CRISPR revela genes de resistência em Spodoptera exigua

A edição genética por CRISPR/Cas9 permitiu confirmar a participação de genes específicos na resistência de Spodoptera exigua a diferentes inseticidas. Experimentos identificaram alterações em receptores celulares, enzimas de desintoxicação e transportadores de membrana capazes de modificar a suscetibilidade da lagarta. Estudo reuniu evidências e suas aplicações no manejo de pragas.

Pesquisadores de instituições chinesas organizaram os mecanismos em quatro grupos: alterações nos sítios de ação, desintoxicação metabólica, transportadores e regulação gênica. O trabalho reúne pesquisas anteriores, sem apresentar nova intervenção de controle no campo.

Alvos dos inseticidas

Entre os resultados mais expressivos aparece a mutação G4946E no receptor de rianodina (RyR), alvo dos inseticidas do grupo das diamidas. Pesquisadores introduziram a alteração em uma linhagem suscetível de Spodoptera exigua por CRISPR/Cas9. A resistência aumentou mais de 223 vezes ao clorantraniliprole, 336 vezes ao ciantraniliprole e mil vezes à flubendiamida. O experimento confirmou o efeito da mutação sem depender de outros mecanismos presentes em populações resistentes.

Outras variantes do mesmo receptor, como I4790M e I4790K, foram identificadas em populações de campo. A I4790M apresenta ampla distribuição em áreas amostradas na China e associação com resistência às diamidas. O estudo distingue, entretanto, a associação observada em levantamentos da confirmação causal por edição genética. Essas variantes ainda exigem validação funcional específica.

Os pesquisadores também examinaram a resistência às espinosinas. A inativação do gene da subunidade α6 do receptor nicotínico de acetilcolina provocou elevada resistência. A introdução da mutação G275E no mesmo receptor produziu efeito semelhante. Uma única substituição genética, portanto, pode alterar a resposta às espinosinas.

Mutações nos canais de sódio e na acetilcolinesterase aparecem associadas à resistência a piretroides e organofosforados. Entre as variantes relatadas figuram L1014F e V1848I, no canal de sódio, e G311S e F443Y, na acetilcolinesterase -- esta última ligada à resistência ao clorpirifós. A enzima também responde por casos de resistência a carbamatos: uma linhagem de campo da Califórnia mostrou-se 30 vezes menos sensível ao metomil em razão de alterações no gene ace-1. A confirmação das funções específicas dessas variantes em Spodoptera exigua permanece entre as prioridades de pesquisa.

Desintoxicação e resistência múltipla

A resistência metabólica ocorre quando enzimas transformam substâncias tóxicas e reduzem seus efeitos sobre o inseto. Os citocromos P450 exercem papel central nesse processo. Em Spodoptera exigua, a família CYP9A apresenta um agrupamento de 12 genes com respostas distintas à exposição a compostos químicos.

A eliminação experimental de um segmento genômico com aproximadamente 83 mil pares de bases, contendo genes CYP9A, reduziu em 22 vezes a resistência ao esfenvalerato. Outro trabalho associou o gene SeCYP9A186 à resistência ao benzoato de emamectina. Sua modificação reduziu a resistência em cerca de 200 vezes. Experimentos envolvendo CYP9A9a registraram redução de 294 vezes na resistência ao esfenvalerato.

A inativação isolada de um gene pode não revelar a contribuição de toda a família, devido à redundância funcional. Carboxilesterases, glutationa S-transferases e flavina monooxigenases também participam desses processos.

Alterações regulatórias ampliam esse efeito. Em uma linhagem resistente ao clorpirifós, uma mudança na região promotora do gene CYP321A8 criou um ponto de ligação para o fator Knirps. Sua interação com o complexo CncC/Maf aumentou em 306 vezes a expressão do gene. Esse mecanismo mostra como diferentes componentes genéticos podem atuar de maneira combinada.

Transportadores e toxinas Bt

Proteínas da família ABC participam tanto da entrada e ação de determinadas toxinas quanto da eliminação de compostos das células. Na ação das toxinas Cry1Ac e Cry1Fa de Bacillus thuringiensis, o transportador SeABCC2 ocupa posição central.

A inativação de SeABCC2 por CRISPR/Cas9 provocou resistência superior a mil vezes a essas duas toxinas; em um dos experimentos, o aumento chegou a 1.180 vezes na resposta à protoxina Cry1Ac. A supressão isolada de SeABCC3 alterou pouco a suscetibilidade. A eliminação conjunta de SeABCC2 e SeABCC3, porém, elevou a resistência para aproximadamente 7.540 vezes. O resultado indica função complementar de SeABCC3 quando o receptor principal perde atividade.

Outro transportador, SeP-gp, pertencente à família ABCB1, atua na eliminação de substâncias tóxicas. Sua inativação aumentou em aproximadamente três vezes a sensibilidade das lagartas à abamectina e ao benzoato de emamectina.

Novas ferramentas e limitações

A edição simultânea de vários genes, conhecida como CRISPR multiplex, representa uma possibilidade para investigar a resistência poligênica. A técnica pode esclarecer a interação entre mutações nos alvos dos inseticidas, enzimas metabólicas e transportadores. Sua aplicação aos agrupamentos de desintoxicação de Spodoptera exigua ainda exige desenvolvimento experimental.

O procedimento convencional com CRISPR/Cas9 também apresenta dificuldades. Pesquisadores precisam microinjetar os componentes da edição em ovos recém-postos, geralmente nas primeiras duas horas após a oviposição. A fragilidade dos embriões reduz a sobrevivência; determinados experimentos registraram eclosão próxima de 11%. Linhagens estáveis exigem acompanhamento de gerações e verificação de alterações fora dos alvos previstos.

Tecnologias de edição de bases e prime editing oferecem possibilidades de modificações mais específicas. Apesar dos avanços em outros insetos, sua aplicação ainda não alcançou consolidação em Spodoptera exigua. A inativação de SeSer2 provocou esterilidade masculina em laboratório. Ainda não há sistemas funcionais de gene drive demonstrados na espécie; eventuais aplicações exigem avaliação dos riscos ecológicos.

Para o manejo agrícola, a identificação de variantes associadas à resistência pode apoiar testes moleculares, inclusive métodos como LAMP, e o acompanhamento de populações de campo. Os pesquisadores recomendam integrar os dados ao monitoramento, à rotação de mecanismos de ação e ao manejo integrado. Os resultados com CRISPR/Cas9 representam, até aqui, instrumentos de pesquisa e validação genética, não um método de controle já disponível para aplicação nas lavouras (doi 10.1016/j.pestbp.2026.107357).