Biology and behavior of Spodoptera frugiperda (J. E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) and resistance induction in Azospirillum brasilense inoculated maize and silicon application

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.52719/bjas.v6i2.6486

Palabras clave:

Lepidopteran behavior. Plant resistance. Peroxidase. Phenylalanine ammonia-lyase.

Resumen

The effect of Azospirillum brasilense and silicon on maize on the biology and behavior of Spodoptera frugiperda, the resistance induction, and the silicon quantification in the leaves were studied. The inoculation of corn seeds was carried out before planting, and the silicon applications (soil and foliar) were performed 16 and 26 days after planting. The bioassay of food preference and survival of 2nd instar larvae was carried out on days 2 and 4 after the applications. The effect of treatments on the immature phase was also evaluated, including the duration of the total larval period and the pupal phase, total mortality, sex ratio, pupal weight, and adult deformation. Bioassays were also carried out to quantify silicon in the leaves and the induced resistance was determined by the peroxidase and phenylalanine ammonia-lyase activities. Larvae were not preferred in the leaves subjected to the silicon treatments. Regarding the survival of 2nd instar larvae, higher mortality rates and cannibalism were found in the treatment containing inoculant + foliar silicon, and foliar silicon. A longer duration of the total larval phase, higher mortality, lower pupal weight, and a higher number of deformed adults were observed for the treatments containing silicon. No significant effects of the treatments were observed for the silicon quantitative bioassays and resistance induction. However, old leaves exhibited a higher silicon concentration. Thus, silicon may be an effective alternative to control S. frugiperda, with no isolated effects of the inoculant A. brasilense, on the S. frugiperda behavior.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Biografía del autor/a

Suelhen Thais Marchioro, Universidade Federal da Fronteira Sul - UFFS

Possui graduação em Agronomia pelo Centro Universitário Assis Gurgacz (2016). Tem experiência na área de Agronomia, com ênfase em Entomologia Agrícola. Mestrado em Agroecologia e Desenvolvimento Rural Sustentável pela Universidade Federal da Fronteira Sul (2019). Desenvolveu projeto de pesquisa de Mestrado na Embrapa Soja (Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária) orientada pela Professora Dra. Aline Pomari Fernandes (UFFS) e coorientada pelo Pesquisador Dr. Adeney de Freitas Bueno (Embrapa Soja). Atua na área de Manejo Integrado de Pragas (MIP) e assistência técnica agronômica geral de forma autônoma.

Adeney de Freitas Bueno, Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária - Embrapa Soja CNPSo

Possui graduação em Engenharia Agronômica pela Faculdade de Agronomia Manoel Carlos Gonçalves - UNIPINHAL (1998), mestrado em Entomologia Agrícola pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (UNESP/Jaboticabal, SP) (2001) e doutorado em Entomologia pela Universidade de São Paulo (USP/Ribeirão Preto, SP) (2004). Realizou doutorado sanduíche em 2003 na Universidade de Nebraska, EUA (2003). Atualmente é Pesquisador de Entomologia e Chefe de Pesquisa e Desenvolvimento da Embrapa Soja - Londrina, PR, bolsista de produtividade de pesquisa 1D do CNPq e editor associado das revistas científicas Entomologia Generalis, CABI Agriculture and Biosciences Journal,e Neotropical Entomology. Atua também como professor-orientador dos programas de pós-graduação em: Entomologia da Universidade Federal do Paraná (UFPR) desde de 2010 e Agronomia da Universidade Estadual de Londrina como professor orientador de mestrado e doutorado. Nestes programas de pós graduação ministra a disciplina de Manejo Integrado de Pragas. Tem experiência na área de Entomologia Agrícola, atuando principalmente no controle biológico com parasitoides de ovos e o manejo integrado das pragas da cultura da soja. Presidiu o XVI Simpósio de Controle Biológico (Siconbiol) que foi realizado de 11 a 15 de Agosto de 2019 em Londrina, PR e também o IX Congresso Brasileiro de Soja e Mercosoja que foi realizado em 16 a 19 de maio de 2022. 

Vanessa Gomes de Amorim, Universidade Federal da Fronteira Sul - UFFS

Engenheira Agrônoma, pela Universidade Federal da Fronteira Sul, Campus Laranjeiras do Sul, com ênfase em agroecologia. Assistente Técnica de Vendas da Koppert Holding do Brasil, na região Oeste do Paraná.

Marcelo Nogueira de Morais, Universidade Federal da Fronteira Sul - UFFS

Técnico em agropecuária pela instituição de ensino Centro Estadual de Educação Profissional Agrícola de Campo Mourão/PR. Discente de Agronomia pela Universidade Federal da Fronteira Sul, campus Laranjeiras do Sul, PR. Trabalhou como monitor das disciplinas de Histologia e Embriologia Vegetal; Fisiologia Vegetal e Sementes e também monitor das disciplinas Entomologia Agrícola e Identificação e Controle de Pragas-Chaves. Participação no projeto de pesquisa a Influência do silício na mortalidade e desenvolvimento de Spodoptera frugiperda e na indução de resistência em plantas de milho. Realização de estágio não obrigatório em PRECISÃO RURAL - SYNGENTA. Capacitação na área de entomologia agrícola na EMBRAPA SOJA.

Augusto César Prado Pomari Fernandes, Universidade Federal da Fronteira Sul - UFFS

Engenheiro Agrônomo graduado pela Universidade Estadual de Londrina (2010), com mestrado em Agroecologia e Desenvolvimento Rural pela Universidade Federal de São Carlos (2013) e doutorado em Agronomia pela Universidade Estadual do Centro-Oeste (2020). Durante a graduação atuou na extensão rural através do Programa Universidade Sem Fronteiras (SETI-PR) e Projeto Rondon (MD), e realizou intercâmbio pelo Programa MARCA Mercosul. Entre as experiências profissionais atuou como agrônomo do Programa Paranaense de Certificação de Produtos Orgânicos (2013-2014), coordenador de assistência técnica da Microgeo Biotecnologia Agrícola (2014-2015), professor de agronomia da Universidade Federal da Fronteira Sul (2015-2016) e do Centro Universitário Campo Real (2022-2023). Desde 2017 é técnico de laboratório na Universidade Federal da Fronteira Sul, aonde já executou a função de coordenador de laboratórios do campus Laranjeiras do Sul. Atualmente está em exercício no Ministério do Desenvolvimento Agrário e Agricultura Familiar. Tem experiências nas áreas de Sistemas de Produção Vegetal, Manejo Orgânico, Entomologia, Fitossanidade, Agricultura Familiar e Extensão Rural, atuando principalmente no tema Avaliação de Agroecossistemas.

Aline Pomari Fernandes, Universidade Federal da Fronteira Sul - UFFS

Possui Bacharelado e Licenciatura em Ciências Biológicas pela Universidade Estadual do Norte do Paraná (2008), mestrado em Agronomia com ênfase em Entomologia Agrícola pela Universidade Estadual de Londrina (2011) e doutorado em Ciências com ênfase em Entomologia, pela Universidade de São Paulo (2013). Atualmente é professora adjunta da Universidade Federal da Fronteira Sul. Também é professora permanente do Programa de pós-graduação em Agroecologia e Desenvolvimento Rural Sustentável na mesma instituição. Atua nas seguintes áreas: controle biológico aumentativo através do uso de parasitoides, controle biológico conservativo e criação e utilização de insetos edíveis para alimentação humana e animal.

Citas

Balastra, M. L. F., Perez, C. M., Juliano, B. O. & Villreal, P. Effects of silica level on some properties of Oryza sativa straw and hult. Canadian Journal of Botany, Otawa, v. 67, n. 8, p. 2356-2363, 1989.

Barros, E. M., Torres, J. B. & Bueno, A. F. Oviposição, desenvolvimento e reprodução de Spodoptera frugiperda (J. E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) em diferentes hospedeiros de importância econômica. Neotropical Entomology, v. 39, n.6, p. 996-1001, 2010.

Barros, F. C., Sagata, E, Ferreira, L. C. C. & Juliatti, F. C. Indução De Resistência em Plantas Contra Fitopatógenos. Bioscience Journal, v. 26, n. 2, p. 231-239, 2010.

Baysal, O., Soylu, E. M. & Soylu, S. Induction of defence-related enzymes and resistance by the plant activator acibenzolar-S-methyl in tomato seedlings against bacterial canker caused by Clavibacter michiganensis ssp. Michiganensis. Plant Pathology, v.52, p.747 753, 2003.

Bogorni, P. C. & Vendramim, J. D. 2005. Efeito subletal de extratos aquosos de Trichilia spp. sobre o desenvolvimento de Spodoptera frugiperda (J.E.Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) em milho. Neotropical Entomology, 34: 311-317.

Bowling, C. C. Rearing of two lepidopterous pests of rice on common artificial diet. Annals of the Entomological Society of America, v. 60, n. 6, p. 1215-1216, 1967.

Bueno, R. C. O. F., Bueno, A. F., Moscardi, F., Parra, J. R. & Hoffmann-Campo, C. B. 2011. Lepidopteran larvae consumption of soybean foliage: basis for developing multiple-species economic thresholds for pest management decisions. Pest Management Science, 67:170-174.

Butt, B. A. & Cantu, E. Sex determination of lepidopterous pupae. Washington, DC: USDA, 1962. 7 p.

Cheng, S. H., Sheen, J., Gerrish, C. & Bolwell, G. P. Molecular identification of phenylalanine ammonia-lyase as a substrate of a specific constitutively active Arabdopsis CDPK expressed in maize protoplasts. FEBS Letters, v.503, n.2/3, p.185-8, 2001.

Clark, P. L., Molina-Ochoa, J., Martinelli, S., Skoda, S. R., Isenhour, D. J.; Lee, D. J., Krumn, J. T. & Foster, J. E. 2007. Population variation of Spodoptera frugiperda (J. E. Smith) in the Western Hemisphere. Journal of Insect Science, 7:1–10.

Correa, O. S., Romero A. M., Soria, M.A. & De Estrada, M. Azospirillum brasilense-plant genotype interactions modify tomato response to bacterial diseases, and root and foliar microbial communities. In: Cassán, F.D.; Garcia de Salamone, I. (Ed.) Azospirillum sp.: cell physiology, plant interactions and agronomic research in Argentina. Argentina: Asociación Argentina de Microbiologia, p.87-95, 2008.

Dannon, E. A. & Wydra, K. Interaction between silicon amendment, bacterial wilt development and phenotype of Ralstonia solanacearum in tomato genotypes. Physiological and Molecular Plant Pathology, London, v. 64, n. 5, p. 233-243, May 2004.

Datnoff, L. E., Snyder, G. H. & Korndörfer, G. H. Silicon on Agriculture. Amsterdam: Elsevier Science, 2001. 403p.

Dias, P. A. S., Sampaio, M. V., Rodrigues, M. P., Korndörfer, A. P., Oliveira, R. S., Ferreira, S. E. & Korndörfer, G. H. Induction of resistanceby silicon in wheat plants to alate and apterous morphs of Sitobionavenae (Hemiptera: Aphididae). Environmental Entomolgy, Oxford, v. 43, n. 4, p. 949-956, ago. 2014. DOI: 10.1603/EN13234.

Dixon R. A., Harrison, M. J. & Lamb, C. J. 1994. Early events in the activation of plant defense responses. Annual Review of Phytopathology, 32, 479-501.

Dourado Neto, D. & Severino, F. J. A teoria da Trofobiose. Universidade de São Paulo. Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz. Departamento de Produção Vegetal. Seminários em Fitotecnia. Piracicaba-SP. 2001.

Duarte Filho, P. Cinética Enzimática. Universidade Federal do Pampa. Bagé - RS. 2010.

Epstein, E. Silicon in plants: facts vs concepts, in: DATNOFF, L. E., SNYDER, G. H. & KORNDÖRFER, G. H. (eds.). Silicon in agriculture. The Netherlands: Elsevier Science, 2001. 403 p.

Epstein, E. The anomaly of silicon in plant biology. Proccedings National of Academy Science, v. 91, p. 11?17, 1994.

Fawe, A., Menzies, J. G., Chérif, M. & Bélanger, R. R. Silicon and disease resistance in dicotyledons, in: Datnoff, L. E., Snyder, G. H. & Korndörfer, G. H. (eds.). Silicon in agriculture. The Netherlands: Elsevier Science, 2001. 403 p.

Feng, M. J. Role of silicon in enhancing the resistance of plants to biotic and abiotic stresses. Soil Science and Plant Nutrition, v. 50, n. 1, p. 11?18, 2004.

Ferreira, D. F. Sisvar: a Guide for its Bootstrap procedures in multiple comparisons. Ciência e Agrotecnologia, v.38, n.2, p. 109-112, 2014.

Gerasimova, N. G., Pridvorova, S. M. & Ozeretskovskaya, O. L. Role of L-phenylalanine ammonia-lyase in the induced resistance and susceptibility of potato plants. Applied Biochemistry and Microbiology, v.41, p.103-105, 2005.

Gobbo Neto, L. & Lopes, N. P. Plantas Medicinais: fatores de influência no conteúdo de metabólitos secundários. Quimica Nova, v.30, n.2, p.374-81, 2007.

Golizadeh, A., Kamali, K., Fathipour, Y. & Abbasipour, H. 2009. Life table of the diamondback moth, Plutellaxylostella (L.) (Lepidoptera: Plutellidae) on five cultivated brassicaceous host plants. Journal of Agricultural Science and Technology, 11: 115-124.

Gomes, F. B., Moraes, J. C., Santos, C. D. & Goussain, M. M. Resistance induction in wheat plants by silicon and aphids. Scientia Agricola, v. 62, n. 6, p. 547-551, nov./dez. 2005.

Gomes, F. B., Moraes, J. C., Santos, C. D. & Antunes, C. S. Uso de Silício como Indutor de Resistência em Batata a Myzuspersicae (Sulzer) (Hemiptera: Aphididae). Neotropical Entomology, v. 37, n. 2, p. 185-190, mar./abr. 2008.

Goussain, M. M., Moraes, J. C., Carvalho, J. G., Nogueira, N. L. & Rossi, M. L. Efeito da aplicação de silício em plantas de milho no desenvolvimento biológico da lagarta?do?cartucho Spodoptera frugiperda (J. E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae). Neotropical Entomology, v. 31, n. 2, p. 305?310, 2002.

Gratão, P. L., Polle, A., Lea, P. J. & Azevedo, R. A. Making the life of heavy metal-stressed plants a little easier. Functional Plant Biology, v.32, p.481-494, 2005.

Guerra, A. M. N. M., Rodrigues, F. A., Berger, P. G., Barros, A. F., Silva, Y. C. R. & Lima, T. C. Aspectos bioquímicos da resistência do algodoeiro à ramulose potencializada pelo silício. 2 Bragantia, v. 72, n. 3, p.292-303, 2013.

Hallmark, C. T., Wilding, L. P. & Smeck, N. E. Silicon. Methods of Soil Analysis, Chemical and Microbiological Properties v.2.: Madison, Agronomy Monograph, n. 9. p. 263-273. 1982.

Hungria, M., Campo, R. J., Souza, E. M. & Pedrosa, F. O. Inoculation with selected strains of Azospirillum brasilense and A. lipoferum improves yields of maize and wheat in Brazil. Plant and Soil, v. 331, p. 413-425, 2010.

Janas, K., Cvikrová, M., Palagiewicz, A. & Eder, J. Alterations in phenylpropanoid content in soybean roots during low temperature acclimation. Plant Physiology and Biochemistry, v.38, n.7/ 8, p.587-93, 2000.

Jarvis, S.C. The uptake and transport of silicon by perennial ryegrass and wheat. Plant and Soil, Dordrecht, v. 97, n. 3, p. 429-437, 1987.

Jones, L. H. P. & Handreck, K. A. Silica in soils, plant and animals. Advances in Agronomy, v. 19, p. 107?149, 1967.

Keeping, M. G., Kvedaras, O. L. & Bruton, A. G. Epidermal silicon on sugarcane: cultivar differences and role in resistance to sugarcane borer Eldana saccharina. Environmental and Experimental Botany, Oxford, v. 60, n. 1, p. 54-60, 2009. DOI:10.1016/j.envexpbot.2008.12.012.

Korndörfer, G. H., Pereira, H. S. & Nolla, A. Análise de silício: solo, planta e fertilizante. Boletim técnico, 2 ed. Uberlândia, n.1, p.34, 2004.

Lusso, M. F. G. & Pascholati, S. F. Activity and isoenzymatic pattern of soluble peroxidades in maize tissues after mechanical injury or fungal inoculation. Summa Phytophatologica, v.25, p.244-249, 1999.

Macagnan, D., Romeiro, R. S., Baracat Pereira, M. C., Lanna Filho, R., Batista, G.S. & Pomella, A. W.V. Atividade de enzimas associadas ao estado de indução em mudas de cacaueiro expostas a dois actinomicetos residentes de filoplano. Summa Phytopathologica, v.34, p.34-37, 2008.

Malavolta, E. Elementos de nutrição mineral de plantas. São Paulo: Agronômica. Revista Ceres. 251 p. 1980.

Marschner, H. Mineral Nutrition of higher plants. New York: Academic Press, 887p. 1995.

Mohamed, S. A., Abulnaja, K. O., Ads, A. S., Khan, J. A. & Kumosani, T. A. Caracterisation of na anionic peroxidase from horseradish cv. Food Chemistry, v. 128, 725-730, 2011.

Nagoshi, R. N. 2009. Can the amount of corn acreage predict fall armyworm (Lepidoptera: Noctuidae) infestation levels in nearby cotton? Journal of Economic Entomology 102: 210- 218.

Nascimento, A. M., Assis, F. A., Moraes, J. C. & Sakomura, R. Não preferência a Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae) induzida em arroz pela aplicação de silício. 2014. Brazilian Journal of Agricultural Sciences. Revista Brasileira de Ciências Agrárias, 9, 215–218.

Nation, J. L. 2002. Insect Physiology and Biochemistry. Boca Raton: CRC Press, FL, USA.

Nogueira, A. M., Jesus, K. A., Lins Junior, J. C. & Bezerra, C. E. S. Efeito do silício no desenvolvimento de Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae) na cultura do arroz. 2018. Connection line n.19. 2018. ISSN 1980-7341.

Panizzi, R. A. & Parra, J. R. P. Consumo e utilização do alimento para o crescimento da fase larval. In: Ed.). Bioecologia e nutrição de insetos. Brasília: Embrapa Informação Tecnológica, 2009. Cap.2, p.65- 90.

Parra, J. R. P., Panizzi, A. R. & Haddad, M. L. Índices nutricionais para medir consumo e utilização de alimentos por insetos. In: Panizzi, A. R & Parra, J. R. R. (Ed.). Bioecologia e nutrição de insetos: base para o manejo integrado de pragas. Brasília: Embrapa Informação Tecnológica; Londrina: Embrapa Soja, 2009. p.37-90.

Pogue, G. M. 2002. A world revision of the genus Spodoptera Guenée (Lepidoptera: Noctuidae). Memoirs of the American Entomological Society, 43:1-202.

Prowell, D. P., Mcmichael, M. & Silvain, J. F. 2004.Multilocus genetic analysis of host use, introgression, and speciation in host strains of fall armworm (Lepidoptera: Noctuidae). Annals of the Entomological Society of America 97:1034-1044.

Reis, T. H. P., Guimarães, P. T. G., Figueiredo, F. C., Pozza, A. A. A., Nogueira, F. D. & Rodrigues, C. R. O silício na nutrição e defesa de plantas. Belo Horizonte: EPAMIG, 2007.

Silva, D. M., Bueno, A. F., Andrade. K., Stecca, C. S., Neves, P. O. M. J. & Oliveira, M. C. N. 2017. Biology and nutrition of Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae) fed on different food sources. Scientia Agricola, v.74, n.1, p.18-31, January/February.

Stadinik, M. J. Indução de resistência a oídios. Summa Phytopathologica, Jaguariúna, v. 26, p.175-177, 2000.

Umesha, S. Phenylalanine ammonia lyase activity in tomato seedlings and its relationship to bacterial canker disease resistance. Phytoparasitica, v.34, n.1, p.68- 71, 2006.

Van Loon, L. C., Bakker, P. A. H. M. & Pieterse, C. M. J. Systemic resistance induced by rhizosphere bacteria. Annual Review of Phytopathology, Palo Alto, v. 36, p.453-483, 1998.

Wisemam, B. R. & Widstron, N. W. Mechanisms of resistance in “Zapalote Chico” corn silks to fall armyworn (Lepidoptera: Noctuidae) larvae. Journal of Economic Entomology, v. 79, n. 5, p. 1390-1393, 1986.

Wise, H., Nikolic, M. & Römheld, V. Silicon in plant nutrition - Effects on zinc, manganese and boron leaf concentrations and compartmentation. In: Sattel macher, B.; Horst, W.J. (Ed.). The apoplast of higher plants: compartment of storage, transport and reactions. London: Springer, 2007. p. 33-47.

Publicado

2025-03-07

Cómo citar

Marchioro, S. T., de Freitas Bueno, A., Gomes de Amorim, V., Nogueira de Morais, M., Prado Pomari Fernandes, A. C., & Pomari Fernandes, A. (2025). Biology and behavior of Spodoptera frugiperda (J. E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) and resistance induction in Azospirillum brasilense inoculated maize and silicon application. Brazilian Journal of Agroecology and Sustainability, 6(2), 25–56. https://doi.org/10.52719/bjas.v6i2.6486

Número

Sección

Artigos