Phenotypic plasticity in adults of Anticarsia gemmatalis exposed to sub-doses of Bt-based bioinsecticide / Plasticidade fenotípica morfométrica em adultos de Anticarsia gemmatalis Hübner, 1818 expostos a subdoses de Bacillus thuringiensis Berliner, 1911

Anticarsia gemmatalis Hünber, 1818 is one of the main defoliating species in the soybean crop. Bacillus thuringiensis Berliner, 1915, is a bacterium used in the biological control of this pest species. Resistant populations and their sublethal effects caused by the use of the bacteria have already been reported; however, there are no studies on phenotypic plasticity in adulthood exposed to Bt-based bioinsecticide sub-doses. This study aimed to evaluate the morphometry of A. gemmatalis adults under laboratory conditions submitted to the Bt-based bioinsecticide Dipel® over the three generations. The body segments mensuread were width, length, and area of the anterior and posterior wings, the weight of the integument, chest, abdomen, wings, and the whole adult of males and females. Among the treatments, LC5 in the first generation and LC10 in the second generation were those with lower thresholds in relation to the weight of the chest and abdomen, considering the proportions of the body smaller than the females. The female's weight adulthood was reduced by 10% about males, and, only in the first generation. Males have larger body size and more pronounced phenotypic plasticity than females. Here, we demonstrate the first study assessing the phenotypic plasticity of A. gemmatalis adults.

Anticarsia gemmatalis Hünber, 1818 é uma das principais espécies desfolhadoras da cultura da soja. Bacillus thuringiensis Berliner, 1915, é uma bactéria utilizada no controle biológico dessa espécie de praga. Populações resistentes e seus efeitos subletais causados pelo uso da bactéria já foram relatados, no entanto, não há estudos sobre a plasticidade fenotípica na idade adulta exposta a subdoses de bioinseticida à base de Bt. Este trabalho teve como objetivo avaliar a morfometria de adultos de A. gemmatalis em condições de laboratório submetidos ao bioinseticida Dipel® ao longo de três gerações. Os segmentos corporais mensuráveis eram largura, comprimento e área das asas anterior e posterior, o peso do tegumento, tórax, abdômen, asas e todo o adulto de machos e fêmeas. Dentre os tratamentos, CL5 na primeira geração e CL10 na segunda geração foram aqueles com limiares mais baixos em relação ao peso do tórax e abdômen, considerando as proporções do corpo menores que as do sexo feminino. O peso da fêmea na idade adulta foi reduzido em 10% em relação aos machos e, apenas na primeira geração. Os machos têm tamanho corporal maior e plasticidade fenotípica mais pronunciada do que as fêmeas. Este estudo demonstra o primeiro estudo avaliando a plasticidade fenotípica de adultos de A. gemmatalis.

Phenotypic plasticity in adults of Anticarsia gemmatalis exposed to sub-doses of Bt-based bioinsecticide

Abstract Anticarsia gemmatalis Hünber, 1818 is one of the main defoliating species in the soybean crop. Bacillus thuringiensis Berliner, 1915, is a bacterium used in the biological control of this pest species. Resistant populations and their sublethal effects caused by the use of the bacteria have already been reported; however, there are no studies on phenotypic plasticity in adulthood exposed to Bt-based bioinsecticide sub-doses. This study aimed to evaluate the morphometry of A. gemmatalis adults under laboratory conditions submitted to the Bt-based bioinsecticide Dipel® over the three generations. The body segments mensuread were width, length, and area of the anterior and posterior wings, the weight of the integument, chest, abdomen, wings, and the whole adult of males and females. Among the treatments, LC5 in the first generation and LC10 in the second generation were those with lower thresholds in relation to the weight of the chest and abdomen, considering the proportions of the body smaller than the females. The females weight adulthood was reduced by 10% about males, and, only in the first generation. Males have larger body size and more pronounced phenotypic plasticity than females. Here, we demonstrate the first study assessing the phenotypic plasticity of A. gemmatalis adults.

Resumo Anticarsia gemmatalis Hünber, 1818 é uma das principais espécies desfolhadoras da cultura da soja. Bacillus thuringiensis Berliner, 1915, é uma bactéria utilizada no controle biológico dessa espécie de praga. Populações resistentes e seus efeitos subletais causados pelo uso da bactéria já foram relatados, no entanto, não há estudos sobre a plasticidade fenotípica na idade adulta exposta a subdoses de bioinseticida à base de Bt. Este trabalho teve como objetivo avaliar a morfometria de adultos de A. gemmatalis em condições de laboratório submetidos ao bioinseticida Dipel® ao longo de três gerações. Os segmentos corporais mensuráveis eram largura, comprimento e área das asas anterior e posterior, o peso do tegumento, tórax, abdômen, asas e todo o adulto de machos e fêmeas. Dentre os tratamentos, CL5 na primeira geração e CL10 na segunda geração foram aqueles com limiares mais baixos em relação ao peso do tórax e abdômen, considerando as proporções do corpo menores que as do sexo feminino. O peso da fêmea na idade adulta foi reduzido em 10% em relação aos machos e, apenas na primeira geração. Os machos têm tamanho corporal maior e plasticidade fenotípica mais pronunciada do que as fêmeas. Este estudo demonstra o primeiro estudo avaliando a plasticidade fenotípica de adultos de A. gemmatalis.

Impaired protamination and sperm DNA damage in a Nellore bull with high percentages of morphological sperm defects in comparison to normospermic bulls / Deficiências de protaminação e danos de DNA no sêmen de um touro Nelore com elevada porcentagem de patologias espermáticas em comparação a touros normospérmicos

The routine semen evaluation assessing sperm concentration, motility and morphology, does not identify subtle defects in sperm chromatin architecture. Bulls appear to have stable chromatin, with low levels of DNA fragmentation. However, the nature of fragmentation and its impact on fertility remain unclear and there are no detailed reports characterizing the DNA organization and damage in this species. The intensive genetic selection, the use of artificial insemination and in vitro embryo production associated to the cryopreservation process can contribute to the chromatin damage and highlights the importance of sperm DNA integrity for the success of these technologies. Frozen-thawed semen samples from three ejaculates from a Nellore bull showed high levels of morphological sperm abnormalities (55.8±5.1%), and were selected for complementary tests. Damage of acrosomal (76.9±8.9%) and plasma membranes (75.7±9.3%) as well as sperm DNA strand breaks (13.8±9.5%) and protamination deficiency (3.7±0.6%) were significantly higher compared to the values measured in the semen of five Nellore bulls with normospermia (24.3±3.3%; 24.5±6.1%; 0.6±0.5%; 0.4±0.6% for acrosome, plasma membrane, DNA breaks and protamine deficiency, respectively) (P<0.05). Motility and percentage of spermatozoa with low mitochondrial potential showed no differences between groups. This study shows how routine semen analyses (in this case morphology) may point to the length and complexity of sperm cell damage emphasizing the importance of sperm function testing.(AU)

O exame de rotina de sêmen, o qual avalia a concentração de espermatozoides, a motilidade e a morfologia, pode não identificar defeitos sutis na arquitetura da cromatina de espermatozoides. Os touros parecem ter cromatina estável com baixos níveis de fragmentação do DNA. No entanto, a natureza da fragmentação e o seu impacto sobre a fertilidade ainda não estão claros e não há relatos que caracterizam a organização do DNA e os danos nessa espécie com mais detalhes. A seleção genética intensiva e o uso da inseminação artificial e da produção in vitro de embriões, além do processo de criopreservação, podem contribuir para o dano da cromatina, e sabe-se a importância da integridade do DNA espermático para o sucesso dessas tecnologias. Amostras de sêmen de três ejaculados de um touro Nelore com altos níveis de alterações morfológicas (55,8±5,1%) foram selecionadas para realização de exames complementares. Os danos de acrossoma (76,9±8,9%) e das membranas plasmáticas (75,7±9,3%), bem como quebras de fita de DNA de espermatozoides (13,8±9,5) e deficiência de protamina (3,7±0,6) foram significativamente maiores em comparação aos valores avaliados no sêmen de cinco touros Nelore com normospermia (24,3±3,3%; 24,5±6,1%; 0,6±0,5%; 0,4±0,6% para acrossoma, membrana plasmática, quebras de DNA e deficiência de protamina, respectivamente) (p<0,05). Motilidade e porcentagem de espermatozoides com baixo potencial mitocondrial não diferiram estatisticamente. Essas avaliações mostram que análises de sêmen de rotina (neste caso, morfologia) podem apontar para a extensão e a complexidade dos danos na célula espermática, o que indica que a deficiência de protamina e os danos no DNA podem ocorrer simultaneamente a defeitos morfológicos. Tal ocorrência enfatiza a importância das análises de sêmen clássicas e dos testes complementares.(AU)