DNA ambiental permite monitorar resistência de insetos a inseticidas

Pesquisadores demonstraram a viabilidade do uso de DNA ambiental (eDNA) para detectar e estimar a frequência de mutações associadas à resistência de insetos a inseticidas. A técnica utiliza material genético depositado pelos organismos nas plantas. Em laboratório, os resultados apresentaram correlação significativa com análises genéticas realizadas diretamente nos insetos. Seu estudo aponta uma alternativa para ampliar o monitoramento da resistência no campo.

A pesquisa utilizou o besouro Psylliodes chrysocephala, praga de crucíferas com importância econômica para o cultivo de canola na Europa. Os cientistas investigaram mutações no canal de sódio dependente de voltagem (VGSC), associadas à resistência a inseticidas piretroides.

O trabalho reuniu pesquisadores da Universidade de Trier, do Instituto de Ciência e Tecnologia de Luxemburgo e da Bayer, que financiou o estudo. A equipe avaliou a capacidade do DNA ambiental de identificar mutações específicas e estimar sua frequência nas populações da praga.

Os piretroides atuam nos canais de sódio dos neurônios dos insetos e impedem seu fechamento normal. Alterações genéticas nesses canais podem reduzir a sensibilidade aos produtos. Entre os mecanismos conhecidos, destacam-se as mutações kdr (knock-down resistance) e s-kdr (super knock-down resistance). Estas apresentam associação com níveis mais elevados de resistência.

O estudo concentrou as análises nas mutações M918L e L925I, relacionadas ao mecanismo s-kdr.

DNA ambiental e resistência

Na primeira etapa, os pesquisadores utilizaram 100 besouros de linhagens de laboratório originárias de populações da Inglaterra e da França. Os insetos permaneceram durante 24 horas sobre folhas de couve-chinesa, distribuídos em 20 unidades experimentais com cinco indivíduos cada.

Após o período de exposição, a equipe coletou separadamente os insetos e o material genético depositado nas folhas. O procedimento permitiu comparar a frequência real das mutações com as estimativas obtidas por DNA ambiental.

Das 100 amostras individuais, 95 apresentaram sequenciamento suficiente para análise. Entre os insetos, a frequência relativa dos alelos sem as mutações s-kdr investigadas alcançou 86,84%. A mutação L925I representou 7,63%, enquanto M918L respondeu por 5,53%.

As análises de DNA ambiental também identificaram as duas mutações. A frequência relativa estimada alcançou 0,89% para L925I e 4,03% para M918L.

Apesar das diferenças entre os valores, os pesquisadores identificaram uma correlação significativa entre as frequências obtidas nas folhas e nos insetos de cada unidade experimental. O modelo estatístico apresentou coeficiente de determinação R2 de 0,97, com valor de P inferior a 0,01.

O resultado indica potencial para estimar a frequência relativa de mutações de resistência a partir do DNA depositado nas plantas.

Entretanto, a técnica apresentou limitações na identificação de mutações pouco frequentes. Algumas amostras vegetais não revelaram variantes presentes nos insetos utilizados no experimento. A detecção apresentou maior consistência quando a frequência das mutações alcançou aproximadamente 10% da população.

Experimentos em lavouras

A segunda etapa ocorreu em uma lavoura de canola em Oberkorn, Luxemburgo, em fevereiro de 2025. Os pesquisadores coletaram 120 folhas de plantas diferentes e, uma semana depois, 60 larvas de Psylliodes chrysocephala.

Entre as folhas, 24 amostras apresentaram quantidade suficiente de sequências genéticas para análise. O DNA ambiental indicou frequência relativa de 55,72% para a mutação M918L.

Nas análises individuais, 51 larvas forneceram dados adequados. A frequência do alelo M918L alcançou 76,47%. A mutação apareceu em 82,35% dos indivíduos, incluindo 70,6% de homozigotos.

No campo, portanto, o DNA ambiental estimou uma frequência de M918L inferior à observada nas larvas (55,72% contra 76,47%). Diferentemente do ensaio de laboratório, essa comparação não passou por teste estatístico.

Os pesquisadores também analisaram amostras compostas de caules de canola coletadas durante a primavera de 2024 em três localidades de Luxemburgo.

A mutação M918L apresentou frequências relativas de 61,18% em Kehmen, 88,56% em Oberkorn e 57,61% em Reuler.

Segundo a equipe, os resultados indicam ampla presença da mutação nas populações avaliadas. A elevada frequência de M918L merece atenção devido à associação dessa alteração genética com níveis elevados de resistência a piretroides.

Os cientistas destacam possíveis limitações na eficácia desses inseticidas contra populações portadoras da mutação, inclusive nas doses recomendadas em bula. O trabalho, contudo, não incluiu ensaios de eficácia dos produtos nas lavouras avaliadas.

Limitações e aplicações

A análise de DNA ambiental utiliza vestígios genéticos depositados pelos insetos durante sua interação com as plantas. A extração desse material, seguida de amplificação e sequenciamento, permite identificar alterações em regiões específicas do genoma.

A abordagem pode reduzir a necessidade de coletar e analisar individualmente grandes quantidades de insetos. Também permite investigar a distribuição espacial e temporal de mutações associadas à resistência.

Entretanto, fatores relacionados à coleta, extração e amplificação do DNA podem influenciar os resultados. Entre os possíveis vieses, destacam-se a inibição da PCR, a amplificação de sequências não desejadas, a diluição das amostras e a quantidade de material genético depositado pelos insetos.

No experimento de campo realizado durante o inverno, somente 24 das 120 folhas coletadas atingiram o critério mínimo de sequenciamento. Os pesquisadores apontam duas possíveis explicações: diluição excessiva do DNA durante o processamento e menor atividade dos besouros naquela época do ano.

A equipe recomenda a utilização de amostras repetidas ou amostras compostas de maior volume, principalmente em situações com baixa frequência das mutações investigadas.

Os resultados também indicam a necessidade de testar diferentes protocolos, profundidades de sequenciamento e períodos de coleta (doi 10.1002/ps.71414).