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Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Os inibidores de protease (IP) produzidos pelos vegetais têm um amplo espectro de proteases- alvo. No entanto, as pragas agrícolas encontraram formas de debelar os efeitos negativos dos IP de suas plantas hospedeiras. Para compreender os mecanismos moleculares e fisiológicos envolvidos na interação inseto-planta, a lagarta da soja (Anticarsia gemmatalis) e a soja (Glycine max) foram utilizadas como animal e planta modelo. Por meio de diferentes abordagens bioquímicas e biológicas, este trabalho apresentou as hidrolases intestinais da A. gemmatalis com elevada cobertura mediante à metodologia de 1DE-LC/MS proposta. Essa estratégia, apresentada de forma inédita, possibilitou a identificação de 98 hidrolases não redundantes, compreendendo isoformas importantes no mecanismo adaptativo do inseto a IP de plantas. As variações ocorridas nesse proteoma foram avaliadas expondo a lagarta a IP. Os resultados mostraram modulações fisiológicas que foram capazes de driblar os efeitos negativos dos inibidores. Houve aumento de isoformas responsáveis por atividades proteolíticas bem como aumento de proteínas relacionadas a processos de estresse. A presença de IP na dieta causou respostas nas atividades enzimáticas que revelaram uma melhor adaptação da lagarta ao IP natural da soja quando comparado a inibidores sintéticos. As análises de docking molecular mostraram a termodinâmica e os sítios de ligação envolvidos no complexo enzima-inibidor (EI), revelando características importantes para um IP eficiente. Usando esse conhecimento como base, um tripeptídeo (GORE2) foi racionalmente desenhado para atuar como inibidor de tripsinas-like de A. gemmatalis. O transcriptoma do intestino da lagarta mostrou que a presença do GORE2 e do SKTI, inibidor natural da soja, foram responsáveis por 1474 genes diferencialmente expressos, revelando importantes enzimas envolvidas na resposta do inseto. O GORE2 proposto mostrou-se mais eficiente que o SKTI ao provocar danos celulares no epitélio intestinal. Os danos mais intensos e extensos provocados pelo inibidor peptídico foram acompanhados por estresse oxidativo e pela baixa eficiência na resposta do inseto para se desintoxicar do estresse oxidativo por meio de enzimas antioxidantes. Esses resultados permitiram um melhor entendimento sobre o arsenal bioquímico e molecular do herbívoro para propor um IP potente, abrindo caminho para novas abordagens no desenvolvimento de defensivos agrícolas ambientalmente corretos e eficientes no manejo de pragas. Palavras-chave: Anticarsia gemmatalis. Enzimologia. Glycine max. Manejo de pragas agrícolas. Proteômica. Protease inhibitors (PIs) produced by plants have a broad spectrum of target proteases. However, agricultural pests have overcome the negative effects of PI on their host plants. To understand the molecular and physiological mechanisms involved in the insect-plant interaction, the soybean caterpillar (Anticarsia gemmatalis) and soybean (Glycine max) were used as an animal and plant model. Through different biochemical and biological approaches, this work presented the intestinal hydrolases of A. gemmatalis with high coverage through the proposed 1DE-LC/MS method. This strategy, presented unprecedentedly, allowed the identification of 98 non-redundant hydrolases, comprising important isoforms in the adaptive mechanism of the insect to plant PI. The variations that occurred in this proteome were evaluated by challenging the caterpillar with PI. The results showed physiological modulations that aimed to circumvent the negative effects of inhibitors. There was an increase in isoforms responsible for proteolytic activities, as well as an increase in proteins related to stress processes. The presence of PI in the diet caused responses in the enzymatic activities that revealed a better adaptation of the caterpillar to the natural PI of soybean when compared to synthetic inhibitors. Molecular docking analyzes showed the thermodynamics and binding sites involved in the enzyme-inhibitor (EI) complex, shedding light on important features of an efficient IP. Using this knowledge as a basis, a tripeptide (GORE2) was rationally designed to act as a trypsin-like inhibitor of A. gemmatalis. The transcriptome of the caterpillar intestine showed that the GORE2 and SKTI, a natural soybean inhibitor, handled 1474 differentially expressed genes, revealing important enzymes involved in the insect’s response. The proposed GORE2 proved to be more efficient than SKTI, in causing cellular damage to the intestinal epithelium. The most intense and extensive damage caused by the peptide inhibitor was accompanied by oxidative stress and the low efficiency in the insect’s response to detoxify itself from oxidative stress through antioxidant enzymes. These results allowed a better understanding of the herbivore’s biochemical and molecular arsenal to propose a potent IP, opening the way for new approaches in the development of environmentally friendly and efficient pesticides in pest management. Keywords: Anticarsia gemmatalis. Enzymology. Glycine max. Agricultural pest management. Proteomics.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior This study determined the factors that enable the occurrence of populations Tococa guianensis in some areas the Cerrado without obligate ants. More specifically, it was investigated (1) influence of trichomes, opportunistic and obligate ants on leaf herbivory T. guianensis, (2) the pressure of herbivores on T. guianensis differs between these locations and (3) there is a differential investment (tannin concentration, trichomes of density and leaves toughness) between plants from sites with and without obligate ants. It was also assessed whether traits related to mutualism plant (domatia size) are changed due to the lack of mutual partner. Furthermore, we evaluated the factor limiting the occurrence of obligate ants Allomerus octoarticulatus in some sites in do Cerrado. This study was realized in three locations in central Brazil, two of them Aragarças (ARA) in Goiás, Cachoeira da Fumaça (CACHO) in Mato Grosso and Uberlândia (UDI) in Minas Gerais. The effect of trichomes and ants was assessed by a factorial experiment in two populations with obligate ants (A. octoarticulatus) in ARA and CACHO and in an absence of obligate ants in UDI. To investigate the effect if the pressure of herbivory differs between sites with and without associated ant and if there is an investment non-biotic defense was made a reciprocal transplant experiment with seedling originated from sites where the species occurs with and without the mutualistic partner. Moreover, it was also made morphological measurements of domatia different populations. To know which biotic and/or abiotic factor limits the occurrence of ant in UDI was compared to the survival and queen s size of A. octoarticulatusin ARA and in UDI after six months. The trichomes affected herbivory in all three populations, but the differences between herbivory in plants with or without trichomes was relatively small. Opportunistic ants did not affect herbivory rate in UDI. Obligate ants had a strong effect on the herbivory rate in ARA, but surprisingly, not in CACHO. All seedling transplanted, regardless of source, were attacked in more in ARA than CACHO and UDI. In UDI plants were less damaged than in other places. The UDI population showed higher tannin content both in adult and in seedling. The trichomes density also differed between sites, ARA had more trichomes than other places and individuals CACHO showed higher leaf toughness than ARA and UDI. The survival of queen s A. octoarticulatus was lower in UDI than in ARA, but the difference depended on the number of queens that colonized the plant. However, the size of the colonies of queens surviving until the end experiment did not differ between sites.Overall, the results of this study suggest that T. guianensis has more of a defense strategy against herbivory insects and this plasticity defenses maybe favoring the occurrence of local population without the presence ofobligate ants. The absence of A. octoarticulatus in UDI seems to be more related to dispersal ability of queens and distance from local that queens occurs in greater quantities than with abiotic conditions sites. Neste estudo foram determinados os fatores que possibilitam a ocorrência de populações de Tococa guianensis em algumas áreas de Cerrado sem a presença de formigas mutualistas obrigatórias. Mais especificamente, foi investigada (1) a influência dos tricomas e das formigas oportunistas e obrigatórias sobre a herbivoria foliar de T. guianensis, (2) se a pressão de herbivoria sobre T. guianensis difere entre locais com e sem a presença da formiga obrigatória e se (3) existe um investimento diferencial em defesas não bióticas (concentração de tanino, densidade de tricomas, e dureza das folhas) entre plantas originadas de locais com e sem a presença de parceiros mutualistas obrigatórios. Também foi avaliado se traços da planta relacionados ao mutualismo (tamanho das domácias) são alterados em função da ausência do parceiro mutualista. Além disso, foi avaliado o fator que limita a ocorrência da formiga obrigatória Allomerus octoarticulatus em algumas áreas do Cerrado. O estudo foi realizado em três locais no Brasil central, sendo dois deles Aragarças (ARA) em Goiás, Cachoeira da Fumaça (CACHO) no Mato Grosso e Uberlândia (UDI) em Minas Gerais. Para avaliar o efeito dos tricomas e das formigas foi desenvolvido um experimento fatorial em duas populações com formigas obrigatórias (A. octoarticulatus) em ARA e CACHO e uma sem a presença da formiga obrigatória em UDI. Para avaliar se a pressão de herbivoria difere entre locais com e sem a presença da formiga associada e se existe um investimento em defesas não bióticas foi feito um experimento de transplante recíproco com plântulas originadas de locais que a espécie ocorre com e sem o parceiro mutualístico. Além disso, também foram feitas medições morfológicas das domácias das diferentes populações. Para saber qual fator biótico e/ ou abiótico impede a ocorrência da formiga em UDI foi comparada a sobrevivência e o tamanho das colônias de rainhas de A. octoarticulatus sobreviventes em ARA e em UDI depois de um período de seis meses. Os tricomas afetaram a herbivoria em todas as três populações, mas as diferenças na herbivoria entre as plantas com ou sem tricomas foi relativamente pequena. Formigas oportunistas não afetaram a taxa de herbivoria em UDI. A formiga obrigatória teve um forte efeito sobre a taxa de herbivoria em ARA, mas surpreendentemente, não em CACHO. Todas as plântulas transplantadas, independente da origem, foram mais atacadas em ARA do que em CACHO e UDI. Em UDI, as plântulas foram menos danificadas do que nos demais locais. A população de UDI apresentou maior conteúdo de tanino, tanto na fase adulta quanto na de plântulas. A densidade de tricomas também diferiu entre os locais, ARA apresentou mais tricomas do que os demais locais e os indivíduos de CACHO apresentaram maior dureza foliar do que ARA e UDI. A sobrevivência de rainhas de A. octoarticulatus foi menor em UDI do que em ARA, mas a diferença dependeu do número de rainhas que colonizaram a planta. No entanto, o tamanho das colônias das rainhas sobreviventes até o final do experimento não diferiu entre os locais. De modo geral, os resultados deste estudo sugerem que T. guianensis conta com mais de uma estratégia de defesa contra os insetos herbívoros e esta plasticidade de defesas pode estar favorecendo a ocorrência da população em locais em que a espécie ocorre sem a presença da formiga obrigatória. Já a ausência de A. octoarticulatus em UDI parece estar mais relacionada com a capacidade de dispersão das rainhas e a distância da fonte de rainhas do que com as condições abióticas do local. Doutor em Ecologia e Conservação de Recursos Naturais

Orientador: Anita Jocelyne Marsaioli Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica Resumo: A composição química dos calos florais de 39 espécies, distribuidas em 10 gêneros, da subtribo Oncidiinae foi analisada por cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas. Os resultados obtidos revelam que os componentes majoritários dos óleos florais de 13 espécies são diacilgliceróis substituídos assimetricamente, os demais calos apresentam como metabólitos secundários terpenóides, derivados de ácidos graxos, ésteres benzílicos e diacilgliceróis. Três novas estruturas de 1,2-diacilgliceróis, (2S, 3'R, 7'R)-1-acetil-2-(3',7'-diacetoxi-eicosanoil)-glicerol chamado de oncidinol, (3'R,7'R)-1-acetil-2-(3' -acetoxi,7'-hidroxi-octadecanoil)-glicerol e 1-acetil-2-(3'-acetoxi-octadecanoil)-glicerol, foram isoladas e identificadas por métodos espectroscópicos sendo suas configurações absolutas determinadas por aplicação da metodologia de Mosher. A similaridade química entre os calos florais foi avaliada através de métodos estatísticos. O dendrograma obtido desta análise estatística foi comparado a árvore filogenética obtida através de dados morfológicos, anatômicos e de DNA (introns ribossomal), sendo observado que algumas espécies do gênero Oncidium apresentam a composição do calo floral mais similar a outros gêneros (ex. Ornithophora e Baptistonia) do que a outras espécies do seu próprio gênero sendo o mesmo observado na análise filogenética. Os resultados do estudo dos calos florais de espécies da subtribo Oncidiinae levou a investigação do fenômeno de mimetismo floral entre Oncidiinae e a família Malpighiaceae, através do estudo da composição química do óleo floral da espécie Byrsonima intermedia, cujo principal constituinte é um novo derivado de ácido graxo, ácido (3R, 7R)-3,7-diacetoxi-docosanóico, que foi denominado de ácido birsónico. A similaridade entre a porção do ácido graxo do ácido birsónico e o oncidinol foi intrigante e sugere a presença de um mimetismo químico entre estes dois grupos de plantas que oferecem derivados de ácidos graxos como recompensa para abelhas polinizadoras. Outra evidência deste mimetismo foi investigada através da composição química da provisão larval do ninho da abelha Tetrapedia diversipes descrita como polinizadora de ambas famílias. Como resultado, foram detectadas as presenças dos ácidos 3,7-diidroxi-eicosanóico e 3,7-diidroxi-docosanóico denominados respectivamente de ácido tetrapédico A e B ambos estruturalmente relacionados aos compostos presentes em espécies de Oncidiinae e Byrsonima intermedia (Malpighiaceae). Isto demonstra que as abelhas coletam e usam os óleos florais para o provisionamento do ninho. Investigações adicionais revelaram que o óleo floral de uma terceira família de plantas representada por Calceolaria x herbeohybrida (Scrophulariaceae), também apresenta similares derivados de diacilgliceróis, 1-acetil-2-(3' -acetoxi-hexadecanoil)-glicerol. Esta observação indica que famílias filogeneticamente distantes estão ligadas por recompensas florais análogas para atrair abelhas coletoras de óleos florais. Neste trabalho, foi mapeada a rota química das recompensas florais de vários gêneros não relacionados e como sua presença é importante para a sobrevivência de abelhas coletoras de óleos florais. Também foram realizados estudos sintéticos visando a obtenção de diacilgliceróis naturais. Abstract: The chemistry of the of 39 floral calluses of specimen belonging to the subtribe Oncidiinae is described revealing that diacyl-glycerols asymmetrically substituted are the major floral oil components in 13 species, in other calluses the terpenoids, fatty acid derivatives, flavonoids, benzyl esters and diacylglicerols are the secondary metabolites. Unknown constituents were isolated from cultivated species allowing the total structural determination of three new 1,2-diacylglycerols: (2S, 3'R, 7'R)-1-acetyl-2-(3',7'-diacetoxy-eicosanoyl)-glycerol named oncidinol, (3'R,7'R)-1-acetyl-2-(3'-acetoxy,7'-hydroxy-octadecanoyl)-glycerol and 1-acetyl-2-(3'-acetoxy octadecanoyl)-glycerol. The results were analyzed by statistical methods. The distribution patterns of the calluses chemical constituents in Oncidiinae were compared with the phylogenetic tree derived from the introns of the ribossomal DNA, morphological and anatomical data. This unusual glycerol and fatty acid derivatives prompted us to further investigate the Oncidiinae and Malpighiaceae floral mimicry by studying chemical composition of Byrsonima intermedia floral oil. This research revealed that the main constituent of this oil was a new fatty acid derivative, the (3R,7R)-3,7-diacetoxi-docosanoic acid named byrsonic acid. The similarity between byrsonic acid and oncidinol fatty acid moiety was intriguing suggesting chemical mimicry among species offering fatty acid derivatives as floral rewards to pollinating bees. Other evidence of this mimicry was investigated by analyzing Tetrapedia diversipes (oil collecting bee) nest provision. As result, it was detected the presence of 3,7-dihydroxy-ecosanoic and 3,7-dihydroxy-docosanoic acid named tetrapedic acid A and B, respectively, both structurally related to compounds present in Oncidinae species and Byrsonima intermedia (Malpighiaceae). This shows that oil collecting bees use the floral rewards. Further investigation shown that floral oil a third family of plants, represented by Calceolaria x herbeohybrida (Scrophulariaceae), also revealed the presence of a similar glycerol derivative, 1-acetyl-2-(3-acetoxy-hexadecanoyl)-glycerol which indicates that species from different families are linked by analogous floral reward in order to attract pollinating bees. Finally, we have mapped the chemical route of floral reward of several unrelated genera and how their offer is important to oil collecting bees survival. It was also done studies to synthesize natural diacylglycerols. Doutorado Química Orgânica Doutor em Ciências

Orientador: Vera Nisaka Solferini, Jose Roberto Trigo Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: Uma filogenia dos membros Neotropicais da tribo Troidini (Lepidoptera: Papilionidae) foi obtida a partir da seqüência de três genes codificadores de proteínas: dois mitocondriais (COI e COII) e um nuclear (EF-1?). Análises de Parcimônia e Bayesiana de 33 taxa resultaram em árvores bastante similares, independentemente do método utilizado, com os 27 Troidini sempre formando um ramo monofilético. O gênero Battus é grupo irmão dos demais Troidini, seguido pelo ramo formado pelos taxa Paleotropicais (aqui representados por três espécimes). O gênero Euryades é o próximo ramo, e grupo irmão dos Parides. O gênero Parides é monofilético, e está dividido em quatro grupos principais pela análise de Máxima Parcimônia, com o grupo mais basal composto das espécies com cauda do SE do Brasil. Otimizações de Caráter de dados ecológicos e morfológicos sobre a filogenia proposta para os troidines indicaram que o uso de várias espécies de Aristolochia é o caráter ancestral, ao invés do uso de poucas ou de uma única planta hospedeira. Para os outros três caracteres, os estados ancestrais foram ausência de uma cauda longa, floresta como habitat primário e oviposição de ovos solitários ou em grupos dispersos de vários ovos. Uma filogenia baseada no gene cloroplástico matK e na região não-codificadora entre os genes trnL-trnF, e uma relação química baseada no seu padrão de sesquiterpenos, foram propostas para as plantas do gênero Aristolochia do SE do Brasil. Aristolochia é um gênero monofilético, cujo estado ancestral é a presença de ácidos aristolóquicos (AAs) nas suas folhas. Espécies consideradas derivadas mostram apenas ácidos labdanóicos (LAs) nas folhas. A relação fenética recuperada com os sesquiterpenos não concorda com a relação filogenética para as Aristolochia, e três grupos principais podem ser reconhecidos: germacreno-D, germacreno-C e Z-cariofileno. A distribuição de AAs e LAs sobre a filogenia de Aristolochia pode ser vista como um resultado da evolução de defesas contra herbivoria de insetos fitófagos através da história evolutiva destas plantas. Por outro lado, a diferenciação das estruturas dos sesquiterpenos em espécies filogeneticamente próximas pode ser hipotetizada como resultado de adaptações relacionadas à atração de polinizadores. Análises filogenéticas foram conduzidas para se determinar relações e para investigar a evolução de caracteres na evolução da interação entre Troidini e Aristolochia, tentando responder as seguintes questões: 1) qual o padrão de utilização de Aristolochia por estas borboletas? 2) o padrão visto atualmente está relacionado à filogenia das plantas ou à sua composição química? 3) a distribuição geográfica das Aristolochia pode explicar a utilização de plantas hospedeiras observada atualmente? e 4) como a interação entre Troidini e Aristolochia evoluiu? Foi encontrada uma congruência significativa entre as filogenias de Troidini e Aristolochia e entre a filogenia dos Troidini e o quimiograma de Aristolochia quando apenas as associações com as plantas hospedeiras preferenciais de Troidini foram consideradas. No entanto, o padrão atual do uso de plantas hospedeiras não parece ser limitado pela filogenia das mesmas, nem pelos químicos secundários encontrados nestas plantas nem pela sua similaridade geográfica. O uso atual de plantas hospedeiras nestas borboletas parece ser simplesmente oportunístico, com espécies com uma ampla distribuição geográfica usando mais espécies de plantas hospedeiras do que aquelas com distribuição mais restrita Abstract: A phylogeny of the Neotropical members of the tribe Troidini (Lepidoptera: Papilionidae) was obtained with sequences of three protein-coding genes: two mitochondrial (COI and COII) and one nuclear (EF-1?). Parsimony and Bayesian analyses of 33 taxa resulted in very similar trees regardless of method used, with the 27 troidines always forming a monophyletic clade. The genus Battus is sister group to the remaining troidines, followed by a clade formed by the Paleotropical taxa (here represented by three specimens). The genus Euryades is the next branch, and sister group of Parides. The genus Parides is monophyletic, and is divided into four main groups by Maximum Parsimony analysis, with the most basal group composed of tailed species restricted to SE Brazil. Character optimization of ecological and morphological traits over the phylogeny proposed for troidines indicated that the use of several species of Aristolochia is ancestral over the use of few or a single host-plant. For the other three characters, the ancestral states were the absence of long tails, forest as the primary habitat and oviposition solitary or in loose group of several eggs. A molecular phylogeny based both on the plastid gene matK and on the non-coding region between the genes trnL-trnF, and a chemical relationship based on their sesquiterpenes pattern, were proposed for plants in the genus Aristolochia from SE Brazil. Aristolochia is a monophyletic genus, whose ancestral state is the presence of aristolochic acids (AAs) in the leaves. Species considered derived show only labdanoic acids (LAs) in leaves. The phenetic relationship recovered with sesquiterpenes does not agree with the phylogenetic relationships for Aristolochia, and three main clusters can be recognized, germacrene-D, germacrene-C and Z-caryophyllene groups. The distribution of AAs and LAs over the phylogeny of Aristolochia can be viewed as a result of the evolution of defenses against herbivory of phytophagous insects through the evolutionary history of these plants. On the other hand, the differentiation of sesquiterpene structures in species phylogenetically close can be suggested to be adaptations related to attraction of pollinators. Molecular phylogenetic analyses were conducted to determine relationships and to investigate character evolution in the Troidini/Aristolochia interaction, trying to answer the following questions: 1) what is the present pattern of use of Aristolochia by these butterflies? 2) is the pattern we see today related to the phylogeny of plants or to their chemical composition? 3) can the geographical distribution of Aristolochia explain the host-plant use observed today? and 4) how did the interaction between Troidini and Aristolochia evolve? We found a significant congruence between the phylogenies of Troidini and Aristolochia and between the phylogeny of Troidini and the chemogram of Aristolochia when only the preferred host-plant associations were considered. However, the current pattern of host-plant use of these butterflies does not seem to be constrained by the phylogeny of their food plants, neither by the secondary chemicals in these plants nor by their geographical similarity. The current host-plant use in these butterflies seems to be simply opportunistic, with species with a wide geographical range using more species of host-plants than those with a more restricted distribution Doutorado Ecologia Doutor em Ecologia

Orientador: Mohamed E. M. Habid Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: Uma comunidade de invasoras de cultura de milho foi estudada no município de Campinas, São Paulo, durante 1983 e 1984. Sucessão de plantas, banco de sementes, fauna de artrópodos assoclados, efeito de inseticida e relação entre invasoras e produtivldade da cultura foram os principais temas abordados. Houve maior semelhança entre a flora de Invasoras de anos consecutivos do que entre cada uma delas e o banco de sementes encontrado na área. A densidade de sementes (2325/m2) foi no mínimo três vezes menor do que o normalmente encontrado em solos de regiões tropicais e temperadas. Este fato foi atribuído às condições mais propícias para a quebra de dormência e para a manifestação de fatores bióticos de mortalidade. A maior densidade de invasoras, 81,1 plantas/m2 em 1983 e 29,0 plantas/m2 em 1984, foi observada no início do ciclo da cultura, indicando uma taxa elevada de mortalidade de jovens. A dominância pela espécie de guanxuma Sida glaziovii foi responsável por grande parte da maior densidade e menor diversidade da flora no primeiro ano de observação. A maior riqueza e densidade de artropodos associados ao agroecossistema estudado estiveram relacionadas diretamente com a presença de invasoras e com o período de maior disponibilidade de flores e frutos na flora. Os Diptera foram os artropodos mais comuns, representando 48,4% da fauna total amostrada na cultura de milho. As perturbações mecânicas provocadas pela aplicação de inseticida e de água levaram a uma dispersão dos indivíduos da fauna de áreas mais ricas em artrópodos e com maior complexidade estrutural para áreas capinadas, com menor quantidade de artrópodos. Chuvas fortes resultaram em redução generalizada da densidade de artrópodos, independentemente do grau de complexidade estrutural do sistema. Endosulfan, na dose de 175g i.a./ha reduziu significativamente o número de indivíduos herbívoros tanto em áreas com invasoras como em áreas limpas, indicando maior sensibilidade desse nível trófico ao inseticida e/ou um comportamento mais sedentário quando comparado com os inimigos naturais. Estes últimos apresentaram uma redução em indivíduos e espécies um mês após a aplicação de Endosulfan, provavelmente como resposta retardada à redução de herbívoros. A maior riqueza e densidade de herbívoros estão relacionadas com a maior complexidade estrutural devido à presença de invasoras. Esta complexidade não apresenta, porém, qualquer efeito de interação com o inseticida. A produtividade da cultura não foi afetada pela presença de invasoras, ou pelo tratamento com defensivo. Há necessidade de outros estudos que permitam avaliar o papel real das invasoras em agroecossistemas para possibilitar a elaboração de propostas de Manejo Integrado Abstract: The present author linvestigated, durlng two years, a weed community of a corn field in Campinas, SP. The study involved principally weed successlon and a survey of associated arthropods, in addiction to the complex weeds, inseticides and corn productivity. A great simllarity as detected between the weed composition of the two years. However, no relationship was observed between the seed bank and the weed composition within the same year. The average of 2325 seeds/m2 obtained i the present study is cnsidered quite less abundant than those estlmated for tropical as well as for temperate regions. Local condictions actlng as mortallty factors can be considered as responslble for this reduced density of seeds. The highest weed densities were observed only in the beglnlng of the seasons, reachlng averages of 81 and 29 plants/m2 in 1983 and 1984 respectiiy, indicating that young plants were suffered higher mortalities than old ones. Sida glaziovii was more abundant in the first year, resulting in higher density and less diversity than those observed ln the second year. Availability of weed flowers and fruits provoked higher densltles and dlverslties of arthropods. Dipterous specles were the most commons (48%). PhysicaI disturbances during the application of Endosulfan as weII as of water resulted ln dlsperslon of insects to the non-treated areas. Rain reduced drastlcally the arthropod populatlons ln the studled plots. Endosulfan (175g a.i./ha) showed to be selectlve, kllllng only phytophagous specles. The natural enemy populatlon was reduced one month after appllcatlon, probably due to the reductlon of thelr host populatlons. No signinlflcant dlfferences were observed among the productlvlty of cultlvated corn ln areas lnfested or not by weeds or treated or not by Endosulfan Doutorado Ecologia Doutor em Ciências Biológicas

Orientador : Jose Roberto Trigo Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: As larvas de Utetheisa ornatrix (Lepidoptera: Arctiidae) são encontradas principalmente dentro das vagens verdes de Crotalaria ssp. (Leguminosae, Papilionoideae), onde se alimentam das sementes.As plantas de Crotalaria spp. possuem alcalóides pirrolizidínicos (APs) em seus tecidos, sendo que as maiores concentrações são verificadas nas sementes. Essas substâncias são seqüestradas pelas larvas, protegendo-as contra predadores. Os objetivos desse estudo foram investigar que pressões seletivas estariam influenciando o uso diferencial de duas espécies de Crotalaria pela mariposa U. ornatrix e descobrir quais as pressões seletivas que levaram à utilização de sementes dentro de vagens verdes pela larva. O uso de duas espécies de Crotalaria comumente encontradas na região de Campinas, SP, Brasil (C. lanceolata e C. pallida) por larvas de U. ornatrix foi observados na natureza por 1 ano. Em cada coleta era observada a presença das larvas nas diferentes partes da planta. Algumas medidas de folhas (área, densidade de tricomas e dureza) e vagens (tamanho) de C. paIlida e C. lanceolata foram tomadas com o objetivo de verificar se o uso diferencial dessas espécies de crotalárias por U. ornatrix era influenciado por características morfológicas das plantas. O desempenho (porcentagem de sobrevivência larval, tempo de desenvolvimento larval, peso das pupas e fecundidade das fêmeas) de U. ornatrix foi analisado em diferentes partes das duas crotalárias (folhas, sementes verdes, sementes maduras, vagens maduras com as sementes, vagens maduras sem as sementes, vagens verdes fechadas com as sementes e vagens verdes abertas com as sementes). Análises quantitativas e qualitativas dos APs, e quantitativas de água e proteínas foram feitas nas diferentes partes das duas espécies de plantas. A concentração e os tipos de APs presentes em larvas, pupas e adultos de U.ornatrix criados em folhas e sementes verdes foram determinados. Experimentos de predação foram conduzidos para verificar o papel dos APs seqüestrados de folhas e sementes verdes na proteção de larvas e adultos usando 3 modelos de predadores, formigas, pintinhos e aranhas. Além disso, foi conduzido um experimento com gaiola de exclusão no campo para testar se as vagens conferiam uma proteção mecânica às larvas. Sessenta e seis larvas de U. ornatrix foram encontradas em 72 indivíduos de C. pallida, enquanto apenas 3 larvas foram vistas em C. lanceolata. As larvas foram encontradas predominantemente no interior das vagens verdes (97% e 66% de ocorrência em C. paIlida e C. lanceolata, respectivamente). As vagens de C. pallida são significativamente maiores tanto em comprimento quanto em largura que as de C. lanceolata. Além disso, as folhas de C. pallida apresentam maior densidade de tricomas, maior área e menor dureza que as de C. lanceolata. Todas as larvas de U. ornatrix morreram quando criadas em sementes maduras e vagens maduras com sementes (tanto abertas quanto fechadas) de ambas as espécies de plantas. As maiores porcentagens de sobrevivência foram observadas nas larvas alimentadas com vagens verdes abertas com sementes e com folhas de C. pallida. Em C. lanceolata, as porcentagens de sobrevivência foram similares nos tratamentos sementes verdes, vagens verdes abertas com sementes e folhas. As larvas criadas em folhas apresentaram um tempo de desenvolvimento significativamente maior do que as submetidas ao tratamento sementes verdes em ambas as espécies. As larvas criadas em folhas de C. lanceolata resultaram em pupas fêmeas significativamente mais leves em comparação com os demais tratamentos. A fecundidade das fêmeas não diferiu estatisticamente entre todos os tratamentos de ambas as espécies. Todos os estágios de U. ornatrix que se alimentaram de sementes verdes apresentaram significativamente mais APs que quando alimentados em folhas em ambas as espécies de plantas. Os bioensaios com os adultos utilizando aranhas como predadores mostrou diferença significativa nas taxas de predação. Os adultos resultantes de criações com sementes verdes foram mais freqüentemente rejeitados pela aranha do que aqueles oriundos de larvas criadas em folhas. Entretanto, os bioensaios com larvas utilizando formigas e pintinhos mostraram que a dieta da larva (folhas ou sementes) não confere proteção diferencial. O experimento com gaiola de exclusão mostrou que a proteção mecânica conferi da pelas vagens foi semelhante àquela conferi da pelas gaiolas de exclusão. A escolha de sementes verdes de Grata/afia por U. ornatrix provavelmente está relacionada à proteção mecânica das vagens contra inimigos naturais. A proteção química também pareceu ser importante no estágio adulto da mariposa Abstract: Utetheisa ornatrix larvae (Lepidoptera: Arctiidae) are found mainly inside green pods of Crotalaria spp. (Leguminosae: Papilionoideae), where they feed on seeds. Crotalaria spp. contain pyrrolizidine alkaloids (PAs) in their tissues, but at higher concentration is observed in seeds. These substances are sequestrated by larvae and protected them against predators. The aims of the present study were examine which selective pressures influenced the differential use of two species of Crotalaria by U. ornatrix and investigate which selective pressures leaded to the preferential use of seeds instead of other plant parts by U. ornatrix larvae. I studied the use of two species of Crotalaria (C. pallida and C. Lanceolata) commonly encounter in Campinas, São Paulo state, Brazil by larvae of U. ornatrix were observed during one year. I examined at each collect the presence of U. ornatrix larvae in different plant parts. Morphological characteristics of leaves (area, trichomes density, and tough) and pods (size) of the two studied plant species were taken. I assessed performance (Iarval survival and developmental time, pupal weight, and female fecundity) of U. ornatrix fed on different parts of C. pallida and C. lanceolata (Ieaves, mature closed pods with seeds, green closed pods with seeds, mature open pods with seeds, green open pods with seeds, green seeds, and mature seeds). Qualitative and quantitative analysis of PAs, and quantitative determinations of water and proteins were made in different plant parts. PAs concentration and types in larvae, pupae, and adults reared on leaves and green seeds were determined. I tested the efficacy of PAs sequestrated from leaves and green seeds in protecting larvae and adults experimentally, using 3 model predators, ants, spiders, and chicks. Additionally, we performed field exclusion cage experiments to test the potential mechanical protection conferred by pods to larvae. Sixty six larvae of U. ornatrix were found on 72 examined individuals of C. pallida, while only three larvae were found on 36 studied plants of C. lanceolata. Larvae were found mainly inside green pods (97% and 66% of occurrences for C. pallida and C. lanceolata respectively). Pods of C. pallida were significantly bigger than C. lanceolata. Moreover, leaves of C. pallida were softer, presented higher trichomes density, and bigger area in relation to C. lanceolata. Ali larvae reared on mature seeds and mature pods with seeds (both open and closed pods) of both plant species died. Highest survivals were observed for larvae reared on leaves and green open pods with seeds of C. pallida. On C. lanceolata, larvae survival was similar when reared on leaves, green seeds, and green open pods with seeds. Developmental time was significantly longer in leaves treatments than when reared on green seeds of both plant species. Individuals reared on leaves of C. lanceolata presented significantly lower pupal weight than other diet treatments. Female fecundity did not differ significantly among the plant parts treatments and plant species. All U. ornatrix developmental stages reared on green seeds presented higher concentration of PAs than those reared on leaves. Adult bioassays using spiders as predators showed significantly differences in predation rates. Adults obtained from larvae reared on green seeds were more often rejected by spiders than those reared on leaves. However, larva I bioassays using model predators (ants and chickens) showed that larval diet (Ieaves or green seeds) did not conferred differential protection. Field cage experiments showed that mechanical protection offered by pods were similar to that conferred by predator free exclusion cages. The choice of green seeds of Crotalaria spp. by U. ornatrix is likely to be linked to the mechanical protection conferred by pods against natural predators Mestrado Mestre em Ecologia

Orientador: João Vasconcellos Neto Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: Interações de aranhas com Trichogoniopsis adenantha (DC) (Asteraceae): As distribuoções de duas espécies de aranha, Peucetia fiava (Oxyiopidae) e Misumenops sp. (Thomisidae) sobre T. adenantha foram estudadas na Serra do Japi, Judiaí, São Paulo. O uso de habitat por estas duas espécies de aranha foi analisado em diferentes escalas. As plantas foram categorizadas de acordo com sua altura máxima e número de ramos. Os ramos foram categorizados por grau de exposição em relação à vegetação, estágio fenológico, composição fenológica dos capítulos que continham e número de grupos de capítulos. Uma média de número de capítulos em cada estágio fenológico previamente determinado nos grupos de capítulos com aranhas associadas foi computada. Estes dados forma computados para cada espécie de aranha separadamente, e suas distribuições nas classes foram comparadas com aquelas esperadas pressupondo-se distribuições ao acaso. As duas espécies de aranhas ocorreram em densidades muito baixas. Os resultados indicam que há uma grande sobreposição de uso de estruturas da planta pelas duas espécies de aranha. Isto está de acordo com dados da literatura indicando que disponobilidade de micro-habitat não é um fator limitante para estas espécies, cujas populações devem ser mantidas abaixo da capacidade de suporte do ambiente devido à competição intra-específica. Uma análise de custo-benefício para T. adenantha da presença de indivíduos adultos e subadultos de P. fIava foi realizada e demonstrou que a presença de adultos e subadultos desta espécie de aranha sobre ramos de T. adenantha não tem um efeito positivo sobre a produção de sementes nestes ramos Abstract: Interactions between spiders and TrichoQoniofJsis adenantha: The distributions of two spider species, P. fiava (Oxyopidade) e T. adenentha (Thomisidae) were studied at Serra do Japi (City of Jundiaí, state of São Paulo, Brazil). The use of habitat by these two species was analyzed in different scales. Plants were classified according to maximum height and number of shoots. Shoots were classified according to their position in relation to the vegetation, their phenological stage, total number of flowerheads, and the number of flowerheads in each of seven phenological stages previously determined. A mean number of flowerheads in each phenological stage was also determined for each group of flowerheads bearing a spider. Ali data were computed for each spider species separately, and their distribution in the categories was compared to the expected random distribution. 80th spider species occurred in very low densities. The results indicate that there is great overlap in the use of micro-habitat by these spider species. This is in accordance with available data in the literature, indicating that availability of micro-habitat is not a limiting factor for these species, whose populations must be kept below the carrying capacity of the environment due to intraspecific competition. A cost benefit analysis of the presence of P. flava on shoots of T adenantha was carried out, showing that the presence of adults and subadults of this species does not have a positive effect on seed production in these shoots Mestrado Ecologia Mestre em Ciências Biológicas

Orientador: Wesley Rodrigues Silva Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: O presente estudo investigou a variação espacial nas interações envolvendo os poneríneos Pachycondyla striata e Odontomachus chelifer e diásporos não-mirmecocóricos. O estudo foi desenvolvido em três formações florestais contínuas na Floresta Atlântica: Mata de Restinga (2-3 m acima do nível do mar), Floresta de Planície (5-30 m acima do nível do mar) e Floresta de Encosta (200-250 m acima do nível do mar) no Parque Estadual da Ilha do Cardoso, Cananéia, SP. Investiguei como tais interações variam espacialmente comparando os padrões das interações formiga-diásporo, e o estabelecimento, crescimento e sobrevivência inicial de plântulas nas nossas três áreas de estudo. Possíveis causas delineando tais padrões foram examinadas (quantidade de serapilheira, penetrabilidade do solo, biomassa de frutos e artrópodes, abundância e preferência dos poneríneos). Operárias solitárias de P. striata e O. chelifer transportam diásporos para seus ninhos de maneira similar nas três áreas de estudo. Contudo, diásporos ricos em lipídeos são preferencialmente removidos por ambas as espécies. A baixa disponibilidade de artrópodes na serapilheira pode ter afetado o padrão observado, pois os poneríneos são primariamente carnívoros. Plântulas e juvenis foram mais freqüentes perto dos ninhos dessas formigas que em áreas controle sem tais ninhos em mata de restinga e em floresta de planície. O recrutamento das plântulas em ninhos de P. striata e O. chelifer foi maior que em áreas controle, sem ninho, em mata de restinga e floresta de planície, mas o mesmo não ocorreu em floresta de encosta. Este padrão pode estar relacionado às propriedades e penetrabilidade do solo, diferente para cada uma das áreas estudadas. Embora as interações entre P. striata e O. chelifer e diásporos não-mirmecocóricos ocorreram nos três ambientes estudados e envolvam uma variedade de espécies de plantas, há diferenças importantes entre as áreas. Os resultados indicaram que a interação formiga-diásporo varia no espaço com importantes conseqüências para as plantas envolvidas Abstract: The present study investigated the spatial variation in interactions involving the ponerine ants Pachycondyla striata and Odontomachus chelifer and nonmyrmecochorous diaspores. The study was carried out at the three continuous forests formations in the Brazilian Atlantic forest: Restinga forest (2-3 m above sea level), Lowland forest (05-30 m above sea level), Hillside forest (200-250 m above sea forest) at Parque Estadual da Ilha do Cardoso, Cananéia, SP. We examined how these interactions vary spatially by comparing the patterns of selected ant-diaspore interactions and establishment, growth and early survival of seedlings occurring at our three main study areas. Possible causes underlying such patterns were examined (leaf litter, soil penetrability, fruits and arthropods biomass, ponerines abundance and preference). Individual workers of P. striata and O. chelifer transport single diaspores to their nest by similar way across the three study areas. However the lipid rich diaspores were preferentially removed by both ponerine species. The low availability of leaf litter arthropods may have affected the observed pattern whereas the ponerines are primarily carnivorous. Seedlings and juveniles were more frequent close to ponerine nests than in control areas without such nests in restinga and lowland forests. The seedling recruitment in nests of P. striata and O. chelifer was greater than in control areas in restinga and lowland forests but not in hillside forest. Seedlings grew better only in nests of O. chelifer in lowland forest. This pattern may be related to soil properties and penetrability that are different between the areas. Although the interactions between P. striata and O. chelifer and nonmyrmecochorous diaspores occur at the three study areas and involve a variety of plant species at all places, there are important differences between the sites. The results indicate that ant-seed interaction vary in space with important consequences for the plants involved. Mestrado Mestre em Ecologia

Orientador: Woodruff Whitman Benson Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: Inimigos naturais podem ser importantes na determinação da abundância de populações de insetos. Em lepidópteros, sabe-se que predadores de diferentes tipos agem em todos os estágios de seu ciclo de vida. Neste estudo a intensidade da predação natural por diferentes categorias de predadores sobre larvas e pupas da borboleta Eurema albula (pieridae) foi avaliada experimentalmente e através de observações de história natural, na Reserva Florestal de Linhares, ES. A sobrevivência de larvas em indivíduos pequenos de sua planta hospedeira Senna pendula (Caesalpinaceae) foi significativamente maior do que em indivíduos grandes. No experimento principal gaiolas de exclusão com diferentes malhas e barreiras pegajosas de resina foram utilizadas para restringir de forma seletiva o acesso de diferentes grupos de predadores a plantas contendo larvas jovens de E. albula. Diferentes categorias de predadores generalistas predaram larvas de E. albula e taxas diárias de mortalidade da ordem de 3,3 a 11 % foram detectadas para as diferentes categorias estudadas. Não houve variação espacial nas taxas de mortalidade. Trinta pupas foram distribuídas em três habitats (interior da mata, borda de mata e mussununga) para quantificação e comparação das taxas de predação. A intensidade da predação sobre pupas não diferiu entre os habitats, e a taxa média de mortalidade foi de 12% ao dia. Paralelamente aos experimentos, o número de espécies de diferentes grupos de predadores foi quantificado através de observação e coleta de indivíduos diretamente sobre as, plantas (formigas e aranhas), uso de iscas atrativas e censos (formigas e vespas) e observação direta e uso de redes de neblina (aves insetívoras). Foram identificadas 11 espécies de formigas, 7 espécies de vespas, 12 espécies de aranhas e 21 espécies de aves potencialmente predadoras de ;E. albula na área Abstract: Natural enemies may play an important role in determining the abundance of insect populations. Butterflies are attacked by different kinds of predators in all stages of their life cycle. In this study the intensity of attack by different groups of predators on larvae and pupae of the butterfly Eurema albula (pieridae) was investigated both experimentally and by means of field observations in the Reserva Florestal de Linhares, ES. The survivorship of larvae feeding on large versus small plants of Senna pendula (Caesalpinaceae) was found to be higher for larvae feeding on small plants. The main experiment consisted of using exclusion cages with different meshes and sticky barriers to selectively restrict the access of different groups of predators to plants bearing E. albula larvae. Plants without cages and sticky barriers were used as controls, making it possible to calculate the reduction in death due to removing one or another source of predation. The exclusion cages and sticky barriers were removable and rotating treatments among sample units allowed control for individual differences among plants. Different groups of generalist predators preyed upon larvae of E. albula and daily mortality rates around 3,3 to 11% were attributed to each predator category (birds, wasps and ants). No spatial variability in mortality rates was detected. Thirty pupae of E. albula were distributed in each of three habitats (inside forest, forest edge and scrub vegetation) and the rates of attack compared. The intensity of predation on pupae did not differ among habitats, I and the mean daily mortality rate was 12%. At the time ofthe experiments the number of species in each predator category was estimated through direct counts on plants (ants and spiders), censusing at baits (ants and wasps), and field observations and mist-net capturing (insetivorous birds). Potential predators of E. albula included 11 species of ants, 7 wasps, 12 spiders and 21 birds Mestrado Ecologia Mestre em Ciências Biológicas

Orientador: Thomas Michael Lewinsohn Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: Neste estudo foi investigada a influência do isolamento entre indivíduos e tamanho de moita de plantas hospedeiras, na colonização por dípteros endófagos de capítulos de Praxelis clematidea (Asteraceae). O efeito do isolamento foi avaliado através da relação entre a distância entre plantas co-específicas mais próximas em moitas naturais e o, tamanho de moita por um experimento com três replicatas de moitas de 1, 4, 8, 16 e 32 plantas e avaliação da colonização dos capítulos. Os principais grupos de dípteros endófagos encontrados foram Melanaqromyza (Agromyzidae) e Tephritidae (Trupanea e Xanthaciura biocellata). Melanaqromyza ocorreu em maior abundância relativa nas plantas coletadas em moitas naturais e os tefritídeos em moitas experimentais. As diferenças de habitat preferencial dos adultos, principalmente no grau de insolação, parecem determinar esta diferença nas abundâncias relativas. Melanaqromyza utilizou com igual intensidade plantas agrupadas e isoladas; no experimento, teve a abundância total independente do tamanho de moita porém menores densidade por planta e por capítulos em moitas maiores. Tefritídeos tiveram maior abundância em plantas isoladas e nas moitas experimentais estas abundâncias cresceram com o tamanho da moita. As densidades por planta e por capítulos foram independentes do tamanho da moita. Os tefritídeos devem ser menos eficientes em localizar indivíduos de P. clematidea com maior tempo de procura de hospedeiras gerando os padrões encontrados por respostas dependentes do tempo e risco maior de predação duiante a procura. Melanaqromyza pode estar sofrendo um efeito de saturação devido a baixa população de adultos ou assincronia entre os adultos e a presença de inflorescência ideais para oviposição Abstract: In this study, the colonization of Praxelis clematidea (Asteracea) inflorescences by endophagous flies was investigated in respect to isolation between host plants and patch size. The distance to nearest neighboring conspecific individual occurring in natural patches was measured aiming to investigate the role of plant isolation in the endophagous fauna. An experiment with 15 patches was performed with three replicates for each patch size (1,4,8, 16 and 32 plants) and the colonization of the flies was registered. The main groups of flies in P. clematidea capitula were Melanagromvza (Agromyzidae) and fruit-fly species (Tephritidae: Trupanea and Xanthaciura biocellata). Melanagromvza showed greatest abundance in plants collected in the field and the tephritids in the experimental plants. Differences in habitat preferences of females, mainly in relation to insulation, appeared to determine the different relative abundances. Melanagromvza used aggregated and isolated plants in the same way. Total abundance in the experiment was not related to patch size, but plant and inflorescence densities decreased in greatest patches. Tephritids showed greatest abundances in isolated plants and, in the experiment, these abundances increased with patchy size. On the other hand, plant and inflorescence densities were not related to patch size. Trephritid flies were probably less efficient in localizing P. clematidea individuals, spending more time in searching for hosts. Thus generating the patterns that were found. Melanagromvza apparently showed a saturation effect caused by low populational rates of adults or else by an asynchrony between fly season and higher numbers of available inflorescences necessary to oviposition Mestrado Ecologia Mestre em Ciências Biológicas

Orientador: Maria Alice Garcia Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: A fauna de artrópodes associada a uma população da planta invasora Sida cordifolia foi amostrada mensalmente, durante um ano, em Campinas, SP. As 154 espécies encontradas estão organizadas de acordo com estágio de desenvolvimento coletado, guilda, parte da planta atacada e frequência de ocorrência. Trinta e quatro espécies de fitófagos alimentam-se e/ou reproduzem-se a planta. Verificou-se como estas espécies, seus parasitóides e predadore respondem às variações da quantidade de recursos, medida em biomassa/planta e diversidade de recursos, registrando-se a presença ou ausência de órgãos reprodutivos. As guildas foram encontradas em frequências semelhantes em plantas vegetativas e maduras, porém, um indivíduo maduro pode sustentar um número maior de espécies. A riqueza de espécies também é maior para o conjunto de plantas maduras. A biomassa total disponível para colonização pelos artrópodes varia pouco durante o ano, mas no campo sempre existe uma fenofase predominante. A biomassa explica uma pequena proporção da variação no número de fitófagos encontrado por indivíduo, com exceção de um período, o outono, quando esta relação positiva é mais acentuada. Este período é caracterizado pela maior disponibilidade de recursos. Embora variando no tempo, à medida que aumenta a biomassa há um aumento na riqueza e densidade de fitófagos e entomófagos que utilizam a planta. Plantas maduras, além de tenderem a ser maiores, apresentam também maior diversidade de recursos e portanto nichos a serem ocupados. Análise comparativa de plantas com mesma diversidade de recursos mas com biomassa diferente demonstra que o tamanho tem um efeito relativamente pequeno sobre a densidade e riqueza de artrópodes. Por outro lado, a diversidade de recursos representada pela presença ou estágio de desenvolvimento de alguns órgãos da planta é limitante para a ocorrência de algumas espécies associadas a S. cordifolia, principalmente brocadores de ramo e de trutos. As diferenças encontradas entre plantas maduras e vegetativas desaparecem quando não consideramos as espécies associadas aos órgãos reprodutivos. Portanto, a contribuição deste último fator parece ser mais relevante para a variação na estrutura da comunidade observada entre plantas em diferentes fenofases e ao longo do ano. As espécies fitófagas oligófagas são consideradas como possíveis agentes de controle biológico, mas para outras regiões pois são atacadas por parasitóides e/ou se alimentam de espécies de plantas cultivadas na região Abstract: The arthropod fauna associated to a population of the weed Sida cordifolia was surveyed monthly, during one year, in Campinas, SP, Brazil. The 154 species were sorted and analyzed according to life stage, guild, part of the plant attacked and frequency. Thirty four of phytophagous were recorded feeding and/or breeding on the plant. Were tested the response of phytophagous species, their parasitoids and predators to variation of plant biomass and resource diversity, by recording the presence or not of reproductive organs. The guilds are in similar frequencies in mature and vegetative plants, but mature individual plants support more species. The total species richness is also higher in these plants compared to vegetative ones. The total biomass available for colonizing arthropods varied very slightly during the year, but in the field, there is always one prevailing plant stage. Biomass explains a small proportion of the variation per plant. However, during the autumn the variation is better explained, probably because the effect of higher biomass reproductive organs. Although varying during the year, an increase in plant biomass is followed by increase in phytophagous and entomophagous density and composition. Mature plants tend to be bigger and, in addition, the higher resource diversity provides niches to be occupied. The comparison of plants with same resources, but differing biomass, show minor importance of plant size on arthropod composition and density. In contrast, the resource diversity provided by presence or development stage of some plant parts are required for the occurrence of some species associated to S. cordifolia, mainIy endophagous and fruit feeders. The observed differences between mature and vegetative plants disappear when are excluded the insects associated to reproductive organs. Thus, the resource diversity appears to be the mainly factor influencing the variation on the community structure observed along the year and in different plant stages. Some species are suggested as possible biological control agents in other regions than Campinas, because in this region they are heavily attacked by natural enemies or feed on cultivated plants Mestrado Mestre em Ciências Biológicas

Orientador: Woodruff Whitman Benson Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: Neste estudo descrevo quantitativamente a comunidade de "borboletas frugívoras" de um fragmento florestal remanescente em Campinas, SP, com ênfase na biologia populacional de Anaea ryphea (Cramer) (Nymphalidae: Charaxinae), a espécie mais abundante. Durante 26 meses quantifiquei variações temporais e espaciais na riqueza, diversidade e abundância da comunidade empregando armadilhas (4 amostragens/mês) distribuídas em diferentes ambientes (Borda, Interior da Mata e Trilha Central). Avaliei as flutuações na abundância dos estágios imaturos e adultos da população de Anaea ryphea e inferi suas causas de mortalidade através de censos e construção de tabelas de vida, respectivamente. Investiguei a relação entre o uso das plantas hospedeiras e desempenho larval com o monitoramento de imaturos no campo, criação de larvas em laboratório e análise química das plantas hospedeiras. A comunidade apresentou um número relativamente baixo de espécies comuns, de ampla distribuição. A diversidade e abundância da comunidade não se distribuiu aleatoriamente entre habitats (menor abundância dentro da mata; menor diversidade na borda) e ao longo do tempo. Houve ainda uma grande assincronia nas flutuações das espécies dessa guilda, sugerindo que sua dinâmica está principalmente sob controle biótico ao invés de climático. Sugere-se que, para inventários de curta duração em fragmentos similares, esforços de amostragem concentrados nas bordas e trilhas/clareiras são suficientes para obtenção de estimativas muito próximas da "riqueza total" desse grupo de lepidópteros. A população de A. ryphea revelou uma estrutura semelhante àquela descrita para outras espécies em regiões tropicais, sendo composta predominantemente por machos, com uma estrutura espacial que acompanhou a disponibilidade de plantas hospedeiras. A população de imaturos variou sazonalmente e de forma correlacionada com as oscilações da temperatura, pluviosidade, quantidade e qualidade de plantas hospedeiras e da atividade reprodutiva dos adultos. A população de adultos variou de forma mais irregular e diferenças na densidade entre anos (estações de crescimento) não foram muito acentuadas, sugerindo uma certa estabilidade da população quanto ao número de indivíduos alcançado anualmente. O parasitismo de ovos foi o fator mais importante influenciando a variação no tamanho da população ao longo da estação de crescimento (fator chave) e atuou de forma dependente da densidade, com potencial regulador sobre a população. No nível populacional as fêmeas de A. ryphea utilizaram predominantemente Croton floribundus em comparação a C. priscus, e detectou-se diferenças no desempenho das larvas nas duas espécies de planta. Considerando-se os indicadores de desempenho no laboratório e no campo, as respostas nas diferentes plantas hospedeiras foram conflitantes, sugerindo um sucesso reprodutivo médio similar nas duas espécies. A preferência por C. floribundus se correlacionou positivamente com o maior tamanho e peso dos adultos (avaliados em laboratório) e negativamente com a sobrevivência dos imaturos no campo. Croton priscus apresentou melhor qualidade nutricional (baseada no teor de água e nitrogênio), o que, entretanto, não se refletiu num melhor desempenho larval. Esta espécie apresentou um menor risco de mortalidade para os imaturos de A. ryphea no campo. Os resultados, portanto, não permitem determinar os fatores que levam ao uso diferencial das plantas hospedeiras. Sugerese a continuidade dos estudos sobre a relação preferência-desempenho nesse sistema através de testes de oviposição no nível individual Abstract: In the 20th century, with the sprouting of laboratory animal science, it became undeniable that the quality of the experimentation animal exerts direct influence on the research quality. The model' s health is one of the variables that more direct1y defines its quality. It's up to the researcher to validate the results of his work and for that it is necessary to have full knowledge about the parasites that could affect the laboratory animal colonies, with the purpose of vigilance and control, minimizing the interferences in the experimental results. The present work produced a data compilation on the main parasites of laboratory mice, aiming at the creation of a study source for researchers, technicians and students. Recognizing that the traditional teaching in Parasitology confers some specific difficulties to the student and to the teacher, demanding abstraction moments of both parts, the present work deals with the development of a software that functions as auxiliary tool to the teacher, from which it is possible to bring to the student a global and articulated vision of the studied dynamic phenomena. Graphical animations in three-dimensional environment have been created, illustrating the life cyc1e or morphology of the parasites: Cryptosporidium parvum and C. muris, Giardia muris, Tritrichomonas muris, Spironucleus muris, Syphacia obvelata, Myocoptes musculinus and Myobia musculi. The description of the created software, its evaluation and use perspectives are presented here Doutorado Doutor em Ecologia

Orientador : Paulo Sergio M. C. de Oliveira Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: A maior parte das infonnações sobre as interações entre formigas e sementes é decorrente de estudos realizados com plantas mirmecocóricas típicas, que apresentam adaptações para a dispersão por formigas. Apesar de mirmecocoria ocorrer em certos grupos de plantas nas florestas neotropicais (Horvitz 1981, Passos e Ferreira 1996), plantas mirmecocóricas típicas são especialmente comuns em regiões de solos pobres da Austrália e África do Sul, ou regiões áridas da América do Norte (Berg 1975, Milewski e Bond 1982, Hõlldobler e WIlson 1990). Plantas mirmecocóricas possuem sementes com estruturas especiais ricas em lipídeos que são denominadas elaiossomos (Berg 1975, van der Pijl 1982). Estas estruturas atraem formigas que coletam o diásporo (i. e. unidade de dispersão, fruto ou semente, veja van der Pij11982) e o transportam para o ninho, onde o elaiossomo serve de alimento, sendo a semente descartada no exterior do ninho, onde poderá se estabelecer (Horvitz e Beattie 1980, O'Dowd e Hay 1980). Nas florestas tropicais, ca. 90% das árvores e arbustos têm frutos carnosos e dependem de vertebrados frugívoros para sua dispersão (Frankie et aI. 1974). Em geral a maior parte dos estudos de dispersão de sementes realizados em florestas tropicais aborda a primeira parte do processo, ou seja, os padrões de consumo dos frutos e deposição de sementes gerados por vertebrados (e.g. Fleming 1986, Wheelwright 1988, Jordano 1993). Apesar da reconhecida abundância de flutos carnosos que atingem os solos de florestas tropicais (Jordano 1993), bem como da grande diversidade e abundância de formigas nessas áreas, a ecologia evolutiva e história natural das interações entre formigas e diásporos nesse tipo de ambiente é pouco conhecida (Horvitz 1981, Rico-Gray 1993, Pizo e Oliveira 1998). A dispersão de sementes é a última etapa do ciclo reprodutivo das plantas, mas é também o início do processo de renovação e recrutamento de populações (Herrera et ai. 1994). Estudos recentes indicam que nos sistemas de dispersão de espécies tropicais há uma complexa rede de interações, sendo importante considerar os fatores que afetam o destino das sementes após sua dispersão por vertebrados (Chambers e MacMahon 1994, Andresen 1999). Após serem dispersas por vertebrados, as sementes fteqüentemente estão sujeitas à ação de predadores e dispersores secundários de sementes, bem como à imprevisibilidade espacial e temporal de micro-sítios favoráveis à germinação. Estes fatores figuram entre os principais determinantes do tamanho, composição e distribuição espacial de populações vegetais (Schupp 1990, Whelan et ai. 1991, Nathan e Muller-Landau 2000). Recentemente, diversos autores têm demonstrado que as formigas podem afetar o destino de sementes de plantas primariamente dispersas por vetebrados em regiões neotropicais (Lu e Mesler 1981, Byme e Levey 1993, Kaspari 1993, Leveye Byme 1993, Pizo e Oliveira 1998, 1999,2001 a, b). As formigas interagem com diásporos que chegam 1991, Pizo e Oliveira 1998, 1999), podendo alterar a dinâmica do banco de sementes ao solo caindo espontaneamente da planta-mãe, derrubados pelos dispersores primários, ou em suas fezes (Howe 1980, Laman 1996, Pizo e Oliveira 1999). Deste modo, as formigas alteram o espectro de deposição de sementes (Roberts e Heithaus 1986, Kaufinann et ai. (Levey e Byrne 1993), facilitar a germinação de sementes (Oliveira et ai. 1995, Leal e OIíveira 1998, Pizo e Oliveira 1998, 2001b), promover seu estabelecimento (Farji Brener e O primeiro estudo sistemático das interações entre formigas e diásporos em floresta Silva 1996, Farji Brener e Medina 2000) e afetar a distribuição de plântulas de espécies primariamente dispersas por vertebrados (Bõhning-Gaese et ai. 1999) neotropical (Pizo e Oliveira 2001 a) demonstrou que o uso de ftutos e sementes por formigas é bastante comum nessas áreas, e envolve grande número de espécies de plantas (56) e formigas (36). Apesar da relevância das interações entre formigas e diásporos em áreas florestais nos neotrópicos, atuahnente pouco se sabe a respeito dos efeitos dessas interações para o recrutamento de espécies vegetais (porém veja Horvitz e Schemske 1986). Com essa perspectiva, o trabalho aqui descrito teve como objetivos gerais: (1) identificar as espécies de formigas que fi'eqüentemente exploram diásporos em uma área de mata de restinga no sudeste do Brasil, bem como os diásporos por elas explorados; (2) identificar os padrões de utilização dos diásporos nesta área; (3) avaliar o impacto da atividade das formigas na demografia das espécies vegetais (i. e. distribuição ou sobrevivência de plântulas de espécies vegetais selecionadas), com ênfase especial para Clusia criuva e Guapira opposita (queira ver a justificativa da escolha das espécies vegetais abaixo, na descrição dos capítulos). o trabalho foi dividido em três partes representadas pelos capítulos que se seguem. o Capítulo 1 relata o conjunto de formigas que exploram diásporos no chão da área de estudo, bem como os diásporos por elas explorados. As características dos diásporos (morfológicas e químicas) e a composição local de formigas como fatores determinantes da interação são investigadas nesse capítulo. O estudo do Capítulo 2 foi delineado para determinar o papel das formigas no destino de sementes e plântulas de uma espécie arbórea primariamente dispersa por aves, Clusia criuva (Clusiaceae). Neste estudo foi utilizada uma abordagem observacionaI/experimental a:fim de estimar a probabilidade de transições entre os estágios consecutivos do processo de recrutamento desta espécie (produção de frutos e remoção por aves, interações entre formigas e sementes no solo da floresta, germinação de sementes, e estabelecimento e sobrevivência de plântulas no primeiro ano). Finalmente, o Capítulo 3 investiga as interações entre formigas e os frutos de Guapira opposita (Nyctaginaceae), espécie arbórea que também é primariamente dispersa por aves. A relevância deste estudo reside no fato de que os efeitos das interações entre formigas e sementes no recrutamento de espécies vegetais eram esperados para frutos ricos em lipídeos (como Clusia), especialmente atrativos para formigas (queira ver Pizo e Oliveira 2001 b). Guapira opposita é espécie pobre em lipídeos e rica em proteínas, mas seus frutos são especialmente atrativos para formigas no local de estudo. A idéia de verificar se as fonnigas poderiam afetar a distn'buição de plântulas e jovens de uma espécie pobre em lipídeos motivou a investigação. Ao longo de toda a tese, utilizei o termo diásporo para me referir à unidade de dispersão, ou seja, a semente, fruto, ou in&utescência dispersa pelo vetor animal. No caso de Clusia criuva, os frutos do tipo cápsula contêm cinco diásporos, sendo cada diásporo um conjunto de sementes envolvidas por arilo vermelho, rico em óleos. Guapira opposita apresenta seus frutos (drupas) reunidos em in&utescências. No caso desta espécie, o diásporo é o fruto (queira ver figuras dos diásporos de C. criuva e G. opposita nos capítulos 2 e 3, respectivamente). Os três capítulos que compõe a tese foram redigidos em inglês a fim de agilizar sua publicação Doutorado Doutor em Biologia Vegetal

Orientador: Thomas Michael Lewinsohn Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: Neste trabalho, descreveu-se aspectos da biologia e ecologia de Allorhogas dyspistus Marsh (Hymenoptera), o primeiro braconídeo fitófago registrado, que utiliza sementes imaturas de Pithecellobium tortum Mart. (Leguminosae: Mimosoideae), de seu parasitóide Eurytoma sp (Hymenoptera: Eurytomidae) e de seu competidor potencial Merobruchlls boucheri Kingsolver (Coleoptera: Bruchidae). Este último fitófago utiliza sementes de P. tortum já completamente desenvolvidas, sendo que aquelas utilizadas pelo braconídeo ficam, em sua maioria, inviabilizadas para posterior predação pelo bruquídeo ¿Observação: O resumo, na íntegra poderá ser visualizado no texto completo da tese digital Abstract: This study describes the biology and ecology of Allorhogas dyspistus Marsh (Hymenoptera: Braconidae), the first phytophagous braconid ever recorded, which feeds on Pithecellobium tortum Mart. (Leguminosae: Mimosoideae) immature seeds, its parasitoid Eurytoma sp (Hymenoptera: Eurytomidae), and its potential competitor Merobruchus bOllcheri Kingsolver (Coleoptera: Bruchidae). This last species predates on fully developed seeds of P. tortum, and most ofthose attacked by A. dyspistus are not available for later attack by M boucheri...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations Doutorado Doutor em Ciências Biológicas

Orientador: Maria Alice Garcia Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: A soja (Glycine max (L.) Merrill) é uma espécie cultivada introduzida que vem se expandindo, no Brasil, há cerca de quatro décadas e que ainda apresenta alguns nichos alimentares desocupados ou ineficientemente explorados por artrópodos e outros colonizadores fitófagos. Na última década, no Brasil, alguns insetos de hábito subterrâneo foram considerados pragas dessa cultura, provavelmente devido a mudanças no sistema de cultivo e à expansão da cultura para novas áreas. esta é a situação de Phyllophaga cuyabana (Moser), espécie nativa do Brasil, tem se caracterizado como praga da soja na região Centro Oeste do Estado do Paraná, onde suas larvas consomem as raízes dessa leguminosa. O objetivo deste trabalho é aumentar os conhecimentos sobre a biologia e a ecologia desse inseto, considerando aspectos como comportamento, distribuição estacional das fases de desenvolvimento do inseto e aspectos de sua interação com a planta hospedeira, visando fornecer subsídios para a elaboração de uma estratégia para seu controle em lavouras de soja. Foram comparadas respostas populacionais das fases imaturas e comportamentais do adulto, em diferentes sistemas de manejo do solo e da cultura da soja. O ciclo de vida de P. cuyabana está em sincronia com a cultura da soja e com a época de sua semeadura na região e o padrão de flutuação populacional, ao longo do ano, pode ser explicado, em parte, por fatores físicos, principalmente a temperatura. O adulto, única fase que ocorre fora do solo, parece ser a fase mais suscetível e adequada como alvo de controle, pois apresentou aspectos comportamentais que podem ser explorados numa estratégia de manejo. Na época de acasalamento (novembro/ dezembro) estes insetos tendem a se agregar, fora do solo, em locais onde a vegetação é mais alta e a maioria sai do solo, em dias alternados, retomando após a cópula. A procura de sítios de oviposição provavelmente ocorre antes da cópula, uma vez que, após o acasalamento, os adultos não voam e se enterram em locais próximos. Só as remeas se alimentam e, algumas espécies vegetais, como girassol (Helianthus annus) e Crotalaria juncea, são mais consumidas do que a soja. As fêmeas selecionam o sítio de acasalamento e oviposição em função da conspicuidade da planta hospedeira. A escolha de plantas mais altas, como local de acasalamento, parece estar relacionada à facilidade de encontro de parceiros e proximidade de sítios propícios à oviposição. Sítios conspícuos na área de cultivo, onde houve agregação de adultos, estão associados à ocorrência de maior densidade de larvas na geração seguinte, que coincide com o ciclo seguinte da soja. Como os adultos são atraídos por sítios conspícuos, a cultura de milho (Zea mays) pode ser usada para concentrar os adultos em determinadas áreas e facilitar seu controle, uma vez que esta cultura, na região, é semeada bem antes da soja. A sobrevivência das larvas foi fortemente influenciada pela espécie vegetal ingerida, principalmente nos primeiros estádios. A biomassa final das larvas sobreviventes até a diapausa foi menor para as larvas que se alimentaram de algodão (Gossipium hirsutum), Crotalaria spectabilis e C. juncea. No entanto, as espécies de Crotalaria, que podem atrair os adultos de P. cuyabana têm grande potencial para integrar um programa de manejo, como cultura armadilha. Apesar de P. cuyabana ter mostrado flexibilidade de preferência e nem sempre ter evitado totalmente plantas inadequadas ao desenvolvimento dos estágios imaturos, de maneira geral, seguiu a hipótese evolutiva de que as fêmeas de insetos tendem a ovipor mais onde a sobrevivência da prole é maior. O manejo convencional do solo, da maneira como é realizado na região, geralmente uma aração superficial seguida de uma ou duas gradagens, não afetou a população. Apesar do nível populacional ter sido semelhante no manejo convencional e na semeadura direta, a distribuição das larvas observada no perfil do solo sugere que a utilização de implementos que atinjam maior profundidade trazendo as larvas para a superfície, pode contribuir para o decréscimo da população nas áreas onde a ocorrência de altas populações for confirmada. A alteração da época de preparo do solo, mudando-a para após a colheita da soja em áreas muito infestadas, também poderia integrar uma estratégia de controle, pois nessa época, as larvas ainda não teriam se aprofundado no solo. o comportamento e os aspectos biológicos do inseto indicam que medidas isoladas dificilmente seriam suficientes para controlá-lo, mas os maiores esforços de pesquisa devem continuar dirigidos para o controle do adulto, uma vez que este estágio é o mais exposto aos efeitos de variação no habitat e pode ser o estágio mais suscetível a agentes potenciais de controle biológico, produtos químicos seletivos e feromônios Abstract: Soybean (Glycine max (L.) Merrill) is an introduced crop which has been expanding in Brazil during the last four decades. There are still some nutricional niches unoccupied or inefficiently explored by arthropods and other colonizing herbivores. Some insects with subterranean habitat have been considered soybean pests in Brazil in the last ten years, probably due to changes in the cultivation system and crop expansion to new areas. Phyllophaga cuyabana (Moser), a native Brazilian species, has been characterized as a soybean pest in the Central Westem region of Paraná State, where the larvae attacks soybean roots. This study was carried out to increase knowledge on the biology and ecology of P. cuyabana, considering aspects such as behavior, seasonal distribution of development stages and host-plant interactions, aiming to supply information to set up a control strategy for this insect in soybean fields. The effects of various soil management and soybean cropping systems on the populations of immature and adult insects were compared. The life cycle of the P. cuyabana is synchronized with the soybean crop and its sowing in the region. The population variation pattern during the year is partly explained by physical factors, mainly temperature. The only stage which occurs above the ground is the adult. It seems to be the most susceptible and adequate for control purposes because its behavior can be used in a management strategy. During the mating season (November/December) these insects tend to gather above the soil in places where the vegetation is higher and the majority leave the soil, on alternate days, returning after copulation. The search for egg laying sites probably takes place before mate, since the adults do not fly but bury themselves in nearby places after finishing copulation. Only the females feed, and some vegetable species, such as sunflower (Helianthus annus) and Crotalaria juncea, are more consumed than soybean. The females select the copulation and egg laying sites depending on the conspicuousness of the host plant. The choice of taller plants as the copulation site seems to be related to the ease of meeting partners and the proximity of good egg laying sites. Conspicuous sites in the cultivation area, where there were large adult gatherings, are associated with a greater larvae density occurrence in the following generation in the next season. As the adults are attracted by conspicuous sites, the maize crop (Zea mays) could be used to concentrate the adults in certain areas and facilitate their control. Maize is sown well before soybean in the region and will provide an adequa te mating place. Survival of the larvae was greatly influenced by the vegetable species ingested, mainly in the early stages. The final biomass of the surviving larvae, until diapause, was smaller for larvae fed on cotton (Gossipium hirsutum), Crotalaria spectabilis and C. juncea. However, Crotalaria species, which could attract P. cuyabana adults have a high potential for integrating a management program as a trap crop. Although P. cuyabana has shown preference flexibility and has not always completely avoided unsuitable plants for the immature stages development it followed, generally, the hypothesis that the female phytophagous insects tend to lay eggs where the survival of the offspring is greatest. Conventional soil management, used in this region, generally a superficial plowing followed by disking twice, did not affect the the population. Although the populational density was similar under conventional and no tillage management, the larvae distribution observed in soil profiles suggests that the use of implements which reach a greater depth, bringing the larvae to the surface, may contribute to control the insect in areas where the occurence of high population was confirmed. Changing the soil preparation period, to after the soybean harvest in highly infested areas, could also be part of a control strategy, because in this period, the larvae are not yet very deep in the soil. The behavior and the biological aspects of the insect indicate that isolated measures would not be enough to control it. Research efforts to control the adult should continue, as this stage is more exposed to the effects of habitat variation and may be the most adequate for the use of potential biological control agents Doutorado Ecologia Mestre em Ciências Biológicas

Orientadores: Maria Lígia Rodrigues Macedo, Odalys Garcia Cabrera, Goran Neshich Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: Os inibidores de tripsina têm sido utilizados com sucesso para aumentar a resistência das plantas contra os insetos. No presente trabalho avaliamos a eficiência de um inibidor de tripsina de Inga laurina (ILTI) sobre o desenvolvimento de larvas de Diatraea saccharalis e Heliothis virescens, duas importantes pragas da cana-de-açúcar e tabaco, respectivamente. Para estes fins foram utilizadas diversas estratégias (i) purificação da proteína ILTI nativa a partir de sementes de I. laurina e sua utilização para suplementação de dieta artificial fornecida como alimento às larvas dos insetos em estudo. Isto com o intuito de avaliar os efeitos do inibidor no desenvolvimento destes indivíduos; (ii) obtenção da sequência de DNA do gene ilti, clonagem, expressão e purificação da proteína recombinante assim como avaliação da sua atividade inibitória; (iii) obtenção de plantas transgênicas de cana-de-açúcar e tabaco com o gene ilti obtido a partir do DNA genômico de I. laurina ou do gene ilti-s sintetizado quimicamente usando o uso de códons da cana-de-açúcar. A adição de 0,1% (p/p) de ILTI na dieta de D. saccharalis não alterou a sobrevivência larval, mas resultou em uma redução de 56% no peso das larvas. As larvas de H. virescens que foram alimentadas em uma dieta contendo 0,5% (p/p) de ILTI apresentaram uma redução de 84% no peso. Experimentos in vitro mostraram que ILTI não foi digerido pelas proteinases do intestino médio de ambas as espécies de larvas. Ensaios trípticos permitiram observar que não houve alteração nos níveis de tripsina no intestino médio de ambos os insetos. Entretanto, verificou-se uma redução de 55,3% na atividade tríptica das fezes de D. saccharalis e um aumento de 24,1% desta atividade nas fezes de H. virescens. A atividade da tripsina em ambas as espécies alimentadas com ILTI foi sensível ao inibidor, sugerindo que nenhuma nova proteinase resistente à ILTI foi induzida. Adicionalmente, a proteína recombinante reILTI produzida em Escherichia coli apresentou atividade inibitória similar à proteína nativa em testes de atividade anti-tríptica. Com isso, reILTI pode ser considerada como uma potencial ferramenta biotecnológica. Finalmente, larvas de D. saccharalis e H. virescens foram alimentadas com plantas transgênicas de cana-de-açúcar e tabaco - respectivamente - expressando os genes ilti e/ou ilti-s. Os resultados mostraram que os transgênicos foram capazes de interferir no metabolismo dos insetos-praga testados sugerindo que esta estratégia pode ser promissora na obtenção de plantas mais resistentes ao ataque de insetos Abstract: Trypsin inhibitors have been successfully used to increase plant resistance against insects. In this work, we evaluated the efficiency of a trypsin inhibitor from Inga laurina (ILTI) on the development of Diatraea saccharalis and Heliothis virescens, two important pests of sugarcane and tobacco, respectively. For these purposes, several strategies were employed: (i) purification of the native protein ILTI from I. laurina seeds, and its use as a supplement in the artificial diet provided for the insect larvae. This purpose was performed in order to evaluate the effects of ILTI on the development of these individuals, (ii) elucidation of the DNA sequence of the ilti gene; cloning, expression and purification of the recombinant protein (reILTI) as well as evaluation of its inhibitory activity, (iii) production of transgenic plants of sugarcane and tobacco with the gene ilti from I. laurina genomic DNA or the gene ilti-s, which was chemically synthesized using the sugarcane codon usage. The addition of 0.1% (w/w) ILTI in the diet of D. saccharalisdid not alter larval survival but resulted in a reduction of 56% in the weight of the larvae. The H. virescens larvae that were fed a diet containing 0.5% (w/w) ILTI showed an 84% decrease in weight. In vitro experiments showed that ILTI was not digested by the midgut proteinases of either species of larvae. Triptic assays allowed observe that there was no alteration in the trypsin levels in the midgut of either insect. However, there was a reduction of 55.3% in the triptic activity in the feces of D. saccharalis and an increase of 24.1% of this activity in the feces of H. virescens. The trypsin activity in both species fed with ILTI was sensitive to the inhibitor, suggesting that no novel proteinase resistant to ILTI was induced. Additionally, reILTI showed similar inhibitory activity to those of the native protein in the anti-tryptic assays. Therefore, reILTI can be considered a potential biotechnological tool. Finally, larvae of D. saccharalis and H. virescens were fed with transgenic sugarcane and tobacco plants, respectively. The results showed that transgenic plants were able to interfere with the metabolism of these insect pests, suggesting that this is a promising strategy for the production of plants that are more resistant to insect attack Doutorado Bioquímica Doutora em Biologia Funcional e Molecular

Orientador: Maria Lígia Rodrigues Macedo Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: Inibidores de peptidases (IPs) são proteínas vegetais envolvidas nos mecanismos de defesa contra herbívoros e patógenos. São considerados agentes antimetabólicos, uma vez que sua presença na dieta de insetos compromete seu desenvolvimento normal. Este efeito se dá através da formação de complexos entre os IPs e as enzimas digestivas, comprometendo assim o processo digestivo dos insetos. Neste trabalho, investigamos efeitos do inibidor de tripsina de sementes de Adenanthera pavonina (ApTI) sobre o desenvolvimento de dois insetos-praga, a broca-da-cana (Diatraea saccharalis) e a lagarta-do-cartucho (Spodoptera frugiperda). Bioensaios, estudos bioquímicos e de proteômica, foram realizados a fim de determinar o efeito de ApTI sobre o desenvolvimento destes insetos. A exposição aguda de larvas de D. saccharalis ao ApTI diminuiu a atividade das tripsinas e quimotripsinas em 87% e 63%, respectivamente. ApTI afetou o desenvolvimento deste inseto como observado através da diminuição na viabilidade larval (55%) e pupal (20,6%). Larvas oriundas da geração F1 apresentaram efeitos similares aos observados na geração F0, como redução no peso (23%) e na taxa de sobrevivência (33%). Análises bioquímicas revelaram que o inibidor foi refratário à digestão pelas peptidases de D. saccharalis e que o perfil de enzimas digestivas permaneceu sensível à inibição por quantidades crescentes de ApTI. Entretanto, não foi possível realizar a identificação das proteínas do intestino desta lagarta por espectrometria de massas. Larvas de S. frugiperda foram criadas em dieta contendo 0,5% de ApTI. Ao final dos experimentos, uma redução no peso médio larval de 30% foi observada. Porém, diferentemente dos resultados obtidos para D. saccharalis, as enzimas das larvas alimentadas com ApTI mostraram-se resistentes à inibição, sugerindo que esta espécie adapta-se à dieta contendo inibidor. O sequenciamento das proteínas presentes nos fluidos intestinais de S. frugiperda permitiu a identificação de 41 proteínas. Dentre elas foi possível identificar serinopeptidases do tipo tripsina e quimotripsina, proteínas estruturais, enzimas quinases e fosfatases. Nossos resultados demonstram que são necessários novos estudos para obtenção de mais informações acerca das proteínas presentes no fluido intestinal de S. frugiperda, para correlacionarmos sua expressão diferencial em larvas submetidas a diferentes tratamentos, conhecendo desta maneira um novo indício sobre os mecanismos adaptativos desta espécie contra os IPs Abstract: Peptidase inhibitors (PIs) are plant proteins involved in defense mechanisms against herbivores and pathogens. They are considered antinutritional compounds, since their presence in insect diet hinder the normal larval development. This effect is due the complexation between PIs and peptidases, affecting the insect digestive process. In this work, we investigated the effects of trypsin inhibitor from Adenanthera pavonina seeds (ApTI) on the development of two pest insects: the sugarcane borer (Diatraea saccharalis) and the fall armyworm (Spodoptera frugiperda). Biochemical and proteomic studies were carried out in order to determine the ApTI effects on the development of these insects. The acute exposure of sugarcane borer to ApTI reduced the trypsin and chymotrypsin activities in 87% and 63%, respectively. The effect of ApTI on development of sugarcane borer was noticed by reduced larval (23%) and pupal viability (33%). Biochemical analysis revealed that the inhibitor was refractory to digestion by D. saccharalis peptidases and the enzymes maintained sensibility to inhibition by increasing amounts of ApTI. However, it was not possible to identify proteins from sugarcane borer gut through mass spectrometry approach. S. frugiperda larvae were reared in artificial diet containing 0.5% ApTI and a reduction in average larval weight of 30% was noticed. But, differently of D. saccharalis, S. frugiperda midgut enzymes became resistant to inhibition by ApTI, showing that this species adapted to ApTI-diet. From the sequencing of S. frugiperda gut fluid proteins we identified 41 proteins. Among them, we identified trypsin and chymotrypsin enzymes, structural proteins and quinases and phosphatases enzymes. Our results demonstrated that further researches are necessary in order to obtain more information about proteins from S. frugiperda gut fluid. The correlation between differential expressed proteins in larvae submitted to different treatments is crucial to reach new indicatives about the adaptive mechanisms this species evolve against PIs Doutorado Bioquímica Doutora em Biologia Funcional e Molecular

Orientador: Vera Nisaka Solferini Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: Tomoplagia reticulata (Diptera: Tephritidae) é um fitófago especialista em Eremanthus glomerulatus (Asteraceae). Os adultos ovipõem nas inflorescências da planta hospedeira, onde as larvas se desenvolvem. O histórico de coletas de T. reticulata mostra uma grande variação na quantidade de insetos infestando cada indivíduo de E. glomerulatus. A fim de verificar se a variação no número de herbívoros nas populações do hospedeiro é associada a alguma característica química e/ou genética deste, comparamos as variabilidades genética e química entre indivíduos de E. glomerulatus com diferentes níveis de infestação por T. reticulata (cap. 1). Eremanthus glomerulatus tem baixa variabilidade genética, provavelmente associada à distribuição restrita desta espécie. Apesar da distribuição fragmentada, há pouca estruturação entre as populações desta planta, explicada pelo maior fluxo gênico entre ambientes fragmentados em espécies anemocóricas. As características genéticas e químicas de E. glomerulatus não explicam a variação no nível de herbivoria das populações do hospedeiro. No capítulo 2, testamos a hipótese de que fitófagos especialistas apresentam maior diferenciação genética e menor diversidade do que generalistas, comparando o nível de variabilidade e estrutura genética de T. reticulata com o de outros fitófagos com diferentes amplitudes de hospedeiro. As populações de T. reticulata apresentaram baixa variabilidade e grande estruturação genética, o que é associado à distribuição fragmentada da planta hospedeira, que restringe a distribuição das pequenas populações do inseto. No capítulo 3, caracterizamos a composição genética das populações de Tomoplagia reticulata e de T. pallens, uma espécie irmã. Ambas as espécies parasitam E. glomerulatus; T. reticulata ocorre em MG e T. pallens em GO. Há uma zona de contato entre as espécies no Sul de MG, onde elas hibridizam. Ocasionalmente T. pallens chega ao centro de MG (Santana do Riacho), região mais fria. Esta migração provavelmente está associada a anos excepcionalmente quentes. Abstract: Tomoplagia reticulata (Diptera: Tephritidae) is a phytophagous insect which is specialist on Eremanthus glomerulatus (Asteraceae). Adults oviposit in flower heads, where larvae develop. Sampling records for T. reticulata show that there is great variation in the number of insects parasitizing each plant. To verify if this variation is associated with chemical or genetic characteristics of the host plant, we assayed E. glomerulatus' genetic and chemical variability and compared between individuals with different levels of infestation by T. reticulata (chapter 1). Eremanthus glomerulatus has low genetic variability, probably related to its narrow geographic distribution. There is low genetic structure among populations despite its fragmented distribution, due to enhance gene flow in fragmented habitats in anemocoric species. E. glomerulatus' chemical and genetic characteristics don't explain variation in herbivory. In chapter 2, we tested the hypothesis that herbivorous insect species with narrow diet breadth are expected to be more prone to genetic differentiation and lower genetic diversity than insect species with a wider diet breadth, comparing T. reticulata's genetic variability and structure with other phytophagous with different host ranges. Tomoplagia reticulata has low genetic variability and great genetic structure, which is associated with its host fragmented distribution that restricts the distribution of insect populations. In chapter 3, we described genetic composition of Tomoplagia reticulata and T. pallens, a sister species. Both of them parasitize E. glomerulatus; T. reticulata occurs in MG and T. pallens in GO. There is a contact zone between them in southern MG, where they hybridize. Occasionally, T. pallens arrives in the center of MG (Santana do Riacho), a colder region. This migration is probably associated with extremely hot years. Doutorado Genética Animal e Evolução Doutor em Genética e Biologia Molecular

Orientadores: João Vasconcellos Neto, Valmir Antonio Costa Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: A sobrevivência de inúmeras espécies de insetos fitófagos depende das plantas como fonte de alimento, sendo as interações entre plantas e herbívoros dominantes no ambiente terrestre. O objetivo principal deste estudo foi compilar informações sobre o uso de plantas hospedeiras por Cassidinae s. str., buscando padrões ecológicos nas associações e, por fim, entender como os atributos funcionais influenciam a evolução de estratégias de oviposição desses besouros. Observa-se que Cassidinae s. str. estão associados a lianas da família Convolvulaceae, plantas que apresentam atributos funcionais anti-herbivoria como nectários extraflorais (NEFs), látex e tricomas. Com relação às estratégias de oviposição, foram coletados e analisados ovos de 36 espécies identificadas de Mesomphaliini. Diversos visitantes dos nectários extraflorais de Convolvulaceae foram encontrados predando ovos de Mesomphaliini; no entanto, mesmo com o patrulhamento de formigas, as populações desses besouros conseguem se estabelecer utilizando diferentes estratégias defensivas. Avaliou-se tambem a influência da planta hospedeira na origem do comportamento de cuidado materno em Mesomphaliini. Verificou-se que os predadores e parasitoides que visitam NEFs de Convolvulaceae são agentes importantes na mortalidade dos besouros associados. Experimentalmente avaliou-se a importância do comportamento materno em plantas que apresentam NEFs (nectários extraflorais). Os parasitoides de ovos encontrados frequentemente sobre o élitro das diversas espécies de besouros pertenciam ao gênero Emersonella Girault, 1916 (Hymenoptera: Eulophidae). O parasitoide Emersonella pubipennis Hansson, 2002 foi encontrado em todas as espécies de Mesomphaliini com cuidado materno avaliadas nesse estudo Abstract: The survival of numerous species of phytophagous insects depends on plants as a source of food, and the interactions between plants and herbivores are dominant in the terrestrial environment. The main objective of this study was to compile information on the use of host plants by Cassidinae s. str., searching for ecological patterns in the associations and, finally, to understand how the functional attributes influence the evolution of oviposition strategies of these beetles. It is observed that Cassidinae s. str. are associated with Convolvulaceae lianas, plants that exhibit functional anti-herbivory attributes such as extrafloral nectariess (EFNs), latex and trichomes. Regarding oviposition strategies, eggs from 36 species identified Mesomphaliini species were collected and analyzed. Several visitors to the extrafloral nectar of Convolvulaceae were found preying on Mesomphaliini eggs; however, even with ant patrolling, the populations of these beetles can be established using different defensive strategies. The influence of the host plant on the origin of the maternal care behavior in Mesomphaliini was also evaluated. It has been found that predators and parasitoids that visit Convolvulaceae EFNs are important agents in the mortality of associated beetles. The importance of maternal behavior in plants with EFNs has been evaluated. The parasitoids of eggs frequently found on the elytron of various species of beetles belonged to the genus Emersonella Girault, 1916 (Hymenoptera: Eulophidae). The parasitoid Emersonella pubipennis Hansson, 2002 was found in all species of Mesomphaliini with maternal care evaluated in this study Doutorado Biodiversidade Animal Doutor em Biologia Animal CAPES

Orientadores: Angelo Pires do Prado, Thomas Michael Lewinsohn Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: Na presente tese foram descritas dez novas espécies de Agromyzidae endófagos de capítulos de Asteraceae. Essas espécies estão distribuídas nas duas subfamílias representadas nos gêneros Melanagromyza, Ophyomyia (Agromyzinae), Calycomyza e Liriomyza (Phytomyzinae). No gênero Melanagromyza, segundo maior da família, foram descritas sete novas espécies. Pela primeira vez foi encontrada nos gêneros Calycomyza, Liriomyza e Ophyomyia a herbivoria de capítulos de asteráceas. Além de aumentar o conhecimento sobre a diversidade do grupo, outra contribuição desta tese é a avaliação da especialização alimentar do grupo, que mantém o padrão da família com uma baixa proporção de generalistas. A partir dos dados de interação desses endófagos construímos uma rede de interações entre quinze espécies de Melanagromyza e suas plantas hospedeiras com o objetivo de avaliar sua estrutura de interações. Esta rede foi testada para investigar a existência de aninhamento e compartimentalização dessas interações. Outras questões investigadas foram a relação entre afinidade morfológica dos herbívoros e sua utilização de recursos, além do parentesco das plantas hospedeiras utilizadas pelas espécies de herbívoros. A estrutura de interações dessa rede possui um padrão bastante compartimentalizado, o que era esperado em interações de herbivoria entre insetos que apresentam alta especialização alimentar. Quanto aos efeitos do parentesco na estruturação da rede de interações, verificamos resultados diferentes para os insetos e as plantas. A classificação das espécies de Melanagromyza conforme sua morfologia genital não teve relação com o grupamento dos herbívoros análise de agrupamento bidirecional. Por outro lado, para as plantas, observamos grande concordância entre a classificação taxonômica das espécies e os grupos formados a partir da análise de agrupamento bidirecional Abstract: This study describes ten new species of endophagous Agromyzidae of Asteraceae flower-heads. Those species belong to genera of the two subfamilies, respectively Melanagromyza, Ophyomyia (Agromyzinae), Calycomyza and Liriomyza (Phytomyzinae). In Melanagromyza, the second largest genus in the family, seven new species were described. Herbivory of Asteraceae flower-heads was recorded for the first time in Calycomyza, Liriomyza and Ophyomyia. Besides increasing the knowledge of agromyzid diversity, this study contributes to the evaluation of host range patterns in the family, which confirms that most agromyzids are specialized on a plant genus or tribe, with a small percentage of generalistic species. From the feeding records between endophages and their host plants we built an interaction matrix, in order to evaluate their interaction structure. The network shows both a nested and a compartmented pattern, suggesting a compound structure. The structure of the analyzed network has both a nested and a compartmented pattern. Compartmentation is expected for interactions between herbivore insects with such specialized feeding habits. In addition, other issues were investigated in this study: Do morphologically similar herbivore species use the same plants? Are plants used by the same herbivore species phylogenetically related? Regarding the family relationship based on the interactions structure, we found divergent results for insects and for plants. The categorization of Melanagromyza species based on their male genital morphology showed no relation with the herbivore groups based on their host use in a bidirectional cluster analysis. On the other hand, plants showed strong agreement between the taxonomic affinities of the species and the groups based on their shared herbivores in the bidirectional analysis Doutorado Ecologia Doutor em Ecologia

CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Insect-flower interactions may encompass a continuum of interactions including from mutualisms to antagonisms. These interactions between flowering plants and their visitors are considered an important driver in the evolutionary history of both groups, as they may exert simultaneous selective pressures in actions such as foraging for food or mating which are repeated several times during insect life cycle, and that can ultimately affect plant reproductive success. Flowering plants make investments in floral advertisement and rewards to increase their attractiveness to pollinators, thus triggering visits by non-pollinator agents such as florivores, nectar and/or pollen robbers and thieves. This study aimed to unveil the intensity, trends and variation of natural florivory by insects along an elevation gradient, and its relationship with floral attributes and flower advertisement in the campo rupestre hotspot, in southeastern Brazil. We recorded a total of 207 plant species and 25% (51 out of 207) of the species showed damages by floral antagonists. In the plant community, 26% of the total flowering individuals recorded had signs of damages by floral antagonists and 7% of the flowers had petals removed by insects. Beetles, especially Chrysomelidae and Curculionidae, were the most abundant insects consuming the flowers, followed by ants and bees. Overall plant species with lower floral display, large flower size, and longer flowering period are more attacked by floral antagonists. Furthermore, the greater proportion of attack was found in flowers with pollen as reward, distributed in solitary pollination units, with asymmetric corollas and diurnal anthesis. Damages exerted by insect florivores varied in space (elevation) and time (months) with flower attack increasing with elevation and in moths with less flowers available in the community. Finally, we found greater damages by antagonists, and that increased with elevation, in nectar-rewarded flowers, actinomorphic corollas and more than two groups of flower visitors. Floral damages exerted by insects represent a phenomenon as frequent and complex as leaf herbivory, and the space-time synchrony between flowering plants and their insect visitors is crucial to guarantee plant reproduction and permanence over time, especially in tropical, speciose environments and under severe anthropic pressures. A dinâmica de interação entre plantas com flores e insetos pode abranger um contínuo que inclui mutualismos, antagonismos e as relações possíveis entre eles. Essas interações são consideradas um importante motor na história evolutiva de ambos os grupos, pois exercem pressões seletivas simultâneas em ações repetitivas durante o ciclo de vida do inseto e que podem, em última instância, afetar o sucesso reprodutivo da planta. As plantas com flores fazem investimentos em atração floral e recompensas para aumentar sua atratividade aos polinizadores. Porém, também desencadeiam visitas de agentes não polinizadores como florivoros, ladrões de néctar e/ou pólen ou pilhadores. Nesse sentido, este estudo teve como objetivo entender as tendências e a variação da florivoria natural exercida por insetos florívoros ao longo da elevação e sua relação com atributos florais e atração a polinizadores no campo rupestre, um hotspot de biodiversidade dentro do bioma Cerrado, Brasil. Verificamos que 26% das plantas com flores apresentaram sinais de florivoria e 7% das flores apresentaram remoção de pétalas por insetos na comunidade de plantas. Besouros, principalmente das famílias Chrysomelidae e Curculionidae, foram os insetos que mais se alimentam de flores, seguidos por formigas e abelhas. Em geral, as espécies de plantas com menor número de flores, flores grandes e tempo de floração mais longo são mais atacadas por insetos florívoros. Além disso, as flores com maior proporção de ataque por florívoros apresentam pólen como recompensa, estão organizadas em unidades solitárias de polinização, com corolas assimétricas e antese diurna. O ataque às flores aumenta com a elevação e é maior nos meses com menos flores disponíveis na comunidade. Finalmente, descobrimos que a florivoria exercida por insetos aumenta com a elevação em flores com morfologias menos restritivas, e é maior quando a recompensa é néctar, a simetria actinomórfica e quando a espécie é visitada por mais de dois grupos de visitantes florais. A florivoria exercida por insetos representa um fenômeno tão frequente e complexo quanto à herbivoria foliar, e a sincronia espaço-temporal entre as plantas com flores e seus insetos visitantes é crucial para garantir sua reprodução e permanência ao longo do tempo, especialmente em ambientes tropicais, biodiversos e sob severas pressões antrópicas.

Orientador: Jose Roberto Trigo Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: Formigas podem exercer um efeito positivo ou negativo na aptidão das plantas com as quais inferagem, dependendo de suas relações com herbívoros, polinizadores e dispersores de sementes. Uma notável característica das interações entre formigas e plantas é a alta freqüência com a qual essas interações são mutualísticas. O suposto beneficio dessas interações é que a aptidão da planta pode ser aumentada indiretamente, já que uma redução na taxa de herbivoria significa uma maior produção de sementes, ou diretamente, através de redução da predação de sementes. Mas será que as plantas realmente se beneficiam da presença dos insetos que atraem?Apesar de alguns estudos terem encontrado beneficios para a planta, há aqueles que indicam o oposto, como os casos em que polinizadores e dispersores de sémentes evitam flores e frutosdevido à presença de formigas. O legado evolutivo das interações entre plantas, herbívoros e formigas é o aparecimento de novas estruturas em plantas. Crotalaria pallida é uma planta muito visitada por formigas devido à presença de nectários extraflorais (NEFs), glândulas produtoras de açúcar sem relação direta com polinização. Superficialmente, pode parecer que as conseqüências para a planta das suas relações com seus herbívoros sejam necessariamente contrárias às conseqüências para o herbívoro. Por outro lado, uma observação mais.cautélosa revela que alguns mecanismos que produzem efeitos negativos no herbívoro não levam automaticamente a um beneficio da planta. Sendo assim, este estudo visa avaliar a relação custo-beneficio da visitação por formigas em C. pallida através de sua aptidão na presença e ausência de formigas, assim como de observações de campo de interações destas plantas com vespas. As taxas de ganho de biomassa e de herbivoria, assim como a produção de flores, vagens e sementes, bem como o peso das sementes não diferiram estatisticamente entre indivíduos de C. pallida com e sem formigas. Por outro lado, o ataque às vagens foi significativamente menor nos indivíduos de C. allida em que as formigas foram excluídas, e a sobrevivência destas plantas foi maior, em comparação com as plantas que foram visitadas normalmente por formigas. Um experimento de campo indicou que a predação de larvas não parece ser influenciada pela presença de vespas, mas apenas por formigas. Por outro lado, durante observações de campo todas as vespas que visitaram racemos de C. pallida foram influenciadas pela Presença de formigas, sendo que algumas reduziram seu tempo de visitação e outras deixaram o racemo após o encontro com formigas. Assim, os resultados obtidos através dos experimentos e observações de campo sugerem que as formigas não afetam a aptidão de C. pallida, pelo menos não nas condições encontradas na área de estudo deste trabalho Abstract: Ants may have a positive or negative effect on the fitness of the plants with which they interact, depending on its relationship with herbivores, pollinators and seed dispersers. A remarkable characteristic of the interactions between ants and plants is the high frequency with which they are mutualistic. The supposed benefit of these interactions is that the plant fitness may be enhanced indirectly, since herbivory reduction means larger seed production, or direct1y, by reduction on seed predation. But do plants really benefit from the presence of the insects they attract? Despite some studies have found benefits to the plant, there are some that indicate the opposite, like those cases in which pollinators and seed dispersers avoid flowers and fruits due to ant attendance. The evolutive legacy of the interactions between plants, herbivores and ants is the appearance of new plant structures. Crotalaria pallida is a plant highly attended by ants because of its extrafloral nectaries (EFNs), su gar-producing glands with no pollination relationship, located on the base of each flower or pod. Superficially, it may seem that the consequences of the plant relationship with its herbivores are necessar~ly opposed to the consequences to the herbivore. On the other hand, a cautious observation reveals that some mechanisms ;that produce negative effects on the herbivore not automatically lead to a benefit for the plant. Therefor, this work aim to evaluate the magnitude of the costs and benefits of ant attendance to the EFN s of C. pallida on the protection against phytophagous insects, by estimating its fitness in the presence and absence of ants, as well as using field observations of the interactions of these plants with wasps. The rates of biomass gain and herbivory, likewise the flower, pod and seed production, and also seed weight didn't differ significantly between ant-attended and non ant-attended C. pallida plants. As opposed to this, the pod attack was significant1y lower in C. pallida plants not attended by ants, and the survival of these plants was higher, in comparison to the ant-attended plants. A field experiment indicated that larvae predation don't seem to be in:t1uenced by the presence of wasps, but only by ant attendance. On the other hand, during field observations all the wasps visiting C. pallida pods were affected by ant attendance, and some of them reduced its visitation time while others left the pod after meeting an ant. 80, the results we got with the experiments and field observations suggest that the ants don't affect C. pallida fitness, at least not under the conditions found in the area where this work took place Mestrado Mestre em Ecologia

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Atualmente é consensual que as mudanças climáticas estão promovendo aumentos nas temperaturas globais, variabilidade na precipitação e surtos de pragas de insetos mais frequentes. Em adição, existem indicativos que a susceptibilidade das plantas ao ataque de insetos pragas pode ser aumentada em condições de estresses abióticos, tais como seca, e que estas respostas são variadas em função dos genótipos. Assim, a compreensão dos mecanismos moleculares de tolerância aos estresses bióticos e abióticos é crítica para o melhoramento genético das plantas cultivadas e sustentabilidade da produtividade. Estudos tem indicado que algumas respostas fisiológicas e cascatas regulatórias são compartilhadas quando desencadeadas por diferentes sinais de estresse. Desta forma, examinamos as cascatas regulatórias e as vias metabólicas de genótipos de soja tolerantes à seca (EMBRAPA 48), resistentes a infestação de A. gemmatalis (IAC17), comparando com um genótipo sensível à seca/ataque de insetos (BR16), e todos foram submetidos a ambos os sinais de estresse (abióticos e bióticos). Plantas em condições de seca foram menos suscetíveis ao ataque de insetos, promovendo menor sobrevivência da lagarta. As reduções de sobrevivência não foram dependentes dos fenótipos de tolerância à seca ou resistência a insetos, embora mais pronunciadas para IAC17. Além disso, perfis de metabólitos, expressão gênica e ensaios enzimáticos nos levam a concluir que apenas o sinal de seca não foi suficiente para explicar totalmente as reduções de sobrevivência. As atividades de inibição da protease e a expressão gênica se correlacionaram com os níveis de ABA, indicando que a sinalização de JA foi potencializada pelo ABA para aumentar a produção dos metabólitos dissuasores. Portanto, o aumento dos níveis de ABA durante o tratamento da seca pode estar agindo sinergicamente para aumentar a resposta de JA, não afetando os primeiros estágios das vias LOX e JA. Assim, “hub (s)” molecular (is) regulatório (s) integrando com múltiplos sinais podem ser alvos para engenharia genética de plantas com múltiplas tolerâncias a estresses ambientais. Palavras-chave: Déficit hídrico. Inseto-praga. Resistência de plantas. Perfis metabólicos. Expressão gênica. Currently is predicted that climate changes are promoting increases in global temperatures, variability in precipitation and more frequent insect pest outbreaks. Thus, understanding the molecular mechanisms for tolerance of both biotic and abiotic stresses in critical for development of improved genotypes and sustainability of the productivity. As, some physiological responses and regulatory cascades have been shared when triggered by different stress signals, we examine the regulatory cascades and metabolic pathways of drought-tolerant (EMBRAPA48), resistant to A. gemmatalis infestation (IAC17) genotypes, comparing with one sensitive to drought/insect attack (BR16) under both stress signals. Plants under drought were less susceptive to insect attack promoting lower caterpillar survival. Survival reductions were not dependent of the drought-tolerance or insect-resistance phenotypes, despite more pronounced for IAC17. Furthermore, metabolites profiles, gene expression and enzymatic assays lead us to concluded that only the drought signal not was enough to explain the survival reductions. Protease inhibition activities and gene expression correlated with ABA levels, indicating that JA-signaling were potentialized by ABA for enhance the production of the deterrent metabolites. Increased of ABA levels during drought treatment may be acting synergistically to increase JA response, did not affecting the first stages of LOX and JA pathways. Thus, regulatory molecular hub(s) integrating signals may be targets to genetic engineering of plants with multiple tolerances to environmental stresses. Therefore, in current studies, we examined whether signs of drought could affect caterpillar survival for other genotypes characterized as drought tolerant and resistant to insect attack. they can assist in the development of better management strategies and new varieties. Keywords: Water deficit. Insect pest. Plant resistance. Metabolic profiles. Gene expression.

Orientadores: Martín Francisco Pareja Piaggio, Rodrigo Cogni Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: Atributos químicos de plantas (i.e. fitoquímica) conduzem muitos processos ecológicos e evolutivos que moldam interações inseto-planta e estruturam comunidades de insetos herbívoros. Quando a fitoquímica varia ao longo do espaço e do tempo, isso dá origem a um mosaico heterogêneo de atributos químicos, definido como paisagem fitoquímica, que molda padrões de diversidade de insetos herbívoros. Isso inevitavelmente levanta uma questão-chave: em que escalas organizacionais e espaciais a fitoquímica varia, é percebida pelos insetos herbívoros e, portanto, estrutura suas comunidades? Nesta dissertação, investigamos essa questão para os níveis de organização intraespecíficos e sub-individuais. Quantificamos a variação fitoquímica no campo entre e dentro de indivíduos de Piper amalago L. e avaliamos como ela molda a herbivoria e a comunidade de seus principais herbívoros - larvas de Lepidoptera. Nosso estudo obteve três resultados principais. Primeiro, mostramos que mesmo dentro de indivíduos de plantas a variação fitoquímica pode influenciar a estrutura da comunidade de herbívoros e a herbivoria. Em segundo lugar, verificamos que a fitoquímica difere entre indivíduos de plantas (ou seja, intraespecificamente) em escalas espaciais muito pequenas, quando um gradiente ambiental claro e / ou quimiotipos de plantas distintos estão ausentes, e esta variação fitoquímica também pode estruturar a comunidade de herbívoros e a herbivoria nessas plantas. Por fim, mostramos que o dano e a estrutura da comunidade de insetos herbívoros são influenciados por menores quantidades de variação fitoquímica dentro de plantas do que entre plantas. Juntos, nossos resultados sugerem: 1) que os efeitos da variação fitoquímica podem cascatear através de seus efeitos no comportamento de insetos dentro das plantas hospedeiras para ter consequências em toda a comunidade de herbívoros; 2) que, entre plantas, não são necessários fortes gradientes ambientais para que a fitoquímica varie e estruture a comunidade de herbívoros e a herbivoria; e 3) através de escalas espaciais e níveis de organização, pode haver várias camadas distintas da paisagem fitoquímica que são percebidas e têm diferentes efeitos nos padrões de diversidade de insetos herbívoros Abstract: Phytochemistry drives many ecological and evolutionary processes that shape insect-plant interactions and structure herbivore communities. Phytochemical variation through space and time gives rise to a heterogeneous mosaic of chemical traits, formally known as phytochemical landscape, that affects herbivorous insect communities. This inevitably raises one key question: in what scales does phytochemistry vary, is perceived by herbivorous insects and thus, structures herbivore communities? In this dissertation, we pursued this question for the intraspecific and sub-individual organizational levels. We quantified phytochemical variation in the field among and within individuals of the neotropical shrub Piper amalago L. and assessed how it affects herbivory and its main herbivores ¿ caterpillars. Our study has three main findings. First, we found that even within individual plants phytochemical variation can drive herbivore community structure and herbivory. Second, chemical traits can differ among individual plants (i.e. intraspecifically) at very small spatial scales, when a clear environmental gradient and/or distinct plant chemotypes are absent, and this phytochemical variation can also drive herbivore community and herbivory in these plants. Third, we found that within-plants herbivores respond to finer-scale variation when compared to among plants. Together, our results suggests: 1) that phytochemical variation effects can cascade through individual insect behavior within host-plants to have community-wide consequences; 2) that among-plants, strong environmental gradients are not necessary for phytochemistry to vary and drive herbivore community and herbivory; and 3) across spatial scales and levels of organization there may be several distinct layers of the phytochemical landscape which are perceived by and have different effects on diversity patterns of herbivorous insects Mestrado Ecologia Mestre em Ecologia CAPES FAPESP 2014/50316-7

FAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais Dentre uma gama de interações ecológicas entre diferentes seres vivos, está o parasitismo. Algumas angiospermas, ao longo de sua evolução, tornaram-se parasitas de outras plantas, chamadas de hospedeiras. As plantas hemiparasitas penetram nos tecidos de suas hospedeiras através de haustórios, estruturas especiais que retiram água e nutrientes minerais do xilema da hospedeira para beneficiar sua sobrevivência. Alguns estudos têm mostrado que a performance da parasita pode variar entre as espécies hospedeiras, isto é, dependendo do hospedeiro em que a parasita se instala, esta pode ter uma produção maior ou menor de folhas, flores e frutos, por exemplo. Assim, a presente dissertação buscou investigar uma planta hemiparasita e dioica, Struthanthus polyanthus Mart. (Loranthaceae), quanto à fenologia, visitantes florais e sucesso reprodutivo, em três diferentes hospedeiros em uma área de cerrado na Reserva Ecológica do Clube Caça e Pesca Itororó de Uberlândia, estado de Minas Gerais, Brasil. A área possui fitofisionomia de cerrado sentido restrito e muitos exemplares das seguintes espécies hospedeiras: Cabralea canjerana polytricha (Meliaceae), Pouteria ramiflora (Sapotaceae) e Plathymenia reticulata (Fabaceae). As principais hipóteses levantadas foram: a) que a espécie hospedeira pode influenciar a intensidade da florada, mas não a época dos eventos fenológicos; e b) que existe variação dos visitantes florais, da frutificação e da qualidade nutricional foliar de S. polyanthus entre os diferentes hospedeiros. Os resultados demonstrados no Capítulo 1 comprovam que a espécie hospedeira pode influenciar a fenologia reprodutiva, mas não a fenologia vegetativa de S. polyanthus. Apesar de haver uma sincronia no período de floração para indivíduos estaminados e pistilados de S. polyanthus nos três hospedeiros, a produção de botões, flores e frutos foi influenciada, principalmente, pela espécie hospedeira. O início e fim dos eventos fenológicos dos indivíduos de S. polyanthus não variaram em função das hospedeiras, o que reforça a ideia de que a fenologia das espécies de cerrado segue um padrão definido mais intensamente por fatores abióticos, com grande influência da sazonalidade. No Capítulo 2, foi visto que houve diferença na quantidade de nutrientes foliares, na quantidade de grãos de pólen e na riqueza e abundância dos visitantes florais de S. polyanthus em cada hospedeiro, com influência sobre a frutificação final. Os maiores valores foram encontrados sobre o hospedeiro P. ramiflora. Os visitantes mais frequentes e com maior força de interação foram Apis mellifera, Trigona spinipes e Augochloropsis sp.1, sendo estes considerados polinizadores efetivos. Esse estudo é o primeiro a analisar a fenologia reprodutiva e vegetativa de S. polyanthus, bem como os visitantes florais e o sucesso reprodutivo dessa espécie hemiparasita, condicionado pela espécie hospedeira. Pode-se concluir, portanto, que diferentes fatores, sejam eles abióticos ou bióticos, influenciam direta e indiretamente a performance de S. polyanthus e que estudos como esse, analisando sistemas tritróficos, devem ser feitos para um melhor entendimento dos processos que estruturam e moldam o ecossistema. Among a range of ecological interactions between different organisms, there is the parasitism. Some angiosperms, throughout their evolution, became parasites of other plants, called hosts. Hemiparasitic plants penetrate the host tissues through haustories, special structures that extract water and nutrients from xylem for their survival. Some studies have shown that the performance of parasitic plant can vary among host species, i.e., depending on the host in which the parasite is installed, it may have a higher or lower leaf, flower and fruit production, for example. Thus, the present study sought to investigate a dioecious and hemiparasitic plant, Struthanthus polyanthus Mart. (Loranthaceae), regarding the phenology, floral visitors and reproductive success, in three different hosts in a cerrado area of the Reserva Ecológica do Clube Caça e Pesca Itororó de Uberlândia, in Uberlândia city, Minas Gerais state, Brazil. The area has a cerrado sensu stricto phytophysiognomy and many species of the following host species: Cabralea canjerana polytricha (Meliaceae), Pouteria ramiflora (Sapotaceae) and Plathymenia reticulata (Fabaceae). The main hypotheses were: a) host species can influence the flowering intensity, but not the time of phenological events; and b) there is variation of floral visitors, fruit set and foliar nutritional quality of S. polyanthus among the different hosts. The results demonstrated in Chapter 1 show that the host species may influence the reproductive phenology, but not the vegetative phenology. Although there is a synchrony in the flowering period for male and female individuals of S.polyanthus, in all hosts, the production of buds, flowers and fruits is mainly influenced by the host species. Furthermore, the beginning and ending of phenological events of S. polyanthus did not vary according to the host, which reinforces the idea that the phenology of Cerrado species follows a pattern defined more intensely by abiotic factors, with great influence of seasonality. In Chapter 2, it was observed that there was a difference among the amount of foliar nutrients, the amount of pollen grains and in the richness and abundance of floral visitors of S. polyanthus in each host, with influence in the fruit set. The highest values were found on P. ramiflora. The most frequent visitors and with greater interaction strength were Apis mellifera, Trigona spinipes and Augochloropsis sp.1, being these considered effective pollinators. This study is the first to analyze the reproductive and vegetative phenology of S. polyanthus, as well as the floral visitors and the reproductive success of this hemiparasitic species, conditioned by the host species. It can be concluded, therefore, that different factors, whether abiotic or biotic, influence directly and indirectly the performance of S. polyanthus and that studies like this, analyzing tritophic systems, must be made for a better understanding of the processes that structure and shape the ecosystem. Dissertação (Mestrado)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG) Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) A cigarrinha-das-pastagens, Mahanarva spectabilis (Distant,1909) é a principal praga em forrageiras na América Tropical, promovendo danos severos às pastagens, e comprometendo a produção de produtos de origem animal. O Brasil possui o maior rebanho comercial do mundo, e para garantir baixos custos na produção, usa as pastagens como a principal fonte de alimentação do rebanho. Em decorrência de ataques de insetos- praga, o nível de produtividade das pastagens pode sofrer declínio tanto na quantidade quanto na qualidade de produção. A seleção de cultivares de forrageiras resistentes, é uma alternativa de controle promissora, uma vez que o controle químico das cigarrinhas é economicamente inviável. São escassos os trabalhos que relatam a bioquímica da interação entre M. spectabilis com diferentes forrageiras. O objetivo, na primeira parte do trabalho, foi identificar as proteínas, metabólitos e hormônios presentes nas glândulas salivares quando a M. spectabilis se alimenta de plantas de capim- elefante (Cenchrus purpureus), cv. Roxo Botucatu e cv. Pioneiro, Brachiaria brizantha cv. Marandú e Brachiaria decumbens cv. Basilisk. Na segunda parte, objetivamos elucidar as possíveis respostas metabólicas nas forrageiras Brachiaria brizantha, Brachiaria decumbens, capim-elefante (Cenchrus purpureaus) cv. Roxo-de-Botucatu e cv. Pioneiro quando infestadas por M. spectabilis. Através das análises de proteômica foi possível identificar proteínas envolvidas em processos como controle da musculatura, síntese e metabolismo protéico, proteção contra estresse biótico/abiótico e termoregulação. As análises fitohormonais das glândulas salivares indicam uma variação nos níveis hormonais em função do tipo de forrageira usada na alimentação. Foram detectados nos componentes das glândulas salivares a presença de efetores, tais como ácidos graxos de cadeia longa que podem induzir ou suprimir as respostas de defesa das plantas. A presença dos efetores afetam as respostas de defesa da planta para permitir o melhor desempenho do inseto na infestação das plantas. De frente a esses resultados, nos é permitido propor que alguns efetores presentes nas glândulas salivares de cigarrinha das pastagens possam ser responsáveis por suprimir a resposta de defesa da planta, tornando-se uma estratégia bem sucedida do inseto na colonização do hospedeiro. Palavras-chave: Cigarrinha-das-pastagens. Glândula salivar. Proteômica. Interação planta-praga. The spittlebugs, Mahanarva spectabilis (Distant, 1909) is the main forage pest in Tropical America, causing severe damage to pastures and compromising the production of animal products. Brazil has the largest commercial herd in the world, and to ensure low production costs, it uses pasture as its primary feed source. As a result of insect pest attacks, pasture productivity may decline in both quantity and quality of production. Selection of resistant forage cultivars is a promising control alternative, since chemical control of leafhoppers is economically unfeasible. There are few studies reporting the biochemistry of the interaction between M. spectabilis with different forages. The objective, in the first part of the work, was to identify the proteins, metabolites and hormones present in the salivary glands when M. spectabilis feeds on elephant grass (Cenchrus purpureus), cv. Purple Botucatu and cv. Pioneer, Brachiaria brizantha cv. Marandú and Brachiaria decumbens cv. Basilisk In the second part, we aim to elucidate the possible metabolic responses in the forages Brachiaria brizantha, Brachiaria decumbens, elephant grass (Cenchrus purpureaus) cv. Botucatu purple and cv. Pioneer when infested by M. spectabilis. Through proteomics analyzes it was possible to identify proteins involved in processes such as muscle control, protein synthesis and metabolism, protection against biotic / abiotic stress and thermoregulation. Phytohormonal analyzes of salivary glands indicate a variation in hormone levels depending on the type of forage used in the diet. The presence of effectors such as long chain fatty acids that can induce or suppress plant defense responses has been detected in salivary gland components. The presence of effectors affects plant defense responses to allow the best insect performance in plant infestation. Given these results, we are allowed to propose that some effectors present in the leafhopper salivary glands of the pastures may be responsible for suppressing the defense response of the plant, becoming a successful insect strategy in host colonization. Keywords: S pittlebugs . Salivary gland. Proteomics. Plant-pest interaction.

CNPQ -Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico As interações interespecíficas estão entre os processos mais importantes que influenciam os padrões de adaptação e variação de espécies, bem como a organização e estrutura de comunidades. Estas relações são caracterizadas por um sistema de custo benefício, variando em um contínuo entre antagonismo e mutualismo. A interação mutualística formiga-planta têm se mostrado importante na defesa da planta contra herbívoros, tendo como principal resultado a proteção efetiva seguida pelo aumento da aptidão da planta. Sabemos que o aumento da complexidade do habitat pode favorecer as formigas predadoras ao possibilitar a expansão de seus territórios. Porém, apesar de habitats mais complexos aumentarem a chance de encontro entre presas e predadores, estes ambientes também podem fornecer refúgios para as presas e dificultar sua localização. Compreender o papel do mutualismo formiga-planta, mediado pela complexidade estrutural do habitat, permitiria detectarmos os efeitos sobre a distribuição de artrópodes e o sucesso reprodutivo da planta hospedeira. Assim, no primeiro momento investigamos o efeito cascata da presença da formiga Azteca chartifex na diversidade das guildas de artrópodes do dossel florestal de uma árvore dominante nos ecótonos florestais, Byrsonima sericea. No segundo momento investigamos se a associação entre A. chartifex e liana influenciaria a efetividade do mutualismo formiga-planta. Realizamos nosso estudo no Parque Estadual do Rio Doce, Sudeste do Brasil, a partir de populações de B. sericea monitoradas em longo prazo. Selecionamos arbitrariamente 68 árvores distribuídas em três populações distintas e que tinham lianas em suas respectivas copas. Metade destes indivíduos era patrulhada por A. chartifex e a outra metade não possuíam relação com esta formiga. Nós distribuímos as árvores em dois tratamentos dentro das populações para investigarmos o efeito da presença de A. chartifex nos artrópodes do dossel florestal: i) A. chartifex presente (n = 32) e ii) A. chartifex ausente (n = 36). Para investigarmos o efeito da associação entre A. chartifex e liana no dossel, nós realizamos um experimento de remoção das lianas e redistribuímos as mesmas árvores em quatro tratamentos dentro das populações: i) A. chartifex e liana presente (n = 16); ii) A. chartifex ausente e liana presente (n = 18); iii) A. chartifex presente e liana removida (n = 16); e iv) A. chartifex ausente e liana removida (n = 18). As amostragens foram realizadas em três distintas fases:março e agosto de 2016 e março de 2017 (daqui por diante, Fase I, Fase II e Fase III, respectivamente). Na Fase I amostramos os artrópodes e coletamos as folhas para mensurar a herbivoria. Na Fase II realizamos o experimento de remoção das lianas das copas de B. sericea e, na Fase III, amostramos novamente os artrópodes e coletamos também folhas para mensurar a herbivoria. Para inventariarmos os artrópodes utilizamos a técnica de batimento e para estimarmos a herbivoria mensuramos os danos foliares em laboratório a partir da seleção das folhas através de um cubo aramado. Paralelo as estas amostragens, mensurarmos também o sucesso reprodutivo de B. sericea pela taxa de conversão de flores em frutos. Nossos resultados demonstraram que A. chartifex é uma espécie central na estruturação das guildas de artrópodes associadas à B. sericea, alterando a densidade populacional, a co-existência e as interações dos outros predadores e dos herbívoros. A presença de A. chartifex resultou também em um efeito cascata caracterizado por menores danos foliares em B. sericea. Detectamos, ainda, que a presença de liana é mais bem utilizada por A. chartifex do que pelos insetos herbívoros, potencializando a eficiência do forrageio desta formiga que refletiu no sucesso reprodutivo de B. sericea. Ao utilizar das lianas como caminhos alternativos para forragear, A. chartifex reduziu a densidade populacional dos herbívoros e aumentou a taxa de conversão de flores em frutos. De maneira geral, podemos concluir que as interações tri- tróficas discutidas nesta tese são afetadas pela presença de formigas territorialistas e dominantes, bem como pela presença de liana. Assim, compreender como estas interações se desenvolvem, bem como seus custos e benefícios, e qual é a espécie central envolvida foram aspectos primordiais para nosso entendimento acerca da dinâmica de comunidades nos ecótonos florestais. Estes aspectos contribuem para direcionarmos esforços para aquelas espécies estruturalmente importantes, auxiliando futuras práticas de manejo ou conservação do ambiente. Palavras-chave: Interação formiga-planta. Liana. Dossel. Interações interespecíficas. Interspecific interactions are among most important processes that influence patterns of species adaptation and variation, as well as organization and structure of communities. These relationships are characterized by a system of cost-benefit, varying from a continuum between antagonism and mutualism. Ant-plant mutualistic has been shown to be important in plant defense against herbivores, having as main result effective protection followed by increase of plant fitness. We know that increasing habitat complexity may favor predatory ants by allowing expansion of their territories. However, although more complex habitats increase encounters chance between preys and predators, these environments can also provide refuges for prey and make it difficult to locate. Understanding the role of ant-plant mutualism, mediated by habitat structural complexity, would allow us to detect the effects on arthropods distribution and host plant reproductive success. Thus, at first moment we investigated cascading effect of Azteca chartifex ant presence on arthropod guilds diversity of forest canopy on a dominant tree in forest ecotones, Byrsonima sericea. In second moment we investigated whether association between A. chartifex and liana influences ant-plant mutualism effectiveness. We conducted our study in the Rio Doce State Park, Southeastern Brazil, from populations of B. sericea monitored in long term. We arbitrarily selected 68 trees distributed in three distinct populations and that had lianas in their respective crowns. Half of these individuals were patrolled by A. chartifex and other half had no relation to this ant. We distributed the trees in two treatments within of populations to investigate the effect of A. chartifex presence on forest canopy arthropods: i) A. chartifex present (n = 32) and ii) A. chartifex absent (n = 36). To investigate the effect of association between A. chartifex and liana on canopy, we performed liana removal experiment and redistributed same trees in four treatments within of populations: i) A. chartifex and liana present (n = 16); ii) A. chartifex absent and liana present (n = 18); iii) A. chartifex present and liana removed (n = 16); and iv) A. chartifex absent and liana removed (n = 18). Samplings were performed in three distinct phases: March 2016, August 2016 and March 2017 (hereafter, Phase I, Phase II and Phase III, respectively). In Phase I we sampled arthropods and collected leaves to measure herbivory. In Phase II we performed liana removal experiment from B. sericea crowns and, in Phase III, weagain sample arthropods and also collected leaves to measure herbivory. In order to inventory arthropods we used beating samples, and to estimate herbivory we measured foliar damage in laboratory by selecting leaves by wire-framed cube. Parallel to these samplings, we also measured B. sericea reproductive success by flower-fruit conversion rate. Our results demonstrated that A. chartifex is a central species in structuring of arthropod guilds associated with B. sericea, changing population density, coexistence and interactions of other predators and herbivores. Azteca chartifex presence also resulted in cascading effect characterized by lower leaf damage on B. sericea. We also detected that liana presence is better used by A. chartifex than by herbivorous insects, enhancing foraging efficiency of this ant that reflected in reproductive success of B. sericea. When using lianas as alternative foraging routes, A. chartifex reduced herbivores population density and increased flower-fruit conversion rate. In general, we can conclude that multi-trophic interactions discussed in this thesis were affected by presence of territorialist and dominant ants, as well as by habitat complexity. Thus, understanding how multi-trophic interactions develop, as well as their costs and benefits, and which keystone species is involved were primordial aspects for our understanding about communities dynamics in forest ecotones. These aspects contribute to directing efforts to those structurally important species, helping future management practices or environment conservation. Keywords: Ant-plant interaction. Liana. Canopy. Interspecific Interactions.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Mutualismo e herbivoria são relações ecológicas com características distintas. Enquanto o mutualismo é uma interação que gera benefícios mútuos para as espécies envolvidas, a herbivoria é uma relação de predação, em que uma espécie herbívora é beneficiada se alimentando da planta. Essas relações são evidentes nos sistemas de plantas mirmecófitas. Nesses sistemas mutualísticos, as plantas oferecem abrigo e alimento para formigas, que, por sua vez, oferecem diversos benefícios às suas hospedeiras, sendo a proteção contra herbivoria a mais evidente. Para se proteger, as plantas ainda possuem outras estratégias, como a produção de compostos químicos e estruturas morfológicas especializadas em proteção. Além disso, as respostas das plantas à herbivoria em suas características físicas e fisiológicas podem mudar ao longo do seu desenvolvimento. Neste trabalho, nosso objetivo foi investigar todos os potenciais benefícios conhecidos das formigas Azteca muelleri para suas plantas hospedeiras, Cecropia glaziovii. Além disso, investigamos os efeitos da herbivoria sobre o crescimento das plantas ao longo do seu desenvolvimento ontogenético. Por meio de um estudo experimental de longo prazo, nós acompanhamos o desenvolvimento de plantas de C. glaziovii por 54 meses. Com coletas mensais, acessamos dados sobre crescimento, herbivoria, nutrição, investimento em defesas químicas e físicas e a colonização das formigas. Demonstramos que as formigas A. muelleri favorecem o crescimento de suas plantas hospedeiras por meio de proteção contra herbívoros e patógenos. As formigas ainda nutre a planta e reduzem gastos energéticos com produção de tricomas. Ademais, a herbivoria só se torna prejudicial para a planta depois que esta é colonizada por formigas. Apresentamos aqui uma definição conclusiva sobre os efeitos benéficos das formigas para as plantas, que vão além da clássica defesa contra herbivoria. Além disso, mostramos que a fase ontogenética da planta parece ser determinante para seu tipo de resposta à herbivoria. Mutualism and herbivory are antagonic ecologic relations. Mutualism is an interaction with mutual benefits for the involved species. Herbivory, on the other hand, is a predation interaction, in which a herbivore species benefits feeding on a usually impaired plant. Both interactions are found in myrmecophytic systems. In such mutualistic systems, plants offer shelter and food to ants, that, in exchange, benefit plants through many mechanisms, being herbivory protection the most evident. In parallel, plants can also use other strategies, like the production of chemical compounds and morphological structures. Moreover, plant physical and physiological responses to herbivory can change throughout its development. Our aim was to investigate all the known potential benefits from ants to plants. In addition, we addressed the effects of herbivory on plant growth along its ontogenetic development. Through an long-term experiment, we monitored Cecropia glaziovii individuals during 54 months. We collected data monthly on plant growth, herbivory, nutrition, investiment in chemical and physical defenses and colonization by ants. We showed here that Azteca muelleri ants benefit their host plants growth via protection against herbivores and pathogens, nutrition and energy saving from other defensive strategies. Moreover, herbivory only impairs plants in the phase after the ant colonization. Here, we conclusively demonstrate the beneficial effects of ants to plants, beyond the classic herbivory protection. In addition, we showed that plant ontogenetic stage is determinant to its response to herbivory.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Perdas de biodiversidade aumentaram em florestas tropicais devido ao uso do fogo para fornecer novas áreas para atividades agrícolas, urbanização e extração de madeira. Além disso, o aumento da ocorrência de incêndios florestais no futuro próximo é previsto por modelos de mudanças climáticas. Por meio de alterações nos efeitos bottom-up e top- down, incêndios florestais podem afetar diversas interações ecológicas como a herbivoria. Essa interação influencia uma variedade de fatores em um ecossistema, principalmente através de mudanças na sobrevivência, produtividade e crescimento das plantas. Assim, como a frequência do fogo aumentou nos trópicos e não compreendemos completamente seu impacto na herbivoria, é essencial conhecer mecanismos que afetam esse processo em florestas tropicais pós-fogo (efeitos bottom-up e top-down). Neste contexto, pretende-se determinar os mecanismos que levam ao aumento da herbivoria em uma floresta tropical alterada por fogo. Nossa hipótese é que a severidade do fogo, a abundância de insetos herbívoros mastigadores, a abundância de artrópodes predadores, o teor de nitrogênio e a dureza foliar, afetam diretamente a herbivoria em floresta tropical. Foi feito teste de predação (efeito top-down) para estimar a predação na floresta pós-fogo, uma vez que a predação influencia herbívoros que, por sua vez, influenciam a herbivoria. As amostragens e o teste de predação foram realizados em parcelas queimadas e não queimadas na floresta amazônica, Brasil. Análises da área foliar foram realizadas como medida de herbivoria, sendo feitas coletas de folhas das árvores para isso. Para determinar a abundância de insetos herbívoros mastigadores e artrópodes predadores, coletas foram feitas utilizando guarda-chuva entomológico (50cm 2 ). Para determinar a suscetibilidade das plantas, análises do teor de nitrogênio e medidas de dureza foliar foram realizadas. Por fim, para estimar a predação, lagartas artificiais feitas com massinha de modelar foram colocadas nas árvores e seus ataques por predadores foram avaliados. Para a análise de herbivoria e predação, um modelo linear generalizado (GLM) foi utilizado. Foram feitas ANOVA unidirecional para análise de herbivoria e análise de regressão para estimar a predação. ‘Structure equation modeling’ (SEM - análise de caminho) foi utilizada para verificar relações entre nossas variáveis e determinar seus impactos na herbivoria. Nossos resultados sugerem que não há diferença entre herbivoria em áreas não queimadas e em áreas queimadas pós-fogo e o fogo não afetou a predação. O teor de nitrogênio é a única variável medida que afeta de forma direta e significativa a herbivoria. Com base nisso, podemos concluir que o fogo pode afetar indiretamente a herbivoria através do teor de nitrogênio (um efeito bottom-up), já que o nitrogênio é mais encontrado em áreas queimadas do que em áreas não queimadas e os herbívoros preferem plantas com maior teor de nitrogênio. O nitrogênio é um importante fator modelador da herbivoria em uma floresta tropical pós-fogo. Assim, entender as interações entre fogo em floresta tropical e processos ecológicos tal como a herbivoria é importante, uma vez que contribuem significativamente para a produtividade, a biodiversidade e o funcionamento do ecossistema. Biodiversity losses have increased in tropical forests due to the use of fire to provide new areas for agricultural activities, urbanization and timber harvesting. Besides that, climate change models predict increases in forest fire occurrence in the near future. Through changes in bottom-up and top-down effects, wildfire occurrence may affect diverse ecological interactions as herbivory. The interaction influences a variety of factors in an ecosystem, mainly through changes in plant survival, productivity and growth. Thus, since frequency of fire has increased in the tropics and we do not completely understand its impact on herbivory, it is essential to know the mechanisms affecting this process in a tropical forest post-fire (bottom-up and top-down effects). In this context, we aim to determine the mechanisms that lead to increases in herbivory in a tropical forest altered by fire. Our hypothesis is that the fire severity, the abundance of chewing herbivorous insects, the abundance of predatory arthropods, the nitrogen content, and the leaf toughness, affect herbivory directly in a tropical forest. Predation test (top-down effect) was made to estimate predation in the post-fire forest, since predation influences herbivorous that in turn influence the herbivory. Samplings and the predation test were conducted in burned and unburned plots in the Amazon forest, Brazil. Leaf area analysis was performed as a measure of herbivory, and tree leaves were collected for this purpose. To determine abundance of chewing herbivorous insects and predatory arthropods, collections were made by using an entomological umbrella-beating sheet (50cm 2 ). To determine the susceptibility of plants, analysis of nitrogen content and leaf toughness measurements were performed. Finally, to estimate predation, artificial caterpillars made by modeling clay were put in trees and their attacks by predators were evaluated. To analyze herbivory and predation, a generalized linear model (GLM) was used. One-way ANOVA to analyze herbivory and regression analysis to estimate predation were performed. Structure equation modeling (SEM – path analysis) was used to see relationships among our variables and determine their impact on herbivory. Our results suggest that there is no difference between herbivory in burned and unburned plots post- fire and fire did not affect predation. Nitrogen content is the only variable measured that directly and significantly affects herbivory. Based on that, we can conclude that fire can affect herbivory indirectly through nitrogen content (a bottom-up effect) since nitrogen is known to be higher in burned areas than in unburned ones and herbivorous prefer plants with higher nitrogen content. Nitrogen is an important factor shaping herbivory in a tropical forest post-fire. Thus, understanding interactions between fire in tropical forest and ecological processes such as herbivory is important since they contribute significantly to productivity, biodiversity and ecosystem functioning.

Orientador: Dr. Luís Amilton Foerster Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Zoologia. Defesa : Curitiba, 18/02/2019 Inclui referências Resumo: O milho transgênico resistente a insetos tem sido amplamente utilizado no mundo para o controle de pragas. No entanto populações de insetos resistentes tem aumentado causando perda da efetividade da tecnologia. Além disso, estudos sobre os efeitos dessas plantas sobre organismos não alvo são controversos. Nesse sentido avaliamos os efeitos de híbridos comerciais de milho transgênico YieldGard (Cry1Ab), YieldGard VTPRO (Cry1A.105 + Cry2Ab2) e Viptera (Vip3Aa20), e um híbrido não transgênico BM207 (controle), nas relações tróficas em campo. A partir dos resultados obtidos no campo, foram realizados ensaios em laboratório, para compreender os efeitos dos híbridos Bt sobre a sobrevivência, desenvolvimento e reprodução de Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae), do parasitoide Campoletis sonorensis (Hymenoptera: Ichneumonidae) e do predador Euborellia annulipes (Dermaptera: Anisolabididae). Sendo que os ensaios para o predador E. annulipes foram realizados com dois tipos de dieta; lagartas de S. frugiperda alimentadas com os híbridos (presa) e pólen + presa (dieta mista). Os ensaios de campo foram realizados em Nortelândia- MT; S. frugiperda foi tolerante aos híbridos YieldGard e YieldGard VTPRO, porém suscetível ao híbrido Viptera. No híbrido Viptera houve a ocorrência de três espécies de Leucania e três espécies de Elaphria, sendo esta a primeira citação desses gêneros em milho Bt no Brasil. As populações de parasitoides e predadores foram afetadas negativamente nos híbridos YieldGard VTPRO e Viptera. Os principais parasitoides de S. frugiperda foram Eiphosoma laphygmae (Hymenoptera, Ichneumonidae), Dolichozele sp. (Hymenoptera: Braconidae) e Archytas incertus (Diptera: Tachinidae). Lagartas de Leucania foram parasitadas por seis espécies de Braconidae e duas espécies de Tachinidae. Não foi registrado parasitismo em lagartas de Elaphria spp. Em laboratório houve 100% de mortalidade das lagartas de S. frugiperda no híbrido Viptera, no entanto, as lagartas sobreviveram aos híbridos Bt YieldGard e YieldGard VTPRO. Ambos os híbridos afetaram o período larval e pupal e o peso das lagartas e pupas. A fecundidade foi menor nas fêmeas emergidas das larvas criadas nos híbridos YieldGard e YieldGard VTPRO em relação ao controle, mas não houve diferença na viabilidade dos ovos entre os tratamentos. Os ensaios em laboratório com os inimigos naturais não foram realizados para o híbrido Viptera devido à alta mortalidade de S. frugiperda nesse híbrido. Os híbridos transgênicos YieldGard e YieldGard VTPRO causaram maior mortalidade às lagartas de S. frugiperda parasitadas por C. sonorensis e alteraram o período de desenvolvimento larval, pupal, o peso das pupas e a fecundidade das fêmeas do parasitoide, em relação ao híbrido convencional. A longevidade dos adultos do parasitoide não foi estatisticamente diferente entre os híbridos testados. A sobrevivência de ninfas e adultos de E. annulipes não foi afetada pelos híbridos, quando estes foram alimentados apenas com presas. No entanto, quando a alimentação foi à base de dieta mista, a sobrevivência das ninfas e adultos de E. annulipes foi menor nos dois híbridos transgênicos. O tempo de desenvolvimento das ninfas do predador foi mais longo em todos os tratamentos com plantas Bt. A longevidade dos adultos, foi menor nos dois híbridos transgênicos, em relação ao controle, apenas na dieta mista. Indivíduos que se alimentaram da dieta mista produziram menor número de ovos do que o tratamento controle, porém a viabilidade dos ovos não foi estatisticamente diferente nos híbridos Bt e controle, nas duas dietas avaliadas. Em conclusão, observamos que os híbridos Bt alteraram a composição da estrutura trófica, como a presença de lagartas de Leucania e Elaphria no híbrido Viptera, e redução da população de inimigos naturais nos híbridos YieldGard e Viptera. Em laboratório foram observados efeitos negativos dos híbridos YieldGard e YieldGard VTPRO no desenvolvimento de parasitoide larval C. sonorensis e no predador E. annulipes. Palavras-chave: Milho Bt, pólen, tesourinha, parasitoide, sobrevivência, reprodução, Cry, Viptera Abstract: Transgenic maize resistant to insects has been widely used in the world for lepidopteran pest control. However, populations of insect pests have increased causing loss of effectiveness of the technology. Moreover, studies on the effects of these plants on non-target organisms are controversial. We evaluated the effects of the commercial transgenic maize hybrids YieldGard (Cry1Ab), YieldGard VTPRO (Cry1A.105 + Cry2Ab2) and Viptera (Vip3Aa20) and a non-transgenic hybrid BM207 (control) in field and laboratory trophic relationships. From the results obtained in the field, laboratory tests were carried out to analyze the effects of Bt hybrids on the survival, development and reproduction of Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae), the parasitoid Campoletis sonorensis (Hymenoptera: Ichneumonidae) and the predator Euborellia annulipes (Dermaptera: Anisolabididae). The tests for the predator E. annulipes were performed with two types of diet; S. frugiperda caterpillars fed hybrids (prey) and pollen + prey (mixed diet). Field trials were conducted in Nortelândia-MT; S. frugiperda was tolerant to YieldGard and YieldGard VTPRO hybrids but susceptible to the Viptera hybrid. In the Viptera hybrid three species of Leucania and three species of Elaphria were collected for the first time in Bt maize in Brazil. Populations of parasitoids and predators were negatively affected in the YieldGard VTPRO and Viptera hybrids. The main parasitoids of S. frugiperda were Eiphosoma laphygmae (Hymenoptera: Icheneumonidae), Dolichozele sp. (Hymenoptera: Braconidae) and Archytas incertus (Diptera: Tachinidae). Leucania caterpillars were parasitized by six species of Braconidae and two species of Tachinidae. No parasitism was recorded on Elaphria spp. In the laboratory there was 100% mortality of S. frugiperda caterpillars in the Viptera, however, the caterpillars survived in the Bt YieldGard and YieldGard VTPRO hybrids. Both hybrids affected the larval and pupal period and the weight of caterpillars and pupae. Fecundity was lower in emerged females of larvae reared on YieldGard and YieldGard VTPRO hybrids compared to control, but there was no difference in egg viability between treatments. Laboratory tests with the natural enemies were not performed for the Viptera hybrid, due to the high mortality of S. frugiperda in this hybrid. Transgenic hybrids YieldGard e YieldGard VTPRO caused higher mortality to S. frugiperda caterpillars parasitized by C. sonorensis in relation to control. The YieldGard VTPRO and YieldGard transgenic hybrids altered larval and pupal development, pupal weight and females' fecundity of the parasitoid. Longevity was not statistically different between the tested hybrids. The survival of nymphs and adults of E. annulipes was not affected by the hybrids when they were fed only preys. However, when feeding was based on the mixed diet, the survival of nymphs and adults of E. annulipes was lower in the two transgenic hybrids. The development time of predator nymphs was longer in all treatments with Bt plants. The longevity of the adults, until the evaluated period, was lower in the three transgenic hybrids, in relation to the control, only in the mixed diet. However, the viability of the eggs was not statistically different in the Bt and control hybrids in the two diets evaluated. In conclusion, we observed that the Bt hybrids altered the composition of the trophic structure, for example the presence of Leucania and Elaphria caterpillars in the Viptera hybrid, and reduction of the natural enemy population in the YieldGard VTPRO and Viptera hybrids. Negative effects of the YieldGard and YieldGard VTPRO hybrids were observed on the development and reproduction of the larval parasitoid C. sonorensis and on the predator E. annulipes. Key-words: Bt maize, pollen, earwig, parasitoid, survival, reproduction, Cry, Viptera

Orientadores: André Victor Lucci Freitas, João Vasconcellos Neto Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: A tribo Ithomiini possui cerca de 390 espécies de borboletas que ocorrem principalmente em florestas úmidas na região Neotropical, desde o nível do mar até cerca de 3000 m de altitude. Esta tribo têm sido alvo de muitos estudos, dando origem a importantes teorias, como as da coevolução inseto-planta e do mimetismo. A facilidade de observação, de coleta, de criação e de abundância torna esses insetos bons modelos para estudos ecológicos. Nesta tese, visamos compreender os aspectos morfológicos e de desenvolvimento dos estágios imaturos de Mechanitis polymnia casabranca, adicionalmente, investigamos os aspectos comportamentais dos adultos, visando compreender as decisões das fêmeas no momento da oviposição e as consequências para a prole. Realizamos os estudos na Reserva Biológica da Serra do Japi, em Jundiaí-SP e na Reserva Municipal de Santa Genebra, em Campinas ¿ SP. No capítulo um descrevemos os estágios imaturos (ovos, larvas e pupa) e a quetotaxia, utilizando imagens de microscopia eletrônica de varredura. Demonstramos que os ovos são brancos, elipsoidais, e apresentam uma pequena depressão no ápice. As larvas são gregárias, o tempo de desenvolvimento varia entre 20 e 23 dias. As larvas são brancas, mas mudam para coloração amarelo azulado quando estão próximas a empupar. As pupas são amarelas e refletivas. A principal característica que diferencia as larvas de M. polymnia de outras espécies de Mechanitis é a coloração castanho claro da cápsula cefálica a partir do segundo ínstar. No capítulo dois, testamos o uso de plantas hospedeiras por fêmeas, e como isso se relaciona com o desempenho larval. Avaliamos o uso de plantas hospedeiras por meio de observações em campo e de experimentos de oviposição utilizando as três espécies de plantas hospedeiras mais abundantes na região estudada: Solanum mauritianum, Solanum robustum, Solanum scuticum. As fêmeas ovipositaram em maior frequência nas plantas S. robustum e S. scuticum e menos frequentemente em S. mauritianum, apesar da maior abundância desta espécie em campo. O desempenho larval correlacionou-se positivamente com a preferência das fêmeas. As larvas sobreviveram mais quando alimentadas com folhas das plantas preferidas pelas fêmeas. Esse resultado demonstra que as fêmeas otimizam o desenvolvimento larval ao ovipositarem espécies de plantas de boa qualidade. No capítulo 3, avaliamos se as fêmeas ajustam o tamanho da oviposição em relação ao porte da planta hospedeira, e se elas são capazes de reconhecer uma oviposição prévia. Adicionalmente, analisamos se larvas criadas em diferentes densidades apresentam diferenças em termos de desempenho. Observamos que as fêmeas colocam ovos em número proporcional ao porte da planta hospedeira e evitam plantas hospedeiras com oviposições prévias. Larvas criadas solitárias duraram mais tempo para empuparem, e as fêmeas atingiram menor comprimento alar quando comparado a larvas criadas em grupos de dez indivíduos. De um modo geral, concluímos que as fêmeas de M. polymnia aumentam sua aptidão por meio da avaliação da qualidade de plantas hospedeiras antes de ovipositarem e ajustam o número de ovos de acordo com o porte da planta hospedeira Abstract: The tribe Ithomiini consists of about 390 species of butterflies, which occur mainly in humid forests of Neotropical region, from sea level up to c. 3000 m. This tribe have been subject to many studies, giving origin to important theories, such as insect-plant coevolution and mimicry. Their easy of observation, collection, and breeding, and their abundance, make ithomiines good models for ecological studies. In this thesis, we aimed to understand the morphological and developmental aspects of the immature stages of Mechanitis polymnia casabranca, additionally, we investigated the behavioral aspects of adults, aiming to understand the choices of females at the moment of oviposition and their consequences for the offspring. We did the studies in Serra do Japi Biological Reserve, Jundiai ¿ SP and Santa Genebra Municipal Reserve, Campinas ¿ SP. Chapter one describes the immature stages (eggs, larvae, pupa) and chaetotaxis, by using scanning electron microscopy images. Eggs are white, ellipsoidal, and have a small depression at their apex. The larvae are gregarious, the development time varies from 20 to 23 days. The larvae are white, but change to a bluish-yellow coloration when approching pupation. The pupae are yellow and metalic. The main characteristic that differentiates the larvae of M. polymnia from other species of Mechanitis is the light brown coloration of the cephalic capsule beginning with the second instar. Chapter two aims at understanding the use of host plants by females and the correlation to larval performance. We have assessed the use of host plants through field observations and oviposition experiments using the three most abundant species of host plants in the studied region: Solanum mauritianum, Solanum robustum, Solanum scuticum. Females oviposited in more frequency on S. robustum and S. scuticum plants and less frequently S. mauritianum, despite the greater abundance of the lattes species in field. Larval performance correlated positively with female preference. The larvae survived better when fed with leaves of the plants species preferred by females. This result demonstrates that females maximize larval development by laying eggs on plant species of good quality. Chapter 3, examines female adjustment of clutch size in accordance with of host plant size and whether females recognize a previous oviposition. The study additionally examines whether larvae raised in groups of different size varied in performance. We found that females lay eggs in numbers proportional to host plant size and avoid host plants with previous oviposition. Solitary grown larvae take longer pupate, and females had shorter wing length when compared to larvae grown in groups of ten individuals. In conclusion, we have identified that females of M. polymnia increase their fitness by evaluating host plant quality before ovipositing and by adjusting the number of eggs to host plant size Doutorado Ecologia Doutor em Ecologia CAPES

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior A soja é o quarto grão mais consumido e produzido em todo o mundo. Está entre as atividades econômicas que cresceram significativamente nas últimas décadas devido às múltiplas aplicações alimentares e industriais. A lagarta da soja, Anticarsia gemmatalis Hiuúbner, 1818 (Lepidoptera: Noctuidae), é uma praga que causa grande prejuizo na produtividade dessa cultura, mesmo em baixas densidades populacionais, devido ao desfolhamento severo durante sua fase larval. As plantas têm mecanismos de defesa ao ataque de insetos que levam à inibição da atividade proteolítica desses herbívoros, retardando seu desenvolvimento. Por outro lado, os insetos mostram uma importante diversidade e plasticidade de suas proteases digestivas. Além do papel de digerir proteinas da dieta, essas proteases também desempenham um papel importante na defesa contra inibidores de proteases (IP) de plantas. Essa complexa relação protease- inibidor é importante para a elaboração de métodos alternativos de controle. Baseado nisso, a busca por IP potentes depende do conhecimento acerca das proteases intestinais do inseto fitófago. Portanto, o trabalho teve como objetivo avaliar os perfis enzimáticos das proteases intestinais da lagarta da soja em diferentes instares e identificar as proteases encontradas no intestino. Os resultados mostraram que há uma plasticidade no perfil proteolítico do intestino da A. gemmatalis ao longo do desenvolvimento larval. As atividades de enzimas do tipo cisteino proteases foram mais importantes nos primeiros instares. Por outro lado, as enzimas do tipo sermno proteases tiveram maiores atividades nas etapas mais tardias da fase larval. Além disso, três proteases foram identificadas por espectrometria de massas, através de homologia do banco de dados para Lepidoptera. O comportamento proteolítico do extrato bruto do intestino da lagarta da soja seguiu a cinética de Michaelis-Menten. Foi demonstrado pela primeira vez que o perfil de proteases do intestino de A. gemmatalis se altera ao longo do seu desenvolvimento. Estes resultados podem mudar o foco do desenvolvimento racional de IP para a lagartada soja e outras Lepidoptera, uma vez que a expressão das principais proteases de insetos não é constante. Soybean 1s the fourth most consumed and produced gram in the world. It is among the economic activities that have grown significantly in recent decades due to multiple food and industrial applications. The soybean caterpillar, Anticarsia gemmatalis Húbner, 1818 (Lepidoptera: Noctuidae), 1s a pest that causes great damage to the productivity of this crop, even at low population densities, due to severe defoliation during 1ts larval phase. The plants have mechanisms of defense to the attack of insects that lead to the inhibition of the proteolytic activity of these herbivores, retarding their development. On the other hand, insects show an important diversity and plasticity of their digestive proteases. In addition to the role of digesting dietary proteins, these proteases also play an important role in the defense against plant protease inhibitors (PIs). This complex protease-inhibitor relationship 1s important for the development of alternative methods of control. Based on this, the search for potent PI depends on the knowledge about the intestinal proteases of the phytophagous insect. Therefore, the objective of this work was to evaluate the enzymatic profiles of the intestinal proteases of the soybean caterpillar at different instars and to identify the proteases found 1n the intestine. The results showed that there 1s a plasticity in the proteolytic profile of the intestine of 4. gemmatalis throughout larval development. The activities of cysteme protease type enzymes were more important in the first instars. On the other hand, the serine protease enzymes had greater activities mn the later stages of the larval phase. In addition, three proteases were identified by mass spectrometry, through homology of the Lepidoptera database. The proteolytic behavior of the crude intestinal extract of the soybean caterpillar followed the Michaelis-Menten kimmetics. It has been demonstrated for the first time that the protease profile of the gut of A. gemmatalis changes throughout its development. These results may shift the focus of rational PI development to the soybean caterpillar and other Lepidoptera, since the expression of major insect proteases Is not constant.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico As cigarrinhas-das-pastagens, Mahanarva spectabilis causam danos severos em pastagens tropicais, comprometendo a produção bovina. O controle-químico de cigarrinha-das-pastagens é economicamente inviável. Sendo assim, a seleção de cultivares forrageiras gramíneas resistentes é uma alternativa de controle muito importante. Estudos relatando a bioquímica da interação entre M. spectabilis e diferentes forrageiras gramíneas são raros. O objetivo foi avaliar o impacto do ataque de M. spectabilis na resposta defensiva de plantas de capim-elefante (Pennisetum purpureum), cv. Roxo Botucatu (RX) e cv. Pioneiro (PI), Brachiaria brizantha cv. Marandú (MA) e Brachiaria decumbens cv. Basilisk (DE). O impacto da alimentação em diferentes cultivares de forrageiras nas proteases digestivas do inseto também foi avaliado. O experimento foi realizado com os quatro genótipos distintos, infestados ou não por M. spectabilis. A atividade de lipoxigenases (LOX), inibidores de proteases e as concentrações de fitohormônios foram avaliadas nas folhas das forrageiras. A atividade de proteases totais e tripsina-like foram avaliadas na região do intestino de M. spectabilis. Os genótipos RX, MA e DE tiveram aumento na atividade de LOX após injúrias por M. spectabilis. A ativação da via da LOX está relacionada com o aumento nos níveis do hormônio jasmonato. O aumento na concentração de ácido abscisico aconteceu nos quatro cultivares. O ácido abscisico pode atuar sinergicamente com o jasmonato na transcrição de genes de defesa. Os cultivares MA e DE tiveram maiores níveis basais de ácido salicílico, mas apenas o cultivares DE foi capaz de aumentar os níveis do hormônio em resposta à herbivoria. A atividade de proteases totais foi maior em M. spectabilis que se alimentaram de DE, indicando secreção de enzimas. Há varialibidade na indução de LOX dentro da espécie Pennisetum purpureum. Todos os cultivares analisados apresentaram aumento nas concentrações de ABA e JA, quando atacados por M. spetabilis, indicando ações de defesa em comum. A indução nas concentrações de SA apenas em DE, pode indicar aumento nos níveis de radicais livres, que causam danos aos herbívoros. O aumento na atividade de proteases totais de M. spectabilis alimentadas com DE indica mecanismos de secreção de proteases para compensar àquelas inibidas, que não estão relacionado com enzimas tripsina-like. Mahanarva spectabilis are spittlebugs that cause several damages in tropical pastures, compromising cattle production. The chemical control of spittlebugs is economically unfeasible. Therefore, the selection of resistant forage grasses cultivars is an important control alternative. Studies reporting the biochemistry of the interaction between M. spectabilis and different forage grasses are rare. Thus, the goal was to assess the impact of M. spectabilis injury on the defensive response of elephant grass (Pennisetum purpureum), cv. Roxo Botucatu (RX) and cv. Pioneiro (PI), Brachiaria brizantha cv. Marandú (MA) and Brachiaria decumbens (DE). The impact of feeding on different cultivars of forages in the digestive proteases of the insect was also assessed. The experiment was carried out with four distinct cultivars, infested or not by M. spectabilis. The lipoxygenases activity, protease inhibitors and concentrations of phytohormones were evaluated in leaves of forage grasses. Total proteases and trypsin-like activities were evaluated in the gut region of M. spectabilis. RX, MA and DE genotypes showed increased LOX activity after injury by M. spectabilis. The LOX pathway activation is related to the increase in levels of the hormone jasmonate. The increase in abscisic acid concentration after injury occurred in the four genotypes. Abscisic acid acts synergistically with jasmonate in the transcription of defense genes. MA and DE cultivars had higher basal salicylic acid levels, but only DE was able to increase concentration in response to herbivory. There is variability in the induction of LOX within the species Pennisetum purpureum. All cultivares showed increased concentrations of ABA and JA when attacked by M. spectabilis, indicating common defense actions. Total proteases activity was higher in M. spectabilis fed with DE. The induction of SA concentration only in DE, may indicate an increase in free radical levels, which cause damage to herbivores. The increased activity of total proteases of M. spectabilis fed with DE indicates protease secretion mechanisms to compensate for those inhibited, which are not related to trypsin- like proteases.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico A água media as interações planta-praga afetando a produtividade e o sucesso reprodutivo dos organismos. As interações entre insetos e suas plantas hospedeiras são afetadas pela especialização na alimentação das espécies herbívoras, geralistas ou especialistas, assim como a disponibilidade de água. O objetivo deste trabalho foi comparar as respostas defensivas do tomateiro pela sinalização dos hormônios vegetais e compostos de defesa pela via das lipoxigenases, quando presentes estresses tanto biótico como a herbivoria por ácaros e insetos, assim como abiótico de água, especificamente o deficit hídrico, de forma simultânea, no campo aberto. Propõe-se responder: Como esses fatores podem afetar a produtividade do tomateiro e a susceptibilidade a insetos que broqueiam os frutos?; O deficit hídrico afeta as defesas induzidas no tomateiro, a expressão de hormônios vegetais e os compostos de defesa pela via das lipoxigenases e polifenol oxidases?; e se em combinação com a herbivoria as expressões de hormônios vegetais e compostos de defesa, podem aumentar ou diminuir?; também se o deficit hídrico afeta o desenvolvimento e sucesso reprodutivo de insetos pragas como a traça do tomateiro, Tuta absoluta (Lepidoptera: Gelechiidae). Para isto foi desenhada uma parcela experimental de tomate, onde um setor da parcela foi aplicado uma irrigação idónea, sendo do 100 % de demanda de água da cultura. No outro setor da parcela foi aplicado uma irrigação do 50% de demanda da cultura. Um desenho experimental de três fatores foi aplicado para os analises estatísticos. Cada setor da parcela composto de cinco linhas (blocos) com plantas nas que foram aplicados 10 tratamentos ao acaso, sendo cada planta uma unidade amostral. Os tratamentos consistiram de plantas sem infestar e infestadas com ácaros herbívoros especialistas, Tetranychus evansi e geralistas T. urticae (Acari: Tetranychidae) além de lagartas especialistas, T. absoluta, de forma isolada e em combinações das três espécies. Também, outras seis plantas de cada setor foram selecionadas para determinar taxas de oviposição e mortalidade de T. absoluta. Uma folha de cada planta foi coberta com uma sacola de organza e as mariposas liberadas dentro. Das folhas do tomateiro foram determinadas, as concentrações de hormônios vegetais e aminoácidos, também a atividade de lipoxigenases, polifenol oxidases e a concentração de inibidores de proteinase. Os frutos maduros foram classificados quanto ao tamanho, peso e danos pela broca-pequena do tomateiro Neoleucinodes elegantalis (Lepidoptera: Crambidae). Também, foram avaliadas as taxas de oviposição, e mortalidade da traça do tomateiro T. absoluta em plantas que tiveram irrigação idônea e plantas em deficit hídrico. Os perfis dos compostos bioquímicos mostram correlações positivas e negativas, indicando várias vias de sinalização e respostas defensivas mediadas pelos hormônios. O rendimento do tomateiro foi afetado pelo deficit hídrico, mas não pela herbivoria, podendo tornar as culturas mais suscetíveis a N. elegantalis. Interações entre as cascatas hormonais foram mediadas pelo deficit hídrico e a herbivoria, induzindo diferentes expressões dos compostos de defensa. O ácaro rajado T. urticae teve uma influência importante na ativação das lipoxigenases, polifenol oxidases e indução de inibidores de proteases do tomateiro, de forma tanto negativa como positiva. O ácaro vermelho T. evansi e a traça do tomateiro T. absoluta, marcaram principalmente, respostas cruzadas dos hormônios quando compartilharam plantas hospedeiras com outros herbívoros. O tomateiro sob deficit hídrico foi menos adequado para o desempenho de T. absoluta, devido as defesas mediadas pelo ácido jasmônico e compostos induzidos por herbivoria com alta produção de inibidores de proteases, coincidindo com a “hipótese da planta vigorosa”. As sinalizações cruzadas dos hormônios vegetais no tomateiro, mostraram grandes diferenças entre as condições hídricas e a herbivoria por T. absoluta. Conclui-se que, o tipo de mecanismo de alimentação e especialização do herbívoro foi um fator importante na variação destas interações. Assim como a quantidade de espécies que podem-se alimentar numa planta simultaneamente. A vias das lipoxigenases foi ativada com a produção de compostos de defesa, e o deficit hídrico influi na direção da atividade das lipoxigenases e polifenol oxidases. Water mediates plant-pest interactions affecting the productivity and reproductive success of organisms. Interactions between insects and their host plants are affected by the feeding mode of herbivorous species, generalists or specialists, as well as the availability of water. This work aimed to compare the defensive tomato responses by the phytohormones signalling and defense compounds of the lipoxygenases pathway, under biotic stress as herbivory by mites and insects, as well as water abiotic stress, specifically water deficit, simultaneously in the open field. It was proposed to answer: How can these factors affect tomato productivity and susceptibility to fruit-borer insects?; The water deficit affects the tomato induced defenses, as the phytohormones expression and the defense compounds through the lipoxygenases and polyphenol oxidases pathways?; and if in combination with herbivory can the expressions of plant hormones and defense compounds increase or decrease?; also if the water deficit affects the development and reproductive success of insect pests such as the tomato moth, Tuta absoluta (Lepidoptera: Gelechiidae). For this, a tomato experimental plot was designed, where a sector of the plot was applied a suitable irrigation, of 100% the water demand of the culture. In the other sector of the plot, an irrigation of 50% of crop demand was applied. An experimental design of three factors was applied for the statistical analyses. Each plot sector consisted of five lines (blocks) with plants on which 10 treatments were applied randomly, each plant being a sample unit. The treatments consisted of uninfested plants and infested with herbivorous specialist mites, Tetranychus evansi and generalists T. urticae (Acari: Tetranychidae) in addition to specialist caterpillars, T. absoluta, isolated and in combinations of the three species. In addition, six other plants from each sector were selected to determine T. absoluta oviposition rates and mortality. One leaf of each plant was covered with an organza bag and the moths released inside. From tomato leaves, the phytohormones, amino acids proteinase inhibitors concentrations, the lipoxygenases and polyphenoloxidases activities were determined. Mature fruits were classified according to size, weight and damage by tomato borer Neoleucinodes elegantalis (Lepidoptera: Crambidae). Also, the oviposition rates and mortality of the tomato leaf-miner Tuta absoluta (Lepidoptera: Gelechiidae) were evaluated, in plants that had adequate irrigation and plants in water deficit. Profile patterns of biochemical compounds show several positive and negative correlations, indicating several hormone crosstalk-signalling pathways mediating defensive responses. Tomato yield were affected by water deficit, but not by herbivory, and could turn crops more susceptible to N. elegantalis. The interactions of the hormonal cascades were mediated by water deficit and herbivory, resulted in different expressions of defense compounds. The two-spotted spider mite T. urticae had an important influence on the activation of lipoxygenases and polyphenol oxidases and proteinase inhibitors induction, both negative and positive. The red spider mite T. evansi (Acari: Tetranychidae) and tomato leafminer T. absoluta, mediated phytohormones cross- responses, mainly, when sharing host plants with other herbivores. The tomato under water deficit was less suitable for T. absoluta performance, due to the defenses mediated by the jasmonic acid and herbivory induced compounds with high production of protease inhibitors, coinciding with the "plant vigour hypothesis". Cross-talk phytohormones pathways in tomato plants, showed large differences between water conditions and herbivory by T. absoluta. It was concluded, that the type of feeding mechanism and specialization of the herbivore was an important factor in the variation of these interactions. As well as the quantity of species that can feed on a plant simultaneously. A lipoxygenases pathway was activated with the production of defense compounds, and the water deficit influences the lipoxygenase and polyphenol oxidases activity.

Conselho Nacional do Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) Os terpenos constituem a classe de produtos naturais com maior diversidade química e estrutural, estando associados ao metabolismo das plantas e às interações destas com outros organismos. Estes compostos, as enzimas que os sintetizam e as plantas que os produzem são amplamente estudados em diferentes aspectos. Para melhor compreensão da expressão de terpenos em plantas sob estresse biótico, as espécies Varronia curassavica e Pistacia palaestina foram estudadas neste trabalho. Folhas de V. curassavica contém óleo essencial rico em sesquiterpenos com propriedades anti-inflamatórias, especialmente α-humuleno and β-cariofileno. O objetivo deste estudo foi avaliar as respostas do seu metabolismo em função da aplicação de dois eliciadores naturais no conteúdo de sesquiterpenos de V. curassavica. Para isso, as plantas receberam a aplicação de acibenzolar-S-metil (500 mg L-1), 1,6 β-D-glucano obtido a partir de Lasiodiplodia theobromae (50 mg L-1) e água destilada como controle, sendo realizada as avaliações de trocas gasosas, atividade das enzimas fenilalanina amônia-liase, superóxido dismutase, peroxidase e catalase, bem como a análise química do óleo essencial. Acibenzolar-S-metílico reduziu significativamente a taxa líquida de assimilação de carbono e a concentração intercelular de CO2, enquanto que 1,6 β-D-glucano reduziu significativamente apenas a concentração intercelular de CO2. O maior rendimento de óleo essencial (0.819%) foi obtido em plantas eliciadas por 1,6 β-D-glucano. As proporções relativas e a quantidade de α-humuleno e β-cariofileno não diferiram entre os tratamentos, porém os eliciadores aumentaram significativamente a atividade da enzima guaiacol peroxidase. Os terpenos estão presentes nas folhas e galhas de Pistacia palaestina. Apesar do mecanismo de desenvolvimento das galhas ainda não ter sido completamente elucidado, sabe-se que espécies de afídeos como Baizongia pistaciae L. manipulam anatomicamente, fisiologicamente e quimicamente as plantas hospedeiras em seu benefício. Por este motivo, o isolamento e a caracterização funcional dos genes que codificam terpeno sintases em galhas induzidas por B. pistaciae, bem como sua expressão relativa por RT-qPCR em folhas e galhas de P. palaestina foram os objetivos deste trabalho. A expressão heteróloga foi realizada em E. coli pLYS-BL21, sendo as reações enzimáticas feitas com proteínas purificadas e usando geranil difosfato (GPP) ou farnesil difosfato (FPP) para testar a atividade das enzimas como mono- e sesquiterpeno sintases, respectivamente. Para o experimento de RT-qPCR, foi selecionado um gene referência entre actina, ciclofilina, fosfoglicerato quinase, RNA polimerase II, α-tubulina e ubiquitina. Em seguida, realizaram-se reações com as terpeno sintases para avaliar as diferenças nos níveis de expressão em folhas não colonizadas e galhas. Foram isoladas e caracterizadas duas monoterpeno sintases (PpTPS281 e PpTPS809) e uma sesquiterpeno sintase (PpTPS232) em P. palaestina. PpTPS281 produziu exclusivamente D-limoneno a partir de GPP, enquanto PpTPS809 produziu vários monoterpenos a partir de GPP e PpTPS232 catalisou a formação de diferentes sesquiterpenos a partir de FPP. Os resultados da RT-qPCR mostraram que o gene actina é o mais apropriado para ser usado na comparação de expressão de genes de folhas não colonizadas e galhas induzidas por B. pistaciae. Os níveis de expressão dos três genes foram significativamente aumentados em galhas (de 2,21- a 96.5-vezes), quando comparados com folhas. Terpenes are a large and diverse class of natural products, being associated with plant metabolism and interactions with other organisms. Nowadays compounds and enzymes of the terpenes pathway in plants are widely studied in different aspects. Varronia curassavica and Pistacia palaestina were the selected species to study the biotic stress effects on terpenoids expressions. Leaves of V. curassavica are the commercial source α-humulene and β-caryophyllene, sesquiterpenes with anti-inflammatory properties. The objective of this study was to evaluate the effect of two natural elicitors on the sesquiterpene content of V. curassavica. Thus, field grown plants received the application of acibenzolar-S-methyl (500 mg L-1), 1,6 -D-glucan obtained from Lasiodiplodia theobromae (50 mg L-1) and distilled water as a control. Gas exchange rate, terpene enzymes such as phenylalanine ammonia-lyase, superoxide dismutase, guaiacol peroxidase and catalase activity and essential oil content in leaves were measured. Acibenzolar-S-methyl reduced significantly the net carbon assimilation rate and the intercellular CO2 concentration, while1,6 -D-glucan reduced significantly only the intercellular CO2 concentration. The highest essential oil yield (0.819%) was obtained in plants elicited with 1,6 -D-glucan. The content of α-humulene and β-caryophyllene did not differ among treatments however the elicitors provided a significant increase in guaiacol peroxidase activity. Terpenes are present in Pistacia palaestina in leaves and in horn-shaped galls. The mechanism of gall development remains unknown, however it is clear Baizongia pistaciae L., an aphid species, manipulates their hosts anatomy, physiology, and chemistry for their own benefit. To isolate and functional characterize terpene synthase genes from galls induced by B. pistaciae as well as their gene relative expression by RT-qPCR in leaves and galls of P. palestina were the aims of this study. The heterologous expression was performed in E. coli pLYS-BL21 cells, being enzymatic assay reactions made with the purified proteins using geranyl diphosphate (GPP) or farnesyl diphosphate (FPP) to test for possible mono- and sesquiterpene synthase activity, respectively. For relative real-time PCR, it was selected an appropriate reference gene between actin, cyclophilin, phosphoglycerate kinase, RNA polymerase II, α-tubulin and ubiquitin. After selection, it was performed reactions with terpene synthases genes to evaluate differences in expression levels in P. palaestina non-colonized leaves and galls. Two monoterpene synthases (PpTPS281 and PpTPS809) and one sesquiterpene synthase (PpTPS232) were isolated and characterized in P. palaestina. PpTPS281 produced exclusively D-limonene from GPP, while PpTPS809 produced several monoterpenes from GPP and PpTPS232 catalyzed the formation of different sesquiterpenes from FPP. Real-time PCR results showed that actin is the most proper gene to be used for genes expression studies between non-colonized P. palaestina leaves and galls induced by B. pistaciae. The levels of expression of the genes were significantly upregulated in galls (from 2,21- to 96.5-fold) when compared to leaves.

Orientadores: Marcelo Mendes Brandão, Renato Vicentini dos Santos Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: Spodoptera frudiperda (JE Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) é uma praga de grande importância agrícola. Isso acontece, principalmente, devido a ser um inseto polífago. Utiliza como fonte de alimento algumas culturas de grande relevância para a indústria como milho, arroz e algodão. Essa espécie é dividida em duas raças que não se distinguem morfologicamente. Porém apresentam padrões de comportamento, preferência alimentar e desenvolvimento distintos quando alimentadas em diferentes hospedeiros. Insetos e plantas têm tido um longo processo de interações e coevolução que afetam organismos em níveis desde bioquímica básica até genética de populações. Suas defesas têm sido articuladas no tempo e espaço por redes regulatórias altamente complexas que são moduladas através de outras vias de sinalização. Essas respostas integradas levam a um padrão de expressão gênica característico que resulta em alterações em cada organismo. Herbívoros dependem das proteases digestivas para degradar proteínas em peptídeos e aminoácidos essenciais para a biossíntese de suas proteínas funcionais e estruturais. Inibidores de proteases produzidos pela planta são sua principal defesa contra herbivoria. Insetos podem contornar esses efeitos deletérios. Um dos maiores objetivos da biologia de sistemas tem sido integrar informações de diversos bancos de dados e modelá-los através de técnicas de matemática e estatística para entender e predizer o comportamento de células e organismos sob determinadas condições. Este trabalho objetivou inferir redes de regulação de genes responsáveis pela diferenciação dos padrões de expressão gênica nos processos de digestão de duas raças, arroz e milho, de S. frugiperda. Para isso, foram utilizadas estratégias de obtenção de redes incluindo redes de coexpressão, redes de coexpressão ponderada e redes bayesianas. Além disso, a expressão desses genes foi relacionada com caracteres fenotípicos. Foi possível obter uma visão geral das relações entre os genes dos transcriptoma das raças milho e arroz de S. frugiperda quando alimentadas por cinco tipos de dieta, sendo elas dieta artificial, milho, arroz, algodão e algodão rico em gossipol. A rede de coexpressão total do transcriptoma apresentou um padrão característico de redes biológicas. Isso permitiu estudar o comportamento da rede aplicando propriedades já descritas para esse tipo de rede. Foram identificados genes com alto número de ligações que podem ter papel-chave. A rede ficou dividida em duas porções. Uma dessas porções é mais robusta e apresenta genes de resposta mais lenta. Pode-se sugerir que são genes de housekeeping. Genes diferencialmente expressos ficaram agrupados numa mesma região da rede. A rede foi dividida em aglomerados de genes mais correlacionados. Foram identificados genes que têm relação direta com peptidases e suas funções. Trinta e dois genes exclusivos da raça milho e quatro da raça arroz estão ligados diretamente às peptidases. Peptidases da mesma classe ficaram próximas na rede. As peptidases fazem um grande número de ligações. Foi mostrado como é o comportamento da expressão gênica da rede das peptidases em cada raça sob cada dieta. A rede de coexpressão ponderada permitiu observar como grupos de genes mais relacionados podem influenciar as características fenotípicas. As redes bayesianas permitiram relacionar como cada uma das variáveis fenotípicas e dietas se relacionam com genes específicos. Houve diferença dos padrões de expressão gênica nas redes bayesianas com relação a raça e dieta. Isso permitiu identificar genes mais expressos em cada raça, dieta e o comportamento deles na rede Abstract: Spodoptera frudiperda (JE Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) is a pest of great agricultural importance. This happens mainly because it is a polyphagous insect. It uses as food source some crops of great relevance for the industry like maize, rice and cotton. This species is divided into two races that are not morphologically distinguishable. However, they present distinct patterns of behavior, food preference and development when fed on different hosts. Insects and plants have had a long process of interactions and coevolution affecting organisms at levels ranging from basic biochemistry to population genetics. Their defenses have been articulated in time and space by highly complex regulatory networks that are modulated through other signaling pathways. These integrated responses lead to a characteristic pattern of gene expression that results in changes in each organism. Herbivores rely on digestive proteases to degrade proteins in peptides and essential amino acids for the biosynthesis of their functional and structural proteins. Inhibitors of proteases produced by the plant are its main defense against herbivory. Insects can overcome these deleterious effects. One of the major goals of systems biology has been to integrate information from various databases and model them through math and statistical techniques to understand and predict the behavior of cells and organisms under certain conditions. This work aimed to infer the regulation networks of genes responsible for the differentiation of gene expression patterns in the digestion processes of two strains, rice and corn, of S. frugiperda. For this, network strategies were used including coexpression networks, weighted coexpression networks and Bayesian networks. In addition, the expression of these genes was related to phenotypic characters. It was possible to obtain an overview of the relationships between the transcriptome genes of the corn and rice S. frugiperda strains when fed on five types of diets: artificial diet, corn, rice, cotton and cotton rich in gossypol. The total co-expression network of the transcriptome presented a characteristic pattern of biological networks. This allowed to study the behavior of the network applying properties already described for this type of network. We have identified genes with high number of interactions that plays a key role. The network was divided into two portions. One of these portions is more robust and has slower response genes. One might suggest that they are housekeeping genes. Differentially expressed genes were grouped in the same region of the network. The network was divided into clusters of more correlated genes. Genes that have a direct relationship with peptidases and their functions have been identified. Thirty-two genes unique to the corn strain and four genes unique to rice strain are linked directly to the peptidases. Peptidases of the same class were nearby in the network. The peptidases make a large number of interactions. The behavior of the gene expression of the peptidase network in each strain under each diet was shown. The weighted coexpression network allowed to observe how groups of more related genes can influence the phenotypic characteristics. The Bayesian networks allowed to relate how each of the phenotypic variables and diets relate to specific genes. There were differences in gene expression patterns in the Bayesian networks with respect to strain and diet. This allowed to identify more expressed genes in each strain, diet and their behavior in the network Doutorado Bioinformática Doutora em Genética e Biologia Molecular CNPQ 140909/2013-3

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico Os compostos químicos presentes no óleo essencial de erva-baleeira (Varronia curassavica Jacq.) podem estar envolvidos na defesa constitutiva da planta contra o ataque de fitófagos e a favor de insetos benéficos, como predadores, parasitoides e polinizadores. Neste trabalho estudou-se a possível relação entre a ocorrência de artrópodes visitantes de erva-baleeira e compostos voláteis, bem como o serviço da polinização, visando a possível classificação da erva-baleeira como candidata a planta “companheira” de outras culturas principais. O trabalho foi dividido em dois capítulos. No capítulo 1 avaliou-se os artrópodes visitantes nas inflorescências de erva-baleeira ao longo do dia, bem como a importância da polinização e o teor/composição de óleo essencial de folhas de erva-baleeira coletadas em diferentes horários. No capítulo 2 avaliou-se o efeito de formigas presentes nas inflorescências para a frutificação da erva-baleeira. Os artrópodes encontrados com maior abundância foram predadores, seguido de fitófagos, polinizadores, saprófagos e parasitoides. Com o isolamento das inflorescências, impedindo o acesso de polinizadores, descobriu-se que a erva-baleeira é dependente da polinização, pois não ocorreu formação de frutos. A maioria dos compostos identificados no óleo essencial de erva-baleeira, demonstra frequência entre as amostras coletadas em diferentes horários. Porém, não houve diferença significativa no teor de óleo essencial extraído de folhas de erva-baleeira em diferentes horários, nem mesmo no teor de cada composto identificado. A atratividade de insetos visitantes da erva-baleeira não foi diretamente ligada à variação nas concentrações dos compostos nem mesmo à variação do teor de óleo essencial ao longo do dia. Um maior número de frutos maduros foi coletado em inflorescências sem o acesso de formigas. Porém, não houve diferença significativa no peso dos frutos maduros originados das inflorescências com ou sem acesso às formigas. Conclui-se que a erva-baleeira apresenta uma complexa associação com artrópodes mediada pelo fornecimento de recursos e que estas associações refletem no fitness da planta. Além disso, este estudo indica a erva-baleeira como forte candidata para plantio consorciado com outras culturas. The essential oil of “erva-baleeira” (Varronia curassavica Jacq.) contains chemical compounds that may be involved in the constitutive defense of the plant against phytophagous insects. Also these compounds may attract beneficial insects such as predators, parasitoids and pollinators. In this work we studied the interactions between the visiting arthropods of “erva- baleeira” and its volatile compounds, as well as the pollination, aiming to foment the use of “erva-baleeira” as a companion plant for other main crops. These work was divided into two chapters. In chapter 1, we evaluated the visiting arthropods in the inflorescences of “erva- baleeira” throughout the day, as well as the importance of the pollination and the content/composition of essential oils in the leaves collected at different times of the day. In the Chapter 2 we evaluated the effect of ants visiting the inflorescences over the fruitification of “erva-baleeira”. The most abundant arthropods guild found was predators, followed by phytophagous, pollinators, saprophagous and parasitoids. From the isolation of the inflorescences, preventing the access of pollinators, we found that “erva-baleeira” is dependent on pollination, since no fruit formation occurred. Most of the compounds identified in the essential oil of “erva-baleeira” occurred frequently between samples collected at different times. However, there was no significant difference in the content of essential oil extracted from leaves of “erva-baleeira” at different times, not even in the quantity of each identified compound. The attractiveness of insects visiting “erva-baleeira” not directly linked to the variations in the concentrations of the compounds nor even to the variation of the essential oil content throughout the day. Inflorescences without the access of ants produced more ripe fruits. However, there was no significant difference in the weight of the ripe fruits originated from the inflorescences with or without the access of ants. We concluded that “erva-baleeria” has a complex association with arthropods mediated by the supply of resources and these associations reflect in the plant fitness. In addition, this study indicates the “erva-baleeira” as a promising candidate for planting intercropped with other crops.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior A grande extensão de área com cultura de soja intensificoua ocorrência de diversas pragas, dentre elas, o percevejo-marrom, Euschistus heros (Fabricius, 1798) (Pentatomidae). Os danos desta praga vêm se tornando cada vez mais expressivos, devido ao seu aumento populacional, manejo inadequado e resistência a inseticidas, o que resulta em perda de produtividade. As plantas apresentam mecanismos de defesa contra os insetos e, por sua vez, estes tentam burlar estas defesas. Estudos sobre a interação inseto/planta têm sido realizados analisando a via de defesa da planta e/ou enzimas digestivas das pragas. Entretanto, não há relatos sobre enzimas digestivas presentes no intestino e nas glândulas salivares do percevejo- marrom após interação com a soja, ao longo do tempo. Assim, este estudo teve como objetivo avaliar o perfil das enzimas presentes no intestino médio e nas glândulas salivares após serem alimentados com as cultivares IAC 24 (resistente) e IAC Foscarin 31 (susceptível). Sendo este o início dos estudos em relação ao controle desta praga com base em aspectos bioquímicos. Plantas, no estágio R5, foram infestadas com machos do percevejo. As avaliações foram realizadas em diferentes tempos de alimentação (0, 24, 48, 72 e 96 horas). Após cada tempo, retirou-se os intestinos e as glândulas salivares. As atividades das enzimas proteolíticas, amilase e lipase, foram realizadas de acordo com protocolos específicos. Tanto no intestino como nas glândulas salivares não foi detectada atividade de cisteíno proteases. No intestino médio, a atividade de proteases totais apresentou diferença para tempo, cultivar e interação cultivar x tempo. A amilase foi diferente somente para o tempo e lipase diferiu no tempo e na interação. Nas glândulas salivares, a atividade de proteases totais apenas diferiu em relação às cultivares analisadas. A amilase mostrou significância tanto para o tempo quanto para a interação e lipase foi significativa para as três fontes de variações avaliadas. Assim, observou- se o comportamento das enzimas responsivo a alimentação com os distintos cultivares. Estudos mais aprofundados são necessários para entender o porquê das oscilações registradas nas condições analisadas. Great extension of soybean crop intensified the occurrence of several pests, including the brown stink bug Euschistus heros, which is considered one of the main soybean pests. Pest damage has become increasingly significant due to its population increase, inadequate management and resistance to insecticides, resulting in soybean productivity losses. Plants have defense mechanisms against insects, and these latter in turn try to cheat these defenses. Plant-insect interaction studies have been performed by analyzing plants defense-signaling pathways and/or pest’s digestive enzymes. However, digestive enzymes present in the gut and salivary glands of the stink bugafter his interaction with soybeans over the time has not been reported. Thus, the aim of this study was to assess the enzymatic profile present in the midgut and salivary glands of the stink bug after feeding with IAC 24 (resistant) and IAC Foscarin 31 (susceptible) soybean crop. This being the beginning of the studies in relation to the control of this pest based on biochemical aspects. Plants at the R5 stage were infected with male stink bug. Assessments were performed at different feeding times (0, 24, 48, 72 and 96 hours). After each time, midgut and salivary glands were removed. The proteolytic enzyme assays, amylase and lipase were performed according to specific protocols. Cysteine proteases activities were not detected in the midgut and salivary glands. In the midgut, total proteases activity presented difference for time, cultivar and cultivar x time interaction. Amylase activity was different only in time, meanwhile lipase differed in time and interaction. In the salivary glands, total proteases activity differed only in relation to the cultivars analyzed. Amylase activity showed significance for time and in interaction, while lipase was significant for the three sources of variations assessed. Thus, the behavior of the enzymes responsive to feeding with the different cultivars was observed. Further studies are needed to understand why the oscillations recorded under the conditions analyzed.

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior A lagarta-da-soja, Anticarsia gemmatalis, é considerada uma das principais pragas da cultura da soja. Os danos causados pelo ataque deste inseto associado à relevância econômica do cultivo da soja para o Brasil e para o mundo fomentam a busca por alternativas no controle deste inseto. Estratégias de controle de insetos-pragas baseadas no uso de inibidores de proteases têm sido estudadas, o conhecimento das enzimas digestivas e metabolismo do inseto tem se mostrado fundamental. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo identificar proteínas com abundância diferencial no intestino de A. gemmatalis em resposta a inibidor de protease, visando obter dados que poderão contribuir para esclarecer o mecanismo adaptativo de A. gemmatalis em resposta a inibidores de proteases na interação planta-inseto. Foram dissecados intestinos de lagartas alimentadas com os inibidores de proteases berenil e o Kunitz, nas horas 6 h, 12 h, 24 h e 48 h e as proteínas extraídas por maceração. Os spots com abundância diferencial foram digeridos e os peptídeos analisados no espectrômetro de massa MALDI/TOF-TOF. Os espectros (MS/MS) foram pesquisados em bancos de dados usando a ferramenta MASCOT e as proteínas identificadas foram validadas usando o software Scaffold. Foram 44 spots de proteínas identificados, nos tratamentos com os inibidores berenil e Kunitz, nas diferentes horas, que correspondeu a 33 proteínas distintas. As proteínas identificadas pertenciam a diferentes categorias funcionais envolvidas no metabolismo energético, do carbono, de aminoácido, de carboidratos, de lipídeos, no estresse oxidativo e no turnover proteico e chaperonas moleculares. Algumas isoformas da proteína ATPase apresentaram menor abundância em relação ao controle, em ambos tratamentos. Enquanto a maioria das proteínas de choque térmico 70 apresentaram maior abundância que o controle. As proteínas piruvato desidrogenase, fosfoglicerato mutase e a ATP sintase aumentaram abundância e as proteínas aldeído desidrogenase e carbonil redutase diminuíram abundância no tratamento com berenil. No tratamento com Kunitz as proteínas arginina quinase e a choque térmico Hsp 90 aumentaram a abundância enquanto as proteínas enoil-CoA hidratase, ATP sintase e a aspartato aminotransferase diminuíram a abundância. A presença dos inibidores berenil e Kunitz na lagarta A. gemmatalis alterou o perfil de proteínas no intestino em ambos tratamentos. The soybean caterpillar, Anticarsia gemmatalis, is considered one of the main pests of soybean crop. The damage caused by the attack of this insect associated to the economic relevance of soybean cultivation to Brazil and to the world foments the search for alternatives in the control of this insect. Strategies for control of insect pests based on the use of protease inhibitors have been studied, knowledge of digestive enzymes and insect metabolism has been shown to be fundamental. In this context, this work aimed to identify proteins with differential abundance in the midgut of A. gemmatalis in response to protease inhibitor, aiming to obtain data that could contribute to scientifically elucidate the adaptive mechanism of A. gemmatalis in response to protease inhibitors in the interaction plant and insect. Midgut of caterpillars fed with a berenyl protease inhibitor and Kunitz type soybean inhibitor were dissected at 6h, 12 h, 24 h and 48 h and the proteins extracted. Protein extracts were submitted to two-dimensional gel electrophoresis. The differential abundance spots were digested and the peptides analyzed in the MALDI / TOF-TOF mass spectrometer. Fragmentation spectra (MS / MS) were searched in databases using the MASCOT tool, and the identified proteins were validated using the Scaffold software. A total of 44 protein spots were identified in the berenyl and Kunitz treatments at different times, which corresponded to 33 distinct proteins. The proteins identified belong to different functional categories involved in the energy, amino acids, carbohydrates, lipids metabolism, oxidative stress, protein turnover and chaperones. Some ATPase protein isoforms presented lower abundance than control in both treatments. While most heat shock 70 proteins were more abundant than control. Pyruvate dehydrogenase, phosphoglycerate mutase and ATP synthase proteins increased abundance, and aldehyde dehydrogenase and carbonyl reductase proteins decreased abundance in berenyl treatment. In Kunitz treatment arginine kinase and heat shock Hsp 90 proteins increased abundance, while enoyl-CoA hydratase, ATP synthase and aspartate aminotransferase proteins decreased abundance. Berenyl and Kunitz inhibitors in caterpillar A. gemmatalis altered the protein profile in the midgut in both treatments.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior O impacto ambiental de cultivares transgênicas persiste como um tema de discussão, pois a utilização desta tecnologia pode alterar a dominância ecológica de espécies associadas às culturas beneficiárias, podendo alterar as pragas chaves associadas à estas. O algodão constitui-se em exemplo peculiar, pois os eventos em uso no Brasil não tem como alvo a praga principal da cultura no país – o bicudo do algodoeiro. Assim, não se sabe se tal tecnologia afetará de forma significativa a comunidade associada ao algodoeiro. O objetivo do trabalho foi avaliar tanto o impacto quanto a estrutura de comunidades de insetos associadas ao algodoeiro, através de teias alimentares. Desta forma, buscou-se avaliar se a utilização de cultivares transformadas geneticamente e portadoras de toxinas Bt afetam a comunidade de insetos associados ao algodoeiro e se o refúgio provoca alterações nesta comunidade. O delineamento em blocos ao acaso, de 0.5 ha cada, utilizando uma cultivar convencional e uma contendo proteínas Cry1Ac, Cry2Ab e tolerância ao glifosato. Foram feitas coletas em todas as parcelas para estudar se a comunidade de insetos nas duas cultivares diferiam, e também coletas em pontos determinados das parcelas com algodão transformado para verificar se a proximidade com algodão convencional influencia nessa comunidade. Os resultados mostraram que há diferença na abundância de insetos entre as duas cultivares, no entanto essa diferença não foi suficiente para causar alterações na teia de artrópodes associados ao algodoeiro destas duas cultivares. Em relação à proximidade entre as duas cultivares, houve uma maior abundância de insetos no centro da parcela com algodão modificado, sendo que nos locais mais próximos ao cultivo de algodão convencional foi observada menor abundância e riqueza de espécies. A utilização das teias alimentares possibilitou reconhecer os efeitos de plantas geneticamente modificadas na comunidade associada ao algodoeiro e verificar a inexistência de efeito na estrutura das teias alimentares de artrópodes associados ao algodoeiro. Environmental impact from transgenic crops is a contemporary issue because this technology has the possibility to change ecology dominance from species associated with crops incorporating this technology. Cotton is an interesting example because transgenic plants cultivated within Brazil, are not targeted to control its key pest species – the cotton boll weevil. Therefore, we do not know if transgenic cotton will significantly change the insect community associated with cotton. Impact and structure of communities can be assessed using food webs, and that was what we did in this work. We aimed to evaluate if transgenic crops, having Bt toxins, can affect insect community and if the area made with non-transformed plants and refuge, used to manage caterpillar Bt resistance, can also change this community. The experiment was carried out in three areas of 0.5 ha each where we grew cotton containing Cry1Ac and Cry2Ab plus glyphosate tolerance transformation and plants without genetic transformation. Randomized samples were taken on each plot to evaluate if insect community was different between cotton plants cultivated. Also, we collected insects in pre- determined locations within transgenic growth plots in order to evaluate if cotton without transformation could change the community. Results confirmed that there is difference in insect abundance between the two cotton genotypes used. However, this did not change the food web in both cotton cultivars. Proximity between both cotton cultivars used showed higher number of insects in the center of the plots and fewer insects in the transgenic borders. Food webs made it possible to recognize genetic the effects of modified plants within the cotton community and allowed to conclude about the inexistence of effects in insect food webs associated with cotton.

Orientador: João Vasconcellos Neto Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: Dentre os Heteroptera, a família Tingidae representa um grupo de pequenos insetos fitófagos reconhecidamente diverso, sendo composta por mais de 300 gêneros e 2100 espécies. No Brasil estão presentes 53 gêneros e 326 espécies e no estado de São Paulo 28 gêneros e 80 espécies. Esses percevejos de asas rendadas sugam o protoplasto das células do parênquima foliar, o que causa redução da fotossíntese impactando a aptidão da planta hospedeira. Muitos dos estudos com Tingidae são de cunho sistemático, onde em poucos casos são reportadas suas plantas hospedeiras. Há escassez de estudos envolvendo o levantamento da diversidade de Tingidae, sobretudo os que relacionam suas plantas hospedeiras, em diferentes comunidades, sejam elas locais ou referentes a ecossistemas. O objetivo deste estudo foi realizar um levantamento da diversidade de Tingidae na Serra do Japi (SP), bem como, suas interações com plantas hospedeiras em análise de redes ecológicas buscando-se compreender como está estruturada esta rede de interações na comunidade local. Neste estudo observou-se a presença de 37 espécies de tingídeos distribuídos em 13 gêneros alimentando-se de 15 famílias de plantas hospedeiras. Isso representa pelo menos 46% das espécies de Tingidae registradas para o estado de São Paulo e pelo menos 11% das espécies de tingídeos brasileiros. Nas redes avaliadas, os valores de conectância e de grau médio apresentam valores baixos independentemente do nível taxonômico considerado. Isso é um indício de que as interações entre tingídeos e suas plantas hospedeiras têm alto grau de especialização Abstract: Tingidae is a group composed by small phytophagous insects, remarkably diverse, with more than 2100 species distributed in about 300 genera. A total of 53 different genera and 326 species are reported for Brazil, being 28 and 80, respectively, recorded for the state of São Paulo. These bugs suck parenchymal cells while feeding, hampering the photosynthetic ability of their hosts, and consequently, their fitness. Most of the studies on tingids are taxonomic or systematically-oriented, and only in some of them the host plant is reported. Moreover, there is a noticeable lack of studies on Tingidae diversity, including the ones that include host plant information, both in local or larger communities. This project aims to obtain a species inventory of the lacebugs in Serra do Japi (SP), as well as a network of their interactions with their respective host plant(s). In this study, 37 different Tingidae species were collected, distributed in 13 different genera, and found in 15 different botanical families. This represents 46% of the tingids expected for São Paulo, and 11% of the ones registered for Brazil. The networks obtained in this work presented low connectivity and average degree, regardless the taxonomic level of both plants and tingids. This can indicate a high level of specialization considering tingid-host plant interactions Mestrado Biodiversidade Animal Mestre em Biologia Animal CAPES

Orientador: Wesley Rodrigues Silva Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: Interações envolvendo plantas e insetos herbívoros compreendem mais de 40% da riqueza terrestre, nas quais plantas representam recursos, provendo alimento e abrigo aos insetos. Entender como essas interações são organizadas e seus efeitos nas plantas são passos importantes para a compreensão de quais processos são geradores e mantenedores da diversidade. Diversas espécies de insetos são frugívoras e vivem associadas a frutos, consumindo polpa e/ou sementes. Neste trabalho investigamos o uso de hospedeiros por guildas de insetos frugívoros e os efeitos diretos e indiretos da infestação sobre as plantas. No primeiro capítulo investigamos o uso de frutos de Myrtaceae por diferentes guildas de insetos e como as interações variam no tempo e espaço. No segundo capítulo medimos os efeitos da infestação por diferentes guildas de insetos em características morfológicas e químicas de frutos de Psidium cattleianum. No terceiro capítulo, também utilizando P. cattelianum como modelo, testamos os efeitos da infestação das guildas de insetos frugívoros na germinação de sementes e sobrevivência e biomassa de plântulas. Por fim, no quarto capítulo avaliamos como interações entre insetos predadores de sementes pré-dispersão e plantas de diversas famílias variam ao longo do espaço e do tempo e quais características dos insetos e das plantas moldam essas interações Abstract: Interactions between plants and herbivore insects encompass more than 40% of terrestrial biodiversity, in which plants are resources, providing food and shelter for insects. The understanding of how these interactions are organized and their effects on plants are important steps to comprehend the processes responsible for the generation and maintenance of biodiversity. Many insect species are frugivorous and live at least part of their lives associated with fruits, consuming pulp and/or seeds. In this study, we investigated the host use by frugivorous insect guilds and direct and indirect effects of their infestation on plants. In the first chapter we explored host use of Myrtaceae fruits by distinct insect guilds and how these interactions vary across space and time. In the second chapter we measured the effects of infestation by distinct insect guilds on the morphological and chemical traits of Psidium cattleianum fruits. In the third chapter, we tested the effect of infestation by frugivorous insects on seed germination and on survival and biomass of Psidium cattleianum seedlings. Finally, in the fourth chapter we evaluated how interactions between pre-dispersal seed predator insects and plants from several families vary across space and time and which traits of plants and insects have influence on these interactions Doutorado Ecologia Doutora em Ecologia FAPESP 2011/05734-7 CAPES 0 CNPQ 142906/2011-5

Orientador: Martín Francisco Pareja Piaggio Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: Herbivoria e polinização podem se influenciar quando ocorrem na mesma planta. O dano foliar pode modificar atributos da planta importantes para sua interação com visitantes florais, como o número de flores, além dos seus recursos e sinais atrativos. Pouco se sabe sobre os mecanismos e as consequências ecológicas dos efeitos dos herbívoros sobre os visitantes florais, especialmente para plantas que interagem com uma comunidade diversa de visitantes florais. Nesse trabalho, o objetivo foi avaliar se o dano foliar afeta a interação de Trichogoniopsis adenantha (Asteraceae) e os seus visitantes florais. No primeiro capítulo, realizamos um estudo observacional em campo para identificar esses visitantes e avaliar se estes são afetados pela intensidade de herbivoria foliar. Foram registradas 36 morfoespécies de visitante florais, dentre as quais Lepidoptera foi o táxon mais frequente. Para Lepidoptera não houve efeito do dano. Já Hymenoptera foi o táxon mais afetado pela herbivoria foliar, de modo que capítulos de plantas mais danificadas receberam menos visitantes e pousos. Esse efeito foi atenuado em plantas maiores, com ramos reprodutivos altos, e mais capítulos receptivos. O efeito foi positivo para capítulos menores. Sugerimos que haja um trade-off entre o tamanho dos capítulos e sua atratividade em plantas mais danificadas. No segundo capítulo, exploramos um mecanismo específico para o efeito do dano nos visitantes florais. Testamos se diferentes níveis de dano foliar mecânico nos ramos modifica o perfil de compostos voláteis nestes ramos e a interação dos capítulos com visitantes florais logo após o dano e 24h depois. Em campo, o dano moderado (25-50% da área foliar removida) diminuiu rapidamente o número de visitantes e pousos, o que também foi observado 24h depois. As aproximações aos capítulos aumentaram 24h depois em ramos com 25% de dano comparado ao controle e outros níveis de dano. Com relação aos compostos voláteis, detectamos 48 terpenos, um benzenóide, e um composto alifático. Não detectamos compostos florais específicos. O dano com 50% da área foliar removida não mudou o total de voláteis emitidos, mas a emissão de alguns compostos diminuiu minutos após o dano e aumentou 24h depois. Propomos uma relação de causa e efeito entre essas mudanças nos voláteis e os efeitos do dano nos visitantes florais. Esses resultados contribuem com conhecimentos sobre como a herbivoria foliar pode afetar a interação de plantas com seus visitantes florais, bem como, sobre mecanismos de efeitos ecológicos indiretos em comunidades Abstract: Herbivory and pollination can affect each other when occurring on the same plant. Leaf damage can modify plant traits that are important for flower visitors, such as the number of flowers, besides its rewards and signals. Little is known about the mechanisms and ecological consequences of leaf damage for plants interacting with a diverse community of flower visitors. In this study, the main goal was to assess if leaf damage can affect the interaction between Trichogoniopsis adenantha (Asteraceae) and its several taxa of floral visitors. In the first chapter, an observational field study was carried out to identify these floral visitors and assess whether they are affected by the intensity of foliar damage by herbivores. Thirty-six morphospecies of floral visitors were recorded, and Lepidoptera was the most frequent taxon. Lepidoptera was not affected by leaf damage. Hymenoptera was the most affected by damage, so that capitula from severe damaged plants received fewer visitors and landings. This effect was attenuated on larger plants with higher reproductive branches and greater number of receptive capitula, and the effect was positive for smaller capitula. We suggest that there is a trade-off between capitulum size and attractiveness in plants with more leaf damage. In the second chapter, we explored a mechanistic pathway for the effect of leaf damage on floral visitors. We tested whether different levels of mechanical leaf damage to the branches modified the profile of volatile compounds and the interaction of floral visitors with the capitula minutes after damage and 24h later. In the field, moderate damage (25-50% of leaf area removed) decreased the number of visitors and landings shortly after damage and 24h later. The approaches to the capitula increased 24h after damage in the branches with 25% of damage compared to control and other levels of damage. We detected 48 volatile terpenes, one benzenoid, and one aliphatic compound in the branches. We did not detect specific floral compounds. Removal of 50% of the leaf area did not change the total amount of volatiles emitted, but the emission of some compounds decreased right after damage and increased 24h later. We argued that there is a cause-effect relationship between these changes in volatile profile and the effects of damage on floral visitors. These results improve the knowledge about how foliar herbivory can affect the interaction between plants and floral visitors, as well as about mechanisms of indirect ecological effects in communities Mestrado Ecologia Mestre em Ecologia CAPES CNPQ 131491/2015-6

A macrofauna do solo (organismos ≥ 2,0 mm) tem como principal função atuar indiretamente na decomposição da matéria orgânica e controlar a população de microrganismos. Este trabalho tem por objetivo avaliar a densidade e riqueza de besouros coprófilos, em diferentes níveis de adubação nitrogenada e pressão de pastejo em sistema de Integração Lavoura-Pecuária (ILP) e sua contraposição aos morfotipos presentes na mata nativa da região. Foi utilizada uma área no município de Abelardo Luz, na divisa entre o oeste do Estado de Santa Catarina e a região sudoeste do Paraná, a 26° 31' 18.8832" de latitude sul e 52° 15' 3.4986" de longitude oeste e elevação de 862 m, para a instalação do experimento, onde já é realizada a atividade de agricultura e pecuária de corte. O estudo faz parte do Projeto Integrado de Longa Duração do Grupo GISPA da UTFPR, que avalia a pressão de pastejo e época de adubação implantado em abril de 2013. O delineamento experimental foi de blocos completos ao acaso, em arranjo fatorial 2x2, com três repetições. Os fatores foram “Aplicação de Nitrogênio” (NP = N na pastagem e NG = N aplicado na cultura do milho) e “Altura de Pastejo” (alta e baixa). A Mata nativa, que forneceu os parâmetros para avaliação do grau de conservação, dista 700 metros a nordeste da área experimental. Armadilhas de queda pitfall modificadas foram utilizadas ao nível do solo, com isca sobre a armadilha e o conjunto coberto para evitar a desidratação. Foram realizadas 36 coletas na mata nativa, no período de um ano a partir de 26 de abril de 2013, nas quais obteve-se um total de 16.301 indivíduos e 28 morfotipos. Na área de ILP os espécimens foram coletados nos meses de junho a setembro de 2014, perfazendo 23 coletas, 74.586 indivíduos e 30 morfotipos. Para a realização das análises estatísticas e faunísticas, foram utilizados os programas GENES, ANAFAU, NTIA/EMBRAPA e SigmaPlot versão 12.5. A maioria das correlações observadas (90%) entre as variáveis de insetos e condições ambientais foi significativa. O maior número de insetos teve relação direta com o aumento de temperatura. Houve correlação positiva entre a aplicação de nitrogênio e a ocorrência de coprófilos. Houve correlação positiva entre o número de insetos e a baixa altura de pastejo. Verificou-se também que parte dos insetos migram da cultura para a área de mata nativa após atingir seu pico populacional. A grande similaridade de resultados observados na mata nativa e no Sistema ILP indica os benefícios ecológicos da adoção dessa tecnologia. The soil macrofauna (organisms ≥ 2.0 mm) main function is to act indirectly on the decomposition of organic matter and control the population of microorganisms. This study aims to evaluate the density and richness of coprphilic dung beetles at different levels of nitrogen fertilization and grazing pressure on Crop-Livestock Integration System (ILP) and his opposition to morphotypes present in the native forests of the region. Was used a rural area in Abelardo Luz city, western state of Santa Catarina, on the border of southwest of Paraná, 26° 31' 18.8832" south latitude and 52° 15' 3.4986' west longitude and elevation 862 m for the installation of the experiment, which is already carried out the activity of agriculture and livestock. The study is part of the Integrated Project of Long Duration GISPA UTFPR Group, which evaluates the grazing pressure and time of fertilization deployed in April 2013. The experimental design was a randomized complete block design in a 2x2 factorial arrangement with three replications. The factors were "Nitrogen Application" (NP = N in the pasture and NG = N applied in corn) and "Height Grazing" (high and low). The native forest, which provided the parameters for assessing the degree of conservation, lies 700 meters northeast of the experimental area. Modified pitfall traps were used at ground level, on the bait trap and covered together to prevent dehydration. They were carried out 36 collections in bushland, within one year from 26 April 2013, in which we obtained a total of 16,301 individuals and 28 morphotypes. In ILP area specimens were collected from June to September 2014, totaling 23 collections, 74,586 individuals and 30 morphotypes. To carry out the statistics and faunal analysis, GENES programs were used, ANAFAU, NTIA/EMBRAPA and SigmaPlot version 12.5. Most of the correlations observed (90%) between the variables of insects and environmental conditions was significant. The largest number of insects was directly related to the temperature rise. There was a positive correlation between the application of nitrogen and the occurrence of coprophilous. There was a positive correlation between the number of insects and low grazing height. It was also found that some of the insects migrate from the culture to the area of native forest after reaching their peak population. The great similarity of results observed in the native forest and the ILP System indicates the ecological benefits of adopting this technology.

Padrão de oviposição e tabela de vida da traça-do-tomateiro Tuta absoluta (Meyrick) (Lepidoptera, Gelechiidae). A traça-do-tomateiro apresentou maior oviposição ao colonizar tomateiros cultivados em sistema convencional em relação ao orgânico em estudos prévios realizados no campo. Visando confirmar e entender o padrão observado no campo, aspectos bioecológicos como oviposição e mortalidade de imaturos foram comparados em condições semi-controladas de casa de vegetação com plantas cultivadas em vasos com solo proveniente do sistema orgânico e convencional. Adultos da traça-do-tomateiro foram liberados na casa de vegetação e após 24h, as plantas infestadas foram transferidas para outra casa de vegetação, para acompanhamento de coortes horizontais. Os ovos naturalmente depositados pela traça-do-tomateiro foram localizados na planta e demarcados. Em seguida, a folha foi ensacada. Diariamente as plantas foram observadas, registrando a fase de desenvolvimento do inseto e a ocorrência de morte, até que todos os insetos completassem seu ciclo de vida. A oviposição pela traça-do-tomateiro em plantas com solos oriundos do sistema convencional foi duas vezes maior do que em plantas com solos do sistema orgânico. A curva de sobrevivência da fase imatura e a tabela de vida da traça-do-tomateiro em casa de vegetação mostraram que a sobrevivência em plantas com solo orgânico e convencional não apresentaram diferenças. Assim as diferenças no comportamento de padrão de oviposição observadas a campo provavelmente não estão relacionadas com o desempenho da progênie e podem ser influenciado pelo ambiente proporcionado pelo sistema orgânico de produção. Oviposition pattern and life table of South American tomato pinworm Tuta absoluta (Meyrick) (Lepidoptera, Gelechiidae). The tomato pinworm presented higher oviposition when colonizing tomato plants cropped in conventional system than in organic system, in previous field studies. Aiming to confirm and to understand the observed pattern in the field, bioecological processes, such as oviposition and mortality of immatures, were compared on ploted plants in soil from organic and conventional systems in semi-controlled conditions of greenhouse. Tomato pinworm adults were released in the greenhouse, the infested plants were transfered to another greenhouse after 24h, to track horizontal cohort. Naturally deposited eggs were located, marked and the leaf was caged. Each plant was observed daily and development stage or death was registered until all individuals completed the life cycle or died. Oviposition by tomato pinworm was 2-fold higher in plants growing in soil from conventional system than from organic system. The survivorship curve of immatures and life table in the greenhouse showed that there was no difference in organic and conventional plants. Thus, the difference in the oviposition pattern observed in the field is not related to the progeny performance and can be influenced by the environment of organic tomato crop system.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico A polinização contribui com o aumento da qualidade dos frutos e reduz as perdas na colheita. Muitos animais são conhecidos agentes polinizadores, no entanto, as abelhas são os mais importantes polinizadores de culturas agrícolas. A implantação de colônias de abelhas entre as culturas têm sido adotada para melhorar, ou até mesmo garantir, a produção agrícola em áreas onde elas são escassas; além do plantio em casas de vegetação, que também reduzem o ataque de pragas e a necessidade do uso de defensivos químicos. Os Meliponini desempenham um importante papel como polinizadores de diversas culturas e a criação racional dessas abelhas representa uma alternativa promissora para a polinização. A abóbora é uma hortaliça importante na dieta da população brasileira e na agricultura tradicional, sendo cultivada em todo país. Como são plantas monóicas, dependem de um agente biológico para garantir sua reprodução, no entanto, devido a escassez de abelhas – seus polinizadores naturais – em ambientes perturbados, muitos produtores utilizam técnicas artificiais de frutificação que resultam em altos custos de produção. O objetivo, neste trabalho, foi avaliar a eficiência de Melipona quadrifasciata na polinização das flores de Cucurbita pepo em cultivo protegido e seu efeito na qualidade dos frutos, comparando com os métodos artificiais de frutificação. M. quadrifasciata mostrou-se um polinizador eficiente da aboboreira. É atraída pelas flores, possui tamanho e comportamento adequados para transportar seu pólen e as visita no período reprodutivo. O comportamento desta abelha foi responsável pela deposição uniforme de pólen nas flores, dando origem a frutos mais bem formados e altos índices de frutificação, comparado aos demais tratamentos. A produção de frutos de alta qualidade e sem uso de indutores químicos de frutificação, alcançada com a polinização por M. quadrifasciata, além de valorizar o produto no mercado, possibilita o cultivo da abóbora em ambiente protegido. Many animals are recognized as pollinators, however, bees are the most important pollinators of agricultural crops. The implementation of bee colonies between cultures have been adopted to improve, or even assure agricultural production in areas where they are scarce; in addiction, cultivation in greenhouses which also reduces the attack of pests and the need to use chemical pesticides. Meliponini has an important role as pollinators of different cultures and the beekeeping with these bees is a promising alternative for pollination. Squash is an important vegetable crop in the Brazilian population diet and traditional agriculture, being cultivated throughout the country. As a monoecious plant, depends on a biological agent to assure reproduction, however, due to shortage of bees – its natural pollinators – in disturbed environments many growers use artificial fruiting techniques that results in high production costs. The aim in this work was to evaluate the Melipona quadrifasciata efficiency in the pollination of Cucurbita pepo flowers in greenhouse and the effects on fruit quality compared to artificial fruiting methods. M. quadrifasciata showed up an efficient pollinator of squash plants. It’s attracted by the flowers, has adequate size and behavior to transport its pollen and visit them during the reproductive period. The behavior of this bee was responsible for uniform deposition of pollen on flowers, giving rise to well- formed fruits and high levels of fruiting, compared to other treatments. The production of high quality fruit and without the use of chemical inducers of fruiting, achieved with pollination by M. quadrifasciata, besides valuing the product on the market, enables the cultivation of pumpkin in greenhouses.

Embora altas infestações por insetos fitossuccívoros em cultivos de plantas Bt ocorram com frequência, estudos sobre as possíveis causas do fenômeno tem recebido relativamente pouca atenção. Aqui foi avaliado o comportamento alimentar e o desempenho demográfico de insetos fitossuccívos em milho e soja Bt, e em plantas de milho submetidas a herbivoria por lagarta. Em milho Bt, foi avaliado o efeito de plantas expressando as toxinas Cry1Ab ou Cry1F em dez gerações do pulgão Rhopalosiphum padi (Hemiptera: Aphidae). Na interação entre herbívoros de guildas diferentes, mediada por uma cultivar de milho, testou-se a hipótese de que a herbivoria por Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae) afeta o pulgão Rhopalosiphum maidis (Hemiptera: Aphidae). Em soja Bt, Bemisia tabaci biótipo B (Hemiptera: Aleyrodidae) foi estudada em plantas expressando a toxina Cry1Ac. Variáveis do desempenho demográfico e comportamento alimentar de R. padi mostraram que o inseto foi negativamente afetado quando exposto ao milho Bt Cry1Ab ao longo do tempo. Por outro lado, em milho Cry1F o pulgão produziu maior número de ninfas ao longo do tempo, mas a taxa intrínseca de crescimento populacional foi inalterada ao longo das gerações e em relação ao milho não-Bt. Isto indica que os milhos Cry1Ab e Cry1F não devem facilitar os pulgões R. padi a tornarem-se pragas mais importantes economicamente por não aumentarem o crescimento populacional do inseto. O estudo da interação entre herbívoros de guildas diferentes em plantas de milho demonstrou que apesar de larvas de S. frugiperda induzirem inibidores de protease, a herbivoria prévia pelas lagartas não afetou negativamente o desempenho e comportamento alimentar de R. maidis. Para a mosca branca, as taxas de crescimento populacional (Ro e r m ) deste inseto na soja Bt foram maiores do que na soja não-Bt, mostrando que a variedade de soja Cry1Ac favorece o crescimento populacional de B. tabaci. Além disso, registros de comportamento alimentar pelo Electrical Penetration Graph mostraram maior tempo de salivação e de ingestão do floema associados à alimentação de B. tabaci na soja Bt, o que indicam maior probabilidade de B. tabaci alimentando-se na soja Bt transmitirem vírus fitopatogênico. Em conclusão, os resultados deste trabalho mostram que os milhos Cry1Ab e Cry1F não favorece o crescimento populacional nem o comportamento alimentar de R. padi, o que implica que não devem facilitar pulgões a tornarem-se pragas mais importantes economicamente em cultivos de milho de uma única toxina Bt. Por outro lado, a soja Cry1Ac testada aumentou as taxas de crescimento populacional de B. tabaci e o inseto apresentou maior tempo de salivação e de ingestão do floema, o que pode levar a altas infestações e aumentar o risco de transmissão de fitoviroses, mas isto deve ser testado em outras variedades de soja. Por fim, não houve interferência entre S. frugiperda e R. maidis quando a lagarta é primeiro fitófago na planta e este estudo é um primeiro passo para um melhor entendimento da interação entre herbívoros de guildas diferentes em milho, sendo que esta linha de pesquisa merece futuros esforços. Although high infestations by sucking insects in some Bt crops often occurs, studies on mechanistic causes of the phenomenon has received relatively little attention. Here it was assessed the feeding behavior and demographic performance of sucking insects, on Bt maize and soybean, as well as on maize plants previously fed by caterpillars. On Bt maize, the effects of plants producing Cry1Ab or Cry1F toxins were studied over ten generations of the aphid Rhopalosiphum padi (Hemiptera: Aphidae). The interaction between herbivores of different guilds, mediated by a maize plant was also studied to test whether previous herbivory by Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae) larvae indirectly affected the aphid Rhopalosiphum maidis (Hemiptera: Aphidae). On Bt soybean, the effect of a Cry1Ac-producing variety was studied on Bemisia tabaci biotype B (Hemiptera: Aleyrodidae). Demographic performance and feeding behavior of R. padi aphids showed that this insect was adversely affected when exposed to Cry1Ab maize over time. Conversely, on the Cry1F maize, the aphids produced more nymphs over time, but the intrinsic rate of population increase was unchanged over the generations and in relation to non-Bt maize. This indicates that Cry1Ab and Cry1F maize should not facilitate the aphids R. padi to become more economically important pests by not increasing its population growth on the plants. The study of the interaction between herbivores of different guilds on maize plants showed that is spite of induction of protease inhibitors by S. frugiperda larvae, the prior herbivory by the caterpillars did not negatively affected the performance and feeding behavior of R. maidis. For the whitefly, population growth rates (R o and rm) of this insect were higher on Bt than on non-Bt soybeans, showing that the Bt soybean variety favors the population growth of B. tabaci. In addition, records of feeding behavior in Electrical Penetration Graphs showed increased salivation and ingestion of phloem associated with B. tabaci feeding on soybean Bt, which indicates a higher risk of B. tabaci feeding on soybean Bt to transmit phytopathogenic viruses. In conclusion, this study shows that Cry1Ab or Cry1F maize did not favor the population growth or the feeding behavior of R. padi, which do not facilitate aphids to become more economically important pests in single-toxin Bt maize. On the other hand, the Cry1Ac soybean tested increased population growth rates of B. tabaci and the insect showed increased salivation and ingestion of phloem, which can lead to higher infestations and increased risk of fitovirus transmission, but this should be tested in other soybean varieties. Finally, there was no competition between S. frugiperda and R. maidis when the caterpillar was the first herbivore on the plant, and this study is a first step for a better understanding of the interaction between herbivores of different guilds in maize, which deserves future research efforts.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior O fogo é um importante distúrbio que influencia a distribuição e diversidade de espécies em vários biomas. As florestas tropicais raramente queimam naturalmente, mas atividades humanas como a exploração madeireira e a agricultura fragmentam o hábitat original, aumentando a carga de combustível e, consequentemente, a inflamabilidade e frequência de incêndios em seu sub-bosque. Atualmente as florestas do sul da Amazônia enfrentam mudanças extremas no uso da terra, e encontram-se sob um estado de incêndios recorrentes. Incêndios de sub-bosque degradam severamente a estrutura destas florestas, mas o papel da quantidade de combustível ou da frequência do fogo em suas comunidades faunísticas ainda é pouco conhecido. Nós abordamos experimentalmente como incêndios de sub-bosque afetam comunidades de formigas associadas às florestas do sul amazônico. No primeiro capítulo, investigamos a influência do fogo e da quantidade de combustível (serapilheira) sobre as comunidades de formigas e suas interações com sementes mirmecocóricas. Incêndios únicos e combustível foram aplicadas em parcelas contidas em seis blocos, e as formigas foram amostradas em quatro estratos: subterrâneo, serapilheira, epigéico, e arbóreo. Nós encontramos que táxons altamente especializados são os mais sensíveis a incêndios, mas a composição de espécies permaneceu pouco alterada. O fogo reduziu as taxas de localização e transporte de sementes, o que atribuímos a um maior estresse térmico, mas maiores cargas de combustível não diminuem a diversidade de formigas ou seus serviços ecossistêmicos por um aumento na severidade do fogo. No segundo capítulo nós investigamos o papel de incêndios recorrentes sobre as comunidades de formigas, e avaliamos a medida em que as suas respostas são consistentes com as de árvores. Duas parcelas foram submetidos a incêndios anuais e trienais ao longo de um período de seis anos, enquanto uma parcela permaneceu intacta. A diversidade e a composição de espécies variaram de modo semelhante para árvores e formigas, com efeitos mínimos sobre a riqueza, aumento na equidade e diferente composição de espécies devido ao fogo. Entretanto, o fogo teve um impacto muito mais severo na abundância e biomassa de árvores do que de formigas, refletindo os efeitos diretos do fogo nas primeiras e indireto nas últimas. Concluindo, nós sugerimos atenção particular à prevenção de incêndios recorrentes, afim de se manter a biodiversidade dessas florestas, especialmente considerando-se que as formigas têm um papel bem estabelecido como indicadores de distúrbios em outros grupos da fauna, de modo que esses efeitos negativos provavelmente também ocorrem em outros táxons destas florestas. Fire is a major disturbance shaping the distribution and diversity of species across several biomes. Tropical forests rarely burn naturally, but human activities such as logging and agriculture fragment the original habitat, increasing fuel loads and consequently the flammability and frequency of understory fires. Southern Amazonian forests are currently facing extremely land-use change, and are under a state of high recurrent burning. Understory fires severely degrade the structure of these forests, but the role of fuel loads or fire frequency on their faunal communities has been little studied. Here we experimentally addressed how understory fires affect shade-adapted ant communities from southern Amazonian forests. In the first chapter we investigated the influence of fire and fuel loads on ant communities and their interactions with myrmecochorous seeds. Single fires and fuel addition were applied to plots in six replicated blocks, and ants were sampled in four strata: subterranean, litter, epigaeic and arboreal. We found that highly specialized taxa are the most sensitive, but species composition remained little altered. Fire reduced rates of seed location and transport, which we attribute to increased thermal stress, although enhanced fuel loads will not decrease ant diversity and ecosystem services through increased fire severity. In the second chapter we investigated the role of recurrent fires on ant communities, and assessed the extent to which their responses are consistent with those of trees. Two plots were subjected to annual and triennial fires over a six-year period, while one plot remained unburnt. Species diversity and composition varied similarly for trees and ants, with minor effects on richness, increased evenness and different species composition due to fire. However, fire had a much more severe impact on abundance and biomass of trees than of ants, reflecting the direct effects of fire on the former and indirect on the latter. In conclusion, we suggest that the prevention of recurrent fires should be of special concern for the maintenance of biodiversity of these forests, particularly considering that ants have a well-established role on indicating disturbances on other faunal groups, so such negative effects likely occur for other taxa from these forests as well.

Orientadores: Gustavo Quevedo Romero, Paulo Sérgio Moreira Carvalho de Oliveira Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: O efeito top-down mais comumente associado no delineamento de comunidades e de redes tróficas é a predação. Predadores podem consumir suas presas, mas também sua presença no ambiente pode alterar a morfologia, o comportamento e o uso do habitat pelas presas. Estudos ecológicos têm considerado a identidade dos predadores e seu tamanho corporal como relevantes na determinação das suas funções nos ecossistemas. Uma vez que mais de 80% dos animais tem ciclos de vida em mais de um ecossistema, predadores que se alimentam destes organismos podem causar cascatas tróficas inter-ecossistemas. Plantas da família Bromeliaceae estão entre as mais utilizadas como abrigo para formigas na região Neotropical e, possuindo tanque, essas plantas são ocupadas por inúmeros organismos terrestres e aquáticos, muitos dos quais possuem ciclos de vida complexos e fazem conexões inter-ecossistemas. Uma vez que a formiga Odontomachus hastatus estabelece seus ninhos nas raízes das bromélias Vriesea procera e Quesnelia arvensis, enquanto as formigas Gnamptogenys moelleri e Camponotus crassus estabelecem seus ninhos nas folhas dessas bromélias-tanque, estas espécies de formigas podem alterar a diversidade de metazoários nos ecossistemas terrestre e aquático das bromélias por meio da predação. Como consequência, essas formigas podem causar cascatas tróficas inter-ecossistemas e interferir em processos ecossistêmicos nas bromélias (e.g., ciclagem de nutrientes e sua disponibilidade para as plantas). No presente estudo, fizemos coletas em campo e desenvolvemos experimentos em casa de vegetação e em campo utilizando métodos isotópicos e fisiológicos para averiguar, no primeiro capítulo, como a identidade de cada uma das espécies de formigas contribuiu para a nutrição e desenvolvimento de suas plantas hospedeiras por meio dos rejeitos dos ninhos. No segundo capítulo, investigamos o efeito da formiga O. hastatus sobre a diversidade de metazoários aquáticos e terrestres presentes nas bromélias V. procera em três diferentes localidades da Mata Atlântica. No terceiro capítulo, investigamos o efeito das três espécies de formiga sobre a diversidade aquática de metazoários, sobre o processamento dos detritos no tanque das bromélias e a ciclagem de nutrientes dos detritos para as bromélias. Nossos resultados demostram que as formigas, especialmente O. hastatus, afetam a diversidade de metazoários aquáticos, e alteraram apenas a composição de metazoários terrestres. Odontomachus hastatus foi a espécie que mais contribuiu para a nutrição e desenvolvimento das bromélias por meio dos detritos dos ninhos presentes nas raízes, enquanto C. crassus favoreceu o processamento da matéria orgânica e o fluxo de nitrogênio dos detritos para as bromélias via tanque Abstract: The most commonly top-down effect associated in designing communities and food webs is predation. Predators can consume their prey, but their presence in the environment can alter the morphology, behavior and habitat use by prey. Ecological studies have considered the identity of predators and their body size in determining their roles in ecosystems. Since more than 80% of animals have complex life cycles in more than one ecosystem, predators that feed on these organisms can cause cross-ecosystem cascade effects. Bromeliaceae are among the most common plants used as a shelter for ants in the Neotropics and also are occupied by numerous terrestrial and aquatic metazoans, which many of them have complex life cycles. Since Odontomachus hastatus, Gnamptogenys moelleri and Camponotus crassus establish their nests in Vriesea procera and Quesnelia arvensis, they may change the diversity of species in terrestrial and aquatic bromeliad ecosystems through predation. As a result, these ants can cause cross-ecosystem effects and may change ecosystem processes in bromeliads (e.g., nutrient cycling and nutrient availability for plants). In this study, we surveyed in the field and developed greenhouse and field experiments using isotopic and physiological methods to investigate, in the first chapter, how each ant species contributes to the nutrition and development of its host plant through nest debris. In the second chapter, we investigated the effect of O. hastatus on the terrestrial and aquatic diversity of metazoans in V. procera bromeliads at three different localities of the Atlantic Forest. In the third chapter, we investigated the effect of the three ant species on the aquatic diversity of metazoans, on the detritus processing and nutrient cycling from detritus to bromeliads. Our results demonstrate that ants, especially O. hastatus, affected the diversity of aquatic metazoans, and O. hastatus contributed more to the nutrition and development its host bromeliads (Vriesea procera and Quesnelia arvensis) through nest debris. On the other hand, C. crassus favored the processing of organic matter and nitrogen flow from detritus to Q. arvensis bromeliads through the tank Doutorado Ecologia Doutor em Ecologia FAPESP 2011/10137-8 CAPES 8377/12-0 CNPQ

Orientador: Paulo Sérgio Moreira Carvalho de Oliveira Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: As plantas e as formigas são os organismos predominantes em ecossistemas terrestres; e como tais, comumente interagem entre si. Na maioria das vezes estas interações são mutualistas, visto que formigas podem reduzir o número de herbívoros e/ou contribuir na dispersão de sementes em troca de alimento e/ou abrigo fornecido pelas plantas. No entanto, a presença de formigas nas flores é comumente considerada como uma relação antagônica, já que normalmente as formigas não as polinizam, mas sim utilizam os recursos oferecidos pelas flores aos polinizadores, reduzindo ou alterando a frequência ou eficiência da visitação de polinizadores. As interações formiga-planta são muito comuns no cerrado. Embora muitos estudos já tenham investigado os efeitos da presença das formigas nos herbívoros, ou a relação das formigas com a presença de nectários extraflorais (NEFs), o efeito da visitação de formigas a flores foi pouco estudado neste bioma. Associações entre formigas e insetos trofobiontes próximo a inflorescências podem alterar a abundância local e o comportamento de formigas, o que potencialmente perturbando as interações entre plantas e polinizadores. Byrsonima intermedia (conhecida no Brasil como murici-do-campo) é uma planta comum no bioma de cerrado. Esta planta possui elaióforos (glândulas que produzem óleo) na base das flores. O óleo produzido é coletado por abelhas, principalmente do gênero Epicharis, que em troca polinizam a planta por meio da polinização por vibração. Observações em campo permitiram evidenciar que formigas raramente visitam as inflorescências na ausência de membracídeos trofobiontes. Assim, a presente dissertação investiga os efeitos da presença da associação formiga-membracídeo na reprodução de B. intermedia. Observações naturais e manipulações experimentais em campo da presença de formigas e da associação formiga-membracídeo demonstraram que a presença de formigas nas inflorescências de B. intermedia causa uma diminuição no tempo de visita de abelhas polinizadoras, reduzindo a quantidade de frutos produzidos pela planta. Os resultados experimentais sugerem ainda que os efeitos negativos da associação formiga-membracídeo sobre a reprodução das plantas são devidos ao aumento do número de formigas nas inflorescências e não pelo efeito direto da herbivoria do membracídeo Abstract: Ants and plants are dominant organisms in terrestrial ecosystems; as such, ants are commonly found visiting plants. Often, ant presence benefits plants, reducing the number of herbivores and/or contributing to seed dispersion, and in turn, benefiting themselves by feeding and sheltering in structures offered by plants. However, the presence of ants in flowers is commonly considered as antagonistic, because ants rarely pollinate but collect floral resources, modifying and reducing other insects¿ floral visitation frequency or efficiency. Ant-plant interactions are very common in the Cerrado. Although many studies have investigated the effects of the presence of ants on herbivore attacks or the relation between ants and the presence of Extrafloral Nectaries (EFNs), the effect of ant floral visitation in this biome remains understudied. Associations between ants and honeydew-producing insects present near inflorescences can modify the local abundance and behavior of ants, potentially disturbing pollinator-plant interactions. Byrsonima intermedia (known in Brazil as murici-do-campo) is commonly found in the Cerrado savanna. This plant has elaiophores (oil-producing glands) in the base of flowers. The oil produced is collected by bees, which in turn, pollinate this plant through buzz-pollination. Field observations allowed us to confirm that ants rarely visit B. intermedia inflorescences when there are no treehoppers. Considering this, the focus of this dissertation is to study the effects of the presence of the ant-treehopper association in the reproduction of B. intermedia. Direct observation and experimental manipulations of the presence of ants and ant-treehopper association in the field showed that the presence of ants in inflorescences reduce the duration of the visit of pollinators, which, in turn, reduces the fruit set of the plant. Furthermore, the results of our experiments suggest that the negative effects of the ant-treehopper association on plant reproduction are caused by the increased number of ants visiting inflorescences and not by the herbivory effect Mestrado Ecologia Mestre em Ecologia FAPESP 2014/12486-8, 2014/23141-1 CAPES