Método para avaliação de risco ambiental de toxinas Bt sobre organismos não-alvo em laboratório : foco no predador Cycloneda sanguinea (Coleoptera: Coccinellidae)

Abstract

O plantio extensivo de monoculturas e o uso de práticas agronômicas intensivas tornam a agricultura, e a produção em massa de alimentos, um dos principais fatores de risco à conservação da biodiversidade. Avanços no campo da engenharia genética propõem-se a diminuir tais impactos, promovendo aumento de produtividade e redução no uso de agrotóxicos, principalmente através da transferência de genes interespécies. Um exemplo desse tipo de manipulação genética é a inserção de genes de Bacillus thuringiensis em plantas cultivadas, para expressão de proteínas Cry, tóxicas a insetos-praga. Essa prática resulta em plantas com características que não existiam anteriormente na natureza, o que suscita o temor de novos riscos à biodiversidade, resultando em uma regulamentação de análises de risco para liberação de tais plantas modificadas no ambiente. O desenvolvimento de cadeias tróficas artificiais que simulem rotas de exposição a proteínas Bt tem permitido seu rastreamento ao longo dos níveis tróficos, de forma a possibilitar a detecção de prejuízos ambientais antes mesmo do estabelecimento de novos eventos ou da transformação da planta. Este trabalho se propôs a desenvolver um método de exposição de endotoxinas expressas em plantas geneticamente modificadas a predadores não-alvo por meio de dietas artificiais, permitindo a avaliação em laboratório do impacto de tais compostos sobre a bionomia de organismos presentes no ambiente. Para tal, foram realizados aprimoramentos da criação em laboratório de Cycloneda sanguinea, predador não-alvo, e Aphis gossypii e Myzus persicae, insetos fitófagos não-alvo predados por C. sanguinea. Diferentes composições de dietas artificiais foram testadas, assim como seu uso para a exposição das endotoxinas Cry8Ka5, Cry1Ac e Cry1F às três espécies de insetos não-alvo. Não foi detectada atividade biológica de Cry8Ka5 testados sobre o inseto-alvo, Anthonomus grandis, o que impossibilitou testes sobre organismos não-alvo. Foram obtidas composições de dietas sólidas artificiais à base de A. gossypii para a criação de larvas de C. sanguinea até o estágio adulto, no entanto, sem a obtenção de reprodução dos indivíduos. Assim, não foi possível estabelecer uma rota de exposição bitrófica de toxinas Cry para o predador não-alvo C. sanguinea através de dieta artificial. Um sistema eficaz de criação de M. persicae com dieta líquida foi estabelecido, possibilitando o desenvolvimento de uma via segura de exposição das toxinas Cry a C. sanguinea. Tal sistema não se mostrou apropriado para A. gossypii, espécie para a qual novos estudos nutricionais deverão ser realizados. As toxinas Cry1Ac e Cry1F, detectadas em todos os níveis tróficos, não apresentaram efeito letal ou subletal sobre o inseto não-alvo C. sanguinea. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT

The adoption of an extensive model with monoculture and agronomical intensive practices, in response to the global demand for food, has been considered one of the main risk factor to biodiversity conservation. Advances in genetic engineering propose to diminish such impacts by promoting increased productivity and reduced pesticides adoption, mainly through gene transfer among species. Transformation of cultivated plants by inserting Bacillus thuringiensis genes is an example of such genetic manipulation techniques, aiming the expression of Cry proteins, which present toxic activity on pest insects. This practice result in plants with new features never experienced before in nature, raising concern about new risks to biodiversity, which resulted in a specific regulatory framework of risk assessment for the release of such transformed plants in the environment. The development artificial trophic chains that simulates the exposure of Bt toxins has allowed its tracking throughout the trophic levels, enabling the detection of environment damages prior to the establishment of new events or, even, the plant transformation. This work proposes to develop a new method of exposure of non-target predators to Bt toxins, expressed in genetically modified plants, through artificial diet, allowing the evaluation of such compound impacts on the organisms bionomics in laboratory. Therefore, improvements were promoted on the rearing of Cycloneda sanguinea, a non-target predator, and Aphis gossypii and Myzus persicae, non-target phytophagous insects preyed by C. sanguinea. Different compositions of artificial diet were tested, such as their use for endotoxins Cry8Ka5, Cry1Ac and Cry1F exposure to the three non-target species. Cry8Ka5 presented no biological activity on its target, Anthonomus grandis, thwarting non-target tests. Solid artificial diet compositions A. gossypii based were obtained for C. sanguinea rearing from its larval until its adult stage. However, with no reproductive success observed. Thus, it was not possible to establish a bitrophic exposure to Cry toxins for the nontarget predator C. sanguinea using artificial diet. An effective M. persicae rearing system was established, adopting liquid artificial diet, and allowing a secure exposure of C. sanguinea to Cry toxins. This rearing system was not appropriate for A. gossypii, and new nutritional studies shall be developed for this species. Cry1Ac and Cry1F toxins were detected in all trophic stages and did not present lethal or sublethal effects on nontarget insect C. sanguinea.