Behavior and development of Tetranychus ludeni Zacher, 1913 (Acari: Tetranychidae) and physiological stress in genetically modified cotton expressing Cry1F and Cry1Ac proteins / Comportamento e desenvolvimento de Tetranychus ludeni Zacher, 1913 (Acari: Tetranychidae) e estresse fisiológico em algodoeiro geneticamente modificado expressando as proteínas Cry1F e Cry1Ac

Genetically modified plants are one of the tactics used in integrated pest management - IPM. There is great concern about the impact of these plants on non-target organisms. On the other hand, there is little information in the literature on the effects of transgenics (Bacillus thuringiensis) Bt on populations of phytophagous mites, and the physiological responses that this attack promotes on plants. The objective of this work was to evaluate the biology of the T. ludeni mite in Bt cotton, expressing the Cry1F and Cry1Ac proteins. To evaluate the behavior of food and oviposition preference of the T. ludeni with Bt cotton and isohybrid. Verify if the physiological stress caused by T. ludeni's attack is differentiated in Bt cotton. The mites were reared in Bt cotton and isohybrid, in a total of 40 replicates in the completely randomized design and the biological cycle was evaluated. The food preference and oviposition analysis were done with 10 replicates, with choice. The physiological stress was evaluated through chlorophyll fluorescence, under greenhouse conditions. The data of the T. ludeni biology were analyzed by Student's t-test, for food and oviposition preference the chi-square test was performed. Regression models were fitted for the fluorescence parameters. The model identity test was used to evaluate the differences between Bt and isohybrid treatments. Cry1F and Cry1Ac proteins have not affected the biology of T. ludeni. The photosynthetic parameters in Bt cotton plants were less influenced by T. ludeni infestation.

O uso de plantas geneticamente modificadas é uma das táticas utilizadas no manejo integrado de pragas - MIP. Observa-se grande preocupação com o impacto dessas plantas sobre organismos não alvos. Por outro lado, existe pouca informação na literatura sobre efeitos dos transgênicos (Bacillus thuringiensis) Bt em populações de ácaros fitófagos, e as respostas fisiológicas que esse ataque promove nas plantas. Objetivou-se com esse trabalho avaliar a biologia do ácaro T. ludeni em algodoeiro Bt, expressando as proteínas Cry1F e Cry1Ac. Avaliar se há comportamento de preferência alimentar e postura de T. ludeni em relação ao algodoeiro Bt e seu iso-híbrido. E verificar se o estresse fisiológico causado pelo ataque de T. ludeni é diferenciado em algodoeiro Bt. Os ácaros foram criados em algodoeiro Bt e iso-híbrido, em um total de 40 repetições no delineamento inteiramente casualizado, onde foi avaliado o ciclo biológico. A análise de preferência alimentar e de posturas foi feita com 10 repetições, com escolha. O estresse fisiológico foi avaliando através da fluorescência da clorofila, em casa de vegetação. Os dados da biologia de T. ludeni foram analisados pelo teste t Student, para preferência alimentar e postura foi realizado o teste qui-quadrado. Para os parâmetros da fluorescência, foram ajustados modelos de regressão. Para testar as diferenças entre Bt e iso-híbrido foi utilizado o teste de identidade de modelos. As proteínas Cry1F e Cry1Ac não afetaram a biologia de T. ludeni. Os parâmetros fotossintéticos em plantas de algodoeiro Bt foram menos influenciados pela infestação de T. ludeni.

Chromatographic determination of shikimate for identification of conventional soybean and glyphosate resistant soybean / Determinação cromatográfica de shikimato para identificação de soja convencional e soja resistente ao glifosato

A sensitive and reliable process was established using high-performance liquid chromatography (HPLC) to distinguish conventional varieties of glyphosate-resistant genetically modified crops via shikimate detection in soybean (Glycine max L. Merril) seeds. Glyphosate has a well-defined mechanism of action. It is the only herbicide that specifically inhibits 5-enolpiruvilshikimate-3-phosphate synthase (EPSPS E.C. 2.5.1.19), which catalyzes the condensation of shikimate with phosphoenolpyruvate. This study is based on the concept that shikimate significantly accumulates in soybean plant tissues after EPSPS inhibition by glyphosate. In plants not subjected to glyphosate, shikimate is not easily detected because it quickly metabolizes into shikimate 3-phosphate and subsequently into 5-enolpiruvilshikimate 3-phosphate through the action of EPSPS. Conversely, in non-genetically modified plants subjected to glyphosate, shikimate metabolism is impaired, resulting in its accumulation. This metabolite can be detected in extremely low quantities (in the microgram range), through HPLC. In this study, six different contrasts were analyzed, each being formed by a transgenic cultivation and its parental strain, subject or not subject to the treatment of soaking with a 0.6% glyphosate solution. Chromatographic analyses indicated shikimate accumulation only in conventional cultivars with seeds previously soaked in a 0.6% glyphosate solution. Thus, this shikimate detection method can be used as a rapid and accurate means to distinguish soybeans with glyphosate-resistant qualities.

Este estudo estabelece um processo, sensível e confiável, com aplicação de cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) para distinguir variedades de soja convencionais de geneticamente modificadas, resistentes ao glifosato, por detecção de chiquimato nas sementes. O mecanismo de ação doglifosato é bem definido. É o único herbicida que inibe especificamente a enzima 5-enolpiruvilchiquimato-3-fosfato sintase (EPSPS, E.C. 2.5.1.19), que catalisa a condensação do chiquimato com fosfoenolpiruvato. O trabalho está baseado na concepção do chiquimato se acumular significativamente nos tecidos vegetais de soja convencional, após a inibição da EPSP sintase pelo glifosato. Em plantas não submetidas ao glifosato, o chiquimato não é facilmente detectado, pois rapidamente é metabolizado a chiquimato 3-fosfato e, a seguir, em 5-enolpiruvilchiquimato 3-fosfato, pela ação da EPSPS. Por outro lado, em plantas não geneticamente modificadas submetidas ao glifosato, a metabolização do chiquimato é prejudicada, resultando em seu acúmulo. Este metabólito pode ser detectado em quantidades extremamente baixas (na faixa de µg), por HPLC. Neste trabalho foram analisados seis contrastes diferentes, sendo cada contraste formado por uma cultivar transgênica e sua respectiva cultivar parental convencional, submetidas ou não a embebição com solução de glifosato 0,6%. As análises cromatográficas indicaram o acúmulo de chiquimato apenas em cultivares convencionais, nas quais as sementes foram previamente embebidas em solução de glifosato 0,6%. Os resultados demonstraram que adetecção de chiquimato pode ser utilizada como um método rápido e preciso na diferenciação de soja resistente ao glifosato de soja convencional.

Behavior and development of Tetranychus ludeni Zacher, 1913 (Acari: Tetranychidae) and physiological stress in genetically modified cotton expressing Cry1F and Cry1Ac proteins

Abstract Genetically modified plants are one of the tactics used in integrated pest management - IPM. There is great concern about the impact of these plants on non-target organisms. On the other hand, there is little information in the literature on the effects of transgenics (Bacillus thuringiensis) Bt on populations of phytophagous mites, and the physiological responses that this attack promotes on plants. The objective of this work was to evaluate the biology of the T. ludeni mite in Bt cotton, expressing the Cry1F and Cry1Ac proteins. To evaluate the behavior of food and oviposition preference of the T. ludeni with Bt cotton and isohybrid. Verify if the physiological stress caused by T. ludenis attack is differentiated in Bt cotton. The mites were reared in Bt cotton and isohybrid, in a total of 40 replicates in the completely randomized design and the biological cycle was evaluated. The food preference and oviposition analysis were done with 10 replicates, with choice. The physiological stress was evaluated through chlorophyll fluorescence, under greenhouse conditions. The data of the T. ludeni biology were analyzed by Student's t-test, for food and oviposition preference the chi-square test was performed. Regression models were fitted for the fluorescence parameters. The model identity test was used to evaluate the differences between Bt and isohybrid treatments. Cry1F and Cry1Ac proteins have not affected the biology of T. ludeni. The photosynthetic parameters in Bt cotton plants were less influenced by T. ludeni infestation.

Resumo O uso de plantas geneticamente modificadas é uma das táticas utilizadas no manejo integrado de pragas - MIP. Observa-se grande preocupação com o impacto dessas plantas sobre organismos não alvos. Por outro lado, existe pouca informação na literatura sobre efeitos dos transgênicos (Bacillus thuringiensis) Bt em populações de ácaros fitófagos, e as respostas fisiológicas que esse ataque promove nas plantas. Objetivou-se com esse trabalho avaliar a biologia do ácaro T. ludeni em algodoeiro Bt, expressando as proteínas Cry1F e Cry1Ac. Avaliar se há comportamento de preferência alimentar e postura de T. ludeni em relação ao algodoeiro Bt e seu iso-híbrido. E verificar se o estresse fisiológico causado pelo ataque de T. ludeni é diferenciado em algodoeiro Bt. Os ácaros foram criados em algodoeiro Bt e iso-híbrido, em um total de 40 repetições no delineamento inteiramente casualizado, onde foi avaliado o ciclo biológico. A análise de preferência alimentar e de posturas foi feita com 10 repetições, com escolha. O estresse fisiológico foi avaliando através da fluorescência da clorofila, em casa de vegetação. Os dados da biologia de T. ludeni foram analisados pelo teste t Student, para preferência alimentar e postura foi realizado o teste qui-quadrado. Para os parâmetros da fluorescência, foram ajustados modelos de regressão. Para testar as diferenças entre Bt e iso-híbrido foi utilizado o teste de identidade de modelos. As proteínas Cry1F e Cry1Ac não afetaram a biologia de T. ludeni. Os parâmetros fotossintéticos em plantas de algodoeiro Bt foram menos influenciados pela infestação de T. ludeni.

Damage caused by Dichelops melacanthus (Heteroptera: pentatomidae) in conventional and transgenic corn hybrids / Danos ocasionados por Dichelops melacanthus (Heteroptera: pentatomidae) em híbridos convencionais e transgênicos de milho

This study evaluated the symptoms of attack by the green belly stink bug, Dichelops melacanthus (Dallas, 1851), in conventional and transgenic commercial corn (Zea mays) hybrids, the seeds of which were either treated using the insecticide thiamethoxam or without chemical treatment. The experiment was conducted during the 2010/2011 crop season in Pindorama, São Paulo State, Brazil. The percentage of plants with symptoms or injuries was recorded by visually evaluating the degree or intensity of attack symptoms. The height of the plants was also recorded on a weekly basis, until the plants were 40 DAE. We also measured yield compounds, such as the number of rows of grain/spikes, spike weight (with and without straw), and grain weight. The seeds of hybrids that had previously been treated with thiamethoxam showed lower percentage of the number of plants that were attacked. Further, the grain weight of the plants increased 29.5% more than that of plants from untreated seeds. It was also found that transgenic hybrids exhibited lower height reduction in 40 DAE plants than did conventional isolines. Visual inspection is effective in assessing the degree of injury caused by attacks to the developing plants.

Este trabalho teve como objetivos avaliar os sintomas de ataque de D. melacanthus e seus respectivos danos, ocasionados em diferentes híbridos comerciais convencionais e transgênicos, submetidos ou não ao tratamento químico de sementes. O experimento foi realizado no ano agrícola de 2010/2011, em área experimental da APTA, Polo Regional Centro Norte, localizado em Pindorama, SP. Os parâmetros avaliados foram a porcentagem de plantas com sintomas ou injúrias de ataque, avaliando-se o grau ou intensidade de sintomas de ataque nas plantas, através de uma escala visual de notas de danos. A altura das plantas foi avaliada semanalmente até os 40 dias de idade das plantas (DAE). Avaliou-se as características de produtividade como o número de fileiras de grãos/espiga, peso (g) de espiga com e sem palha, e peso de grãos (g). Verificou-se que híbridos cujas sementes foram tratadas previamente com inseticida sistêmico thiametoxam, apresentaram menor porcentagem de plantas atacadas, maior desenvolvimento e aumento de 29,5% no peso de grãos em comparação às plantas oriundas de sementes não tratadas. Verificou-se também que os híbridos transgênicos apresentaram menor redução da altura aos 40 DAE, do que as suas isolinhas convencionais. A escala visual de notas foi eficiente para avaliar o grau de sintomas ou injúrias causadas pelo ataque da praga às plantas em desenvolvimento.

Comparison of different methods for exogenous DNA uptake by bovine spermatozoa / Comparação de diferentes métodos de incorporação de DNA exógeno pelo espermatozoide bovino

Although genetic manipulation of farm animals is of great interest for animal production and the pharmaceutical industry, its efficiency remains far from satisfactory. Pronuclear injection, which is the most widely used technique for such modification, mainly in mice, remains limited for this species. Some alternatives have been developed such as sperm mediated gene transfer, in which the spermatozoa are used as vectors for DNA delivery during in vitro fertilization. Mature sperm cells are able to spontaneously bind exogenous DNA molecules which may be internalized into sperm nuclei. Given the potential of sperm mediated gene transfer for livestock animals transgenesis, the aim of this study was to evaluate four methods of DNA uptake for sperm mediated gene transfer in bovine: incubation with DNA, plasma membrane alteration induced by calcium ionophore followed by incubation with DNA, electroporation and lipofection. Spermatozoa not exposed to exogenous DNA were used as control group. Cleavage, blastocyst and hatching rates were recorded at 72 hours post insemination (hpi), days 9 and 12 of embryo culture, respectively. Exogenous DNA-positive embryos were evaluated by PCR. No effect of treatment was observed on cleavage, blastocyst and hatching rates. In addition, percentage of DNA positive blastocysts did not differ among experimental groups. In spite of the low number of positive embryos, our results show that all treatments presented similar efficiencies for DNA delivery during in vitro fertilization. In conclusion, although the development rates were similar and constant in all groups, other factors such as exogenous DNA sequence, size and concentration should be considered to improve sperm mediated gene transfer.

Apesar da manipulação genética de animais domésticos ser de grande interesse para a produção animal e para a indústria farmacêutica, a sua eficiência ainda é insatisfatória. A injeção pronuclear, a técnica mais utilizada para tal propósito, principalmente em camundongos, ainda apresenta limitações para esta espécie. Algumas alternativas têm sido desenvolvidas como o uso de espermatozoides como vetores para transferência gênica, na qual a célula espermática tem habilidade espontânea de se ligar à molécula de DNA e internalizá-la. Dado o potencial da transferência gênica mediada por espermatozoide para animais domésticos transgênicos, o objetivo do presente trabalho foi a avaliação de quatro métodos de incorporação de DNA para a transferência gênica mediada por espermatozoides na espécie bovina: incubação com DNA, alteração da membrana plasmática induzida por cálcio ionóforo seguida por incubação com o DNA exógeno, eletroporação e lipofecção. Espermatozoides não expostos ao DNA exógeno foram usados como grupo controle. Os índices de clivagem, blastocisto e eclosão foram avaliados, respectivamente, as 72 horas após a inseminação dos oócitos, bem como, aos 9 e 12 dias de cultivo embrionário. Os embriões positivos para o DNA exógeno foram avaliados por PCR. Nenhum efeito de tratamento foi observado nos índices de clivagem, blastocisto e eclosão. Além disso, a porcentagem de blastocistos positivos para o DNA exógeno não diferiu entre os grupos experimentais. Apesar do baixo número de embriões positivos para DNA exógeno, os resultados obtidos mostram que todos os tratamentos apresentaram eficiências similares. A conclusão obtida foi que, apesar de os índices de desenvolvimento embrionário terem sido similares e constante em todos os grupos experimentais, outros fatores como a sequência, o tamanho e a concentração do DNA exógeno devem ser avaliados para melhorar a transferência gênica mediada por espermatozoides.

Behavior of transgenic maize hybrids and their conventional isogenic counterparts in relation to infestation of spodoptera frugiperda (J. E. Smith, 1727) (lepidoptera: noctuidae) at two locations and sowing dates / Comportamento de híbridos de milho transgênicos e respectivos híbridos isogênicos convencionais em relação à infestação de Spodoptera Frugiperda (j. E. Smith,1727) (Lepidoptera: Noctuidae) em duas localidades e épocas de semeadura

The fall armyworm Spodoptera frugiperda is one of the most important pests of maize. Various studies are conducted for their management, integrating chemical and biological control tactics as well as resistant plants. In order to offer alternatives for an efficient management of this pest with minimal use of pesticides, the technology of genetically modified plants resistant to insects has been widely studied. The aim of the present study was to evaluate the natural infestation of larvae of S. frugiperda and their injuries under field conditions in transgenic maize hybrids compared to their conventional isogenic counterparts at two sowing dates and two regions. The hybrids were planted in the "off season" of 2010 in Jaboticabal, SP, Brazil, and the summer of 2010/2011 in Jaboticabal, and Pindorama, SP, in a randomized block with seven treatments (hybrids) and four replications. Different levels of infestation of larvae occurred throughout the phenological development of plants in conventional and genetically modified hybrids with significant differences between the two groups in most evaluations. The hybrid 2B710HX was the least infested with caterpillars and had the least damaged leaf area. It follows that the Cry1F toxin was the most effective in protecting the plant in relation to other toxic proteins expressed by the other Bt hybrids against infestation and damage promoted.

A lagarta-do-cartucho, Spodoptera frugiperda, é uma das mais importantes pragas do milho. Vários estudos são realizados para o seu manejo, integrando táticas de controle químico, biológico ou através de plantas resistentes. No intuito de oferecer alternativas a um manejo eficiente dessa praga com a mínima utilização de agrotóxicos, a tecnologia das plantas geneticamente modificadas resistentes a insetos tem sido objeto de muitos estudos. Neste trabalho, o objetivo foi avaliar a infestação natural de lagartas de S. frugiperda e respectivas injúrias em condições de campo, em híbridos transgênicos de milho comparados aos seus isogenes convencionais, em duas épocas de semeadura e em duas regiões. Os híbridos foram semeados na "safrinha" de 2010 em Jaboticabal, SP, e no verão em 2010/2011, em Jaboticabal, e Pindorama, SP, em delineamento de blocos ao acaso, com sete tratamentos (híbridos) e quatro repetições. Diferentes níveis de infestação de lagartas ocorreram durante todo o desenvolvimento fenológico das plantas nos híbridos convencionais e nos híbridos geneticamente modificados, com significativas diferenças entre os dois grupos na maioria das avaliações. O híbrido 2B710HX foi o menos infestado com lagartas e o com menor área foliar danificada, o que se conclui que a toxina Cry1F foi a mais efetiva na proteção da planta em relação às demais proteínas.

Transgenic mosquitoes for malaria control: progresses and challenges / Mosquitos transgênicos para o controle da malária: progressos e desafios

Malaria kills millions of people every year and the current strategies to control the disease, such as insecticides and drugs have not been completely efficient. Because of that, novel means to fight against malaria are of utmost importance. Advances in the study of the mosquito vector and its interactions with the malaria parasite made scientists think that it is possible to genetically manipulate the mosquitoes to make them inefficient vectors. Here we review the advances on the introduction of foreign genes into the mosquito germ line, the characterization of tissue-specific promoters, the identification of gene products that block development of the parasite in the mosquito, and we discuss the recent generation of transgenic mosquitoes impaired for malaria transmission. While much progress has been made, many years of research are still needed before transgenic mosquitoes can be used in the field.

A malária mata milhões de pessoas a cada ano e as estratégias atuais de controle da doença, como inseticidas e drogas não têm sido tão eficientes. Por este motivo, novos meios para o combate à malária são de extrema importância. Avanços no estudo do mosquito vetor e sua interação com o parasito da malária fizeram os cientistas pensarem que é possível a manipulação genética dos mosquitos para torná-los vetores ineficientes. Neste artigo, revisamos os avanços na introdução de genes exógenos na linhagem germinativa de mosquitos, a caracterização de promotores específicos de certos tecidos, a identificação de produtos gênicos que bloqueiam o parasita no mosquito, bem como discutimos a recente geração de mosquitos transgênicos, menos eficientes na transmissão de malária. Enquanto muitos progressos foram obtidos, muitos anos de pesquisa são ainda necessários para que mosquitos transgênicos possam ser utilizados na natureza.