity of Orius insidiosus (Say) (Hemiptera: Anthocoridae) and Doru luteipes (Scudder) (Dermaptera: Forficulidae) on eggs and caterpillars of Spodoptera frugiperda (J. E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) resistant or not to the protein Cry1F expressed in Bt corn. To determine the search time, a stopwatch was run until the capture of the first prey, predation capacity was evaluated by counting the prey remaining after 24 hours of infestation. The injuries of S. frugiperda in genetically modified and conventional corn in the presence and absence of predators was also evaluated. The predators were not able to distinguish between resistant and susceptible prey (eggs or caterpillars), given the predatory behaviour observed. There was no difference in searching time or predatory capacity between the predators for eggs and caterpillars of either resistant or susceptible S. frugiperda. In the presence of predators, the injury scores for resistant S. frugiperda on the Bt corn plants were lower. It was concluded that O. insidiosus and D. luteipes did not notice the presence of the protein Cry1F in the prey S. frugiperda, which may facilitate the combined use of GM corn and biological control in integrated management programs and for management of pest resistance.

Resumo O entendimento de relações ecológicas e toxicológicas envolvendo culturas geneticamente modificadas (GM) e agentes de controle biológico é de grande importância para discussões relativas à compatibilidade de culturas GM com estratégias de manejo integrado e manejo de resistência de pragas. Este trabalho avaliou o comportamento de busca e a capacidade predatória de Orius insidiosus (Say) (Hemiptera: Anthocoridae) e Doru luteipes (Scudder) (Dermaptera: Forficulidae) sobre ovos e lagartas de Spodoptera frugiperda (J. E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) resistente ou não à proteína Cry1F expressa em milho Bt. Para determinar o tempo de busca foi utilizado um cronômetro que foi disparado até a captura da primeira presa; a capacidade de predação foi avaliada através da contagem das presas remanescentes 24 h após infestação. Também foram avaliadas as injúrias de S. frugiperda em milho transgênico e milho convencional na presença ou ausência dos predadores. Os predadores não foram capazes de distinguir entre presas (ovos ou lagartas) resistentes e suscetíveis, considerando os comportamentos predatórios avaliados. Não houve diferença no tempo de busca e capacidade predatória sobre ovos e lagartas de S. frugiperda resistente ou suscetível entre os predadores. Na presença dos predadores, as notas de injúria de S. frugiperda resistente nas plantas de milho Bt foram menores. Conclui-se que O. insidiosus e D. luteipes não percebem a presença da proteína Cry1F na presa S. frugiperda, o que pode contribuir para o uso integrado de milho GM e controle biológico em programas de manejo integrado e manejo de resistência de pragas.

Efficiency of biological control for fall armyworm resistant to the protein Cry1F

Abstract Understanding the ecological and toxicological relationship between genetically modified cultivars (GM) and biological control agents is of great importance for discussions related to the compatability of GM cultivars and integrated management strategies for pest resistance. The present study evaluated the search behavior and predatory capacity of Orius insidiosus (Say) (Hemiptera: Anthocoridae) and Doru luteipes (Scudder) (Dermaptera: Forficulidae) on eggs and caterpillars of Spodoptera frugiperda (J. E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) resistant or not to the protein Cry1F expressed in Bt corn. To determine the search time, a stopwatch was run until the capture of the first prey, predation capacity was evaluated by counting the prey remaining after 24 hours of infestation. The injuries of S. frugiperda in genetically modified and conventional corn in the presence and absence of predators was also evaluated. The predators were not able to distinguish between resistant and susceptible prey (eggs or caterpillars), given the predatory behaviour observed. There was no difference in searching time or predatory capacity between the predators for eggs and caterpillars of either resistant or susceptible S. frugiperda. In the presence of predators, the injury scores for resistant S. frugiperda on the Bt corn plants were lower. It was concluded that O. insidiosus and D. luteipes did not notice the presence of the protein Cry1F in the prey S. frugiperda, which may facilitate the combined use of GM corn and biological control in integrated management programs and for management of pest resistance.

Resumo O entendimento de relações ecológicas e toxicológicas envolvendo culturas geneticamente modificadas (GM) e agentes de controle biológico é de grande importância para discussões relativas à compatibilidade de culturas GM com estratégias de manejo integrado e manejo de resistência de pragas. Este trabalho avaliou o comportamento de busca e a capacidade predatória de Orius insidiosus (Say) (Hemiptera: Anthocoridae) e Doru luteipes (Scudder) (Dermaptera: Forficulidae) sobre ovos e lagartas de Spodoptera frugiperda (J. E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) resistente ou não à proteína Cry1F expressa em milho Bt. Para determinar o tempo de busca foi utilizado um cronômetro que foi disparado até a captura da primeira presa; a capacidade de predação foi avaliada através da contagem das presas remanescentes 24 h após infestação. Também foram avaliadas as injúrias de S. frugiperda em milho transgênico e milho convencional na presença ou ausência dos predadores. Os predadores não foram capazes de distinguir entre presas (ovos ou lagartas) resistentes e suscetíveis, considerando os comportamentos predatórios avaliados. Não houve diferença no tempo de busca e capacidade predatória sobre ovos e lagartas de S. frugiperda resistente ou suscetível entre os predadores. Na presença dos predadores, as notas de injúria de S. frugiperda resistente nas plantas de milho Bt foram menores. Conclui-se que O. insidiosus e D. luteipes não percebem a presença da proteína Cry1F na presa S. frugiperda, o que pode contribuir para o uso integrado de milho GM e controle biológico em programas de manejo integrado e manejo de resistência de pragas.