Resistance risk assessment of Helicoverpa armigera (Lepidoptera: Noctuidae) to Cry1ac protein expressed on MON87701 × MON89788 soybean in Brazil

A evolução da resistência de insetos a culturas que expressam proteínas derivadas de Bacillus thuringiensis (Bt) é o maior desafio para a manutenção dessa biotecnologia em programas de manejo integrado de pragas. Diante do risco de evolução de resistência de Helicoverpa armigera (Hübner) à soja MON87701 × MON89788 foi realizada uma análise de risco levando em consideração o conjunto de fatores que influenciam no processo de seleção. Portanto, os objetivos do presente estudo foram a de caracterizar a suscetibidade à proteína Cry1Ac em populações de H. armigera e H. zea, caracterizar a eficácia da soja MON87701 × MON89788, bem como a adequação do produto ao conceito de alta dose para H. armigera e H. zea, avaliar a frequência dos alelos que conferem resistência à proteína Cry1Ac em populações de H. armigera, identificar a preferência hospedeira de H. armigera e H. zea em diferentes culturas e paisagens agrícolas e avaliar os parâmetros biológicos e demográficos de H. armigera e H. zea em diferentes hospedeiros. A espécie H. zea foi aproximadamente 60 vezes mais tolerante à proteína Cry1Ac que H. armigera. Além disso, baixa variabilidade na suscetibilidade à Cry1Ac foi verificada em populações de H. armigera coletadas em diferentes regiões do Brasil, o que pode ser explicada pela recente introdução dessa espécie no continente americano. A soja MON87701 × MON89788 resultou em mortalidade completa de H. armigera durante todo o ciclo da cultura, enquanto que para H. zea não foi verificado 100% de mortalidade sob condições de laboratório em bioensaios de cinco dias de duração, apesar dos altos níveis de mortalidade encontrados. Uma baixa frequência (frequência estimada = 0,0011) de alelos que conferem resistência à soja MON87701 × MON89788 em populações de campo de H. armigera foi estimada pelo método de F2 screen. A avaliação da tabela de vida em laboratório demonstrou que H. armigera tem altos níveis de desenvolvimento e a reprodução nas principais culturas das regiões dos Cerrados, sendo a cultura do algodão a que resulta nos maiores valores de crescimento populacional e menor tempo entre gerações. Por outro lado, H. zea se mostrou menos polífaga, se estabelecendo até a fase adulta e gerando descendentes apenas em milho e milheto. A ocorrência das duas espécies no campo corrobora com as informações encontradas na tabela de vida, na qual H. armigera foi encontrada em grande parte as culturas da soja e algodão, e em menor frequência à cultura do milho, enquanto que H. zea apresentou comportamento funcionalmente monófago no campo, associada apenas à cultura do milho. Os parâmetros toxicológicos da soja MON87701 × MON89788 associada à alta suscetibilidade de H. armigera à proteína Cry1Ac e à baixa frequência inicial de alelos que conferem resistência se adéquam aos preceitos da estratégia de alta dose/refúgio. A manutenção das áreas de refúgio com plantas não-Bt, de acordo com as recomendações, é essencial para retardar o processo de seleção de resistência de populações de H. armigera à soja MON87701 × MON89788 no Brasil.Insect resistance to crops expressing proteins derived from Bacillus thuringiensis proteins (Bt) impose the biggest challenge to maintaining the value of this biotechnology in integrated pest management programs. To support a resistance to Helicoverpa armigera (Hübner) to soybean MON87701 × MON89788 was carried out a risk analysis taking into account all factors that influence the selection process. Therefore, the objectives of this study were to characterize the suscetibidade the Cry1Ac protein in H. armigera populations and H. zea, characterize the effectiveness of soybean MON 87701 × MON 89788, as well as the suitability of the product to the concept of high dose H. armigera and H. zea, evaluate the frequency of alleles that confer resistance to Cry1Ac protein in H. armigera populations from different regions of agricultural production, understand the host preference of H. armigera and H. zea in different crops in and agricultural landscapes and evaluate the biological and demographic parameters of H. armigera and H. zea on different hosts. The species H. zea was approximately 60 times more tolerant to Cry1Ac protein than H. armigera. Low variability on susceptibility to Cry1Ac was found among field H. armigera populations, what can be explained by the recent introduction of this species into America. MON 87701 × MON 89788 soybean resulted in complete mortality of H. armigera throughout the crop cycle, while incomplete mortality was found for H. zea using leaf disc bioassays, although high levels of mortality were found. A low resistance allele frequency (estimated frequency = 0.0011) to MON 87701 × MON 89788 soybean was estimated by using the F2 screen methodology. The assessment of the Life Table parameters in laboratory demonstrated the main row crops such as cotton, soybean and maize are suitable for the development and reproduction of H. armigera, wherein cotton resulted in higher values of population growth parameter and shorter times between generations. Conversely, H. zea was less polyphagous in which only corn and millet were suitable hosts. Field occurrence of both species was consistent with laboratory studies. H. amigera was mostly found in soybean and cotton, and rarely on corn, while H. zea was found mainly on maize. Overall, toxicological aspects of MON87701 × MON89788 soybean associated with high susceptibility of H. armigera to Cry1Ac protein and low initial resistance allele frequency fit properly to the highdose/ refuge strategy to delay resistance evolution. Therefore, maintenance of compliance with the refuge recommendation is essential to delay the evolution of resistance in H. armigera to MON87701 × MON89788 soybean in Brazil