Phosphine resistance: magnitude, mechanism and adaptative cost

A resistência a inseticidas fumigantes em insetos-praga de grãos armazenados tem sido freqüentemente registrada e, atualmente, tem se tornado um dos grandes obstáculos aos programas de controle envolvendo o uso de produtos químicos. Com isso, objetivou-se neste estudo detectar populações de Tribolium castaneum, Rhyzopertha dominica e Oryzaephilus surinamensis resistentes à fosfina, além de aferir a existência de desvantagens adaptativas destas, na ausência da fosfina, correlacionando-se produção de CO2, massa corpórea e taxa instantânea de crescimento populacional (ri), com os níveis de resistência observados nas diferentes populações das três espécies em estudo. Foram utilizadas 12 populações distintas de T. castaneum, 10 de R. dominica e oito populações de O. surinamensis, coletadas nos Estados de Goiás, Mato Grosso, Minas Gerais e São Paulo. Os bioensaios para detecção de resistência foram conduzidos conforme método-padrão, recomendado pela Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO), que é baseado na exposição de 50 insetos adultos, em quatro repetições, por um período de 20 horas à concentração discriminante (CD) do gás fumigante. Posteriormente, foram conduzidos bioensaios de concentração-resposta gerando, assim, as curvas de concentração-mortalidade que foram utilizados para estimar as CL50 e CL95 das populações das três espécies. As CL50, por sua vez, foram utilizadas para discriminar a população padrão de suscetibilidade de cada espécie e o nível de resistência das demais populações. A mensuração da massa corpórea, produção de CO2 e taxa instantânea de crescimento (ri) de cada população, das três espécies avaliadas, foram correlacionados à razão de resistência para CL50. A razão de resistência para CL50 em T. castaneum variou de 1,0 a 186,2 vezes, enquanto em R. dominica foi de 2,0 a 71,0 vezes e em O. surinamensis observou-se a menor variação, de 1,9 a 32,2 vezes. Os resultados obtidos nos bioensaios de detecção de resistência indicaram 10 populações de T. castaneum, nove de R. dominica e sete de O. surinamensis resistentes a fosfina. A relação entre massa corpórea e produção de CO2 foi significativa, indicando aumento na produção de CO2 com o incremento da massa corpórea dos indivíduos, nas três espécies avaliadas. O mesmo efeito é observado na interação entre taxa instantânea de crescimento populacional (ri) e a massa corpórea. As populações com menor produção de CO2 apresentaram maior razão de resistência (RR) para CL50, para as três espécies avaliadas, fato que está relacionado ao mecanismo de resistência dos insetos à fosfina. As populações com maiores valores médios de ri apresentaram menor razão de resistência (RR) para CL50, nas três espécies avaliadas. Este resultado indica pior desempenho reprodutivo das populações resistentes, em relação às populações suscetíveis na ausência do fumigante. Portanto, estratégias de manejo da resistência que são baseadas na interrupção da fumigação com fosfina, por determinado tempo visando o restabelecimento da suscetibilidade e eventual reintrodução do fumigante apresentam boa perspectiva de sucesso. Isto porque, as populações resistentes avaliadas neste estudo apresentaram desvantagens adaptativas, em relação às suscetíveis, na ausência da fosfina.The resistance of the insect-pests to fumigants has been frequently reported in stored grains and a present is one of the great obstacles to the control programs involving the use of chemical pesticides. This study was therefore carried out to detect phosphine resistance in populations of Tribolium castaneum, Rhyzopertha dominica and Oryzaephilus surinamensis and to recognize the existence of adaptative disadvantages of these insects in the absence of phosphine, by correlating the instantaneous rate of population growth (ri) with the resistance levels observed in different populations of the species under study. Twelve distinct populations of T. castaneum, ten of R. dominica, and eight of O. surinamensis collected in the states of Goiás, Mato Grosso, Minas Gerais and São Paulo were surveyed. The bioassays for the detection of phosphine resistance were carried out following the standard method recommended by the Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO), which it is based on the exposure of 50 non-sexed adult insects, in four replicates, to the discriminating concentration (DC) of the fumigant for a 20 hourperiod. Later, the concentration-response bioassays were carried out generating the concentration-mortality curves that were used to estimate LC50 and LC95 of the populations pertaining to those three species. The LC50 were used to discriminate the standard population for susceptibility in each species. The measurements of the body mass, CO2 production, and instantaneous rate of population increase (ri) in each population of each species were correlated to the resistance ratio at the LD50. The resistance ratio in T. castaneum ranged from 1,0 to 186,2-fold, whereas in R. dominica it ranged from 2,0 to 71,0-fold, and the lowest one from 1,9 to 32,2-fold for O. surinamensis. The results obtained in the resistance detection bioassays pointed out ten populations of T. castaneum, nine of R. dominica and seven of O. surinamensis that were resistant to phosphine. The relationship between the body mass and CO2 production was positive and significant indicating an increase in CO2 production with the individual body mass. The same effect is observed in the interaction between the instantaneous rate of population increase (ri) and body mass. In addition, the populations with lower CO2 production showed higher resistance ratio (RR) for all species, what is related to the phosphine resistance mechanism. The populations with higher ri showed lower resistance ratio (RR). This result indicates a worse reproductive performance of the resistant populations compared with the susceptible ones. Thus, the management strategies that are based on the interruption of the phosphine fumigation over determined time for the reestablishment of the susceptibility and eventual reintroduction of the fumigant shows a good perspective as a management tactic since the resistant populations under study showed adaptative disadvantage in relation to the susceptible ones in the absence of phosphine.Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuári