Alternativas biotecnológicas podem facilitar o controle do bicudo-do-algodoeiro

A introdução bem-sucedida das toxinas Cry23Aa e Cry37Aa em plantas de algodão transgênicas marca um avanço significativo no combate ao bicudo-do-algodoeiro (Anthonomus grandis). Com taxas de mortalidade larval que chegam a 100% em condições de estufa, essas plantas representam promessa real para os cotonicultores.

O trabalho envolveu pesquisadores da Embrapa e da Universidade de Brasília, entre outros.

Os cientistas observaram que larvas de bicudo-do-algodoeiro alimentadas com dietas artificiais suplementadas exclusivamente com a toxina Cry23Aa apresentaram uma redução na sobrevivência larval em aproximadamente 69%. Por outro lado, a suplementação com a toxina Cry37Aa sozinha não mostrou diferença estatisticamente significativa em comparação com o grupo de controle. No entanto, a combinação das duas toxinas na dieta artificial resultou em taxas de mortalidade próximas a 100% entre as larvas (LC50 igual a 0,26 PPM).

Os pesquisadores desenvolveram plantas de algodão transgênicas introduzindo os genes cry23Aa e cry37Aa sob o controle dos promotores específicos dos botões florais pGhFS4 e pGhFS1. Sete eventos transgênicos de algodão que expressam altos níveis das toxinas Cry23Aa e Cry37Aa nos botões florais foram selecionados para bioensaios em estufa. As taxas de mortalidade das larvas de bicudo-do-algodoeiro que se alimentaram das gerações T0 e T1 dessas plantas variaram de 75% a 100%.

As análises in silico revelaram que a toxina Cry23Aa apresenta todas as características típicas das toxinas formadoras de poros β (β-PFTs), que se ligam a açúcares em glicoproteínas. Interessantemente, foi descoberto um sítio de ligação a zinco exclusivo dentro da Cry23Aa, possivelmente envolvido em interações proteína-proteína. As principais características estruturais da Cry23Aa, que provavelmente desempenham um papel no mecanismo de ação da toxina, também foram discutidas no estudo.

Dada a baixa LC50 para larvas de bicudo-do-algodoeiro e a significativa acumulação dessas toxinas nos botões florais das plantas das gerações T0 e T1, os pesquisadores antecipam que, por meio de gerações sucessivas dessas linhas transgênicas, as plantas de algodão projetadas para superexpressar cry23Aa e cry37Aa podem ser uma solução eficaz para o manejo das infestações da praga nas culturas de algodão.

Impacto do bicudo-do-algodoeiro

As fêmeas do bicudo-do-algodoeiro preferem os botões florais e frutos jovens do algodoeiro para alimentação e oviposição. A infestação por esse inseto resulta em perdas diretas na produção de fibras devido ao aborto dos botões florais e frutos. Em diversos países, o bicudo é a principal praga do algodão, frequentemente exigindo até 25-30 aplicações de inseticidas em uma única temporada de cultivo, aumentando significativamente os gastos com agroquímicos e impactando negativamente o meio ambiente.

O uso de pesticidas químicos não é totalmente eficaz no controle da praga devido ao comportamento endofítico do inseto, cujo desenvolvimento larval ocorre protegido dentro das estruturas reprodutivas do algodoeiro. Além disso, o controle biológico do bicudo ainda é largamente ineficaz.

Nas últimas duas décadas, o uso de plantas transgênicas expressando proteínas inseticidas derivadas de Bacillus thuringiensis (Bt) emergiu como uma alternativa prática e segura aos pesticidas químicos, abordando questões de custo-efetividade e segurança ambiental. B. thuringiensis é uma bactéria Gram-positiva capaz de produzir esporos, habitando diversos ambientes, incluindo o solo e os tratos digestivos de insetos. Durante a fase de esporulação, esta bactéria sintetiza toxinas conhecidas como proteínas Cry.

Foram identificados e descritos pelo menos 859 genes que codificam toxinas de B. thuringiensis, com destaque para as proteínas Cry. Embora as toxinas Cry apresentem funcionalidades semelhantes entre várias famílias de insetos, existem disparidades estruturais e funcionais que resultam em um espectro distinto de toxicidade para espécies específicas de insetos. No entanto, o uso prolongado de culturas transgênicas expressando moléculas entomotóxicas tem levado ao desenvolvimento de mecanismos de resistência pelos insetos.

Recentemente, foram caracterizadas a eficácia inseticida das toxinas Cry23Aa e Cry37Aa contra larvas do bicudo-do-algodoeiro. Em estudos in vitro e in planta utilizando plantas de algodão transgênicas, as proteínas foram expressas em Escherichia coli e purificadas para avaliar sua atividade inseticida. A concentração letal específica para as larvas do bicudo foi determinada para cada proteína individualmente e em combinação. Devido à eficácia notável com uma dose mínima dessas toxinas, plantas de algodão transgênicas foram desenvolvidas para superexpressar os genes cry23Aa e cry37Aa, resultando em elevada mortalidade das larvas do bicudo.

O estudo apresentado nesta matéria foi desenvolvido pelos pesquisadores Thuanne Pires Ribeiro, Diogo Martins-de-Sa; Leonardo Lima Pepino Macedo; Isabela Tristan Lourenço-Tessutti; Gustavo Caseca Ruffo; João Pedro Abreu Sousa; Julia Moura do Rósario Santana; Osmundo Brilhante Oliveira-Neto; Stéfanie Menezes Moura; Maria Cristina Mattar Silva; Carolina Vianna Morgante; Nelson Geraldo Oliveira; Marcos Fernando Basso; e Maria Fatima Grossi-de-Sa.

Artigo escrito sobre o assunto pode ser lido em doi.org/10.1016/j.plantsci.2024.112079