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Hibridação e adaptação de Helicoverpa spp. na paisagem agrícola brasileira

Processo: 22/15206-2
Modalidade de apoio:Bolsas no Exterior - Pesquisa
Vigência (Início): 09 de agosto de 2023
Vigência (Término): 27 de abril de 2024
Área do conhecimento:Ciências Agrárias - Agronomia - Fitossanidade
Pesquisador responsável:Alberto Soares Corrêa
Beneficiário:Alberto Soares Corrêa
Pesquisador Anfitrião: Chris David Jiggins
Instituição Sede: Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (ESALQ). Universidade de São Paulo (USP). Piracicaba , SP, Brasil
Local de pesquisa: University of Cambridge, Inglaterra  
Assunto(s):Ecologia molecular   Evolução   Hibridização   Pragas   Helicoverpa armigera   Artrópodes
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:evolution | Haplotagging sequencing | hybridization | integrated pest management | Invasive pest | population genomics | Ecologia Molecular de Artrópodes

Resumo

Helicoverpa armigera é uma praga invasora no Brasil. Sua ampla distribuição geográfica e a polifagia promovem sua ocorrência simultânea com outras espécies endêmicas de Heliothinae das Américas, que anteriormente evoluíram de forma alopátrica em relação a H. armigera. Interações ecológicas como interferência reprodutiva, amplitude de hospedeiros, hibridação e introgressão entre as espécies invasoras e nativas são eventos chave na colonização de organismos invasores em novos ecossistemas. Aqui nós estudaremos esses fenômenos nas pragas agrícolas economicamente devastadoras, Helicoverpa armigera, que invadiu recentemente e pode estar hibridando com uma espécie nativa Helicoverpa zea. Nós iremos realizar o monitoramento temporal e geográfico da invasão em grande escala usando uma nova abordagem de sequenciamento (haplotagging sequencing) para obter dados genômicos para uma grande amostra de populações de ambas as espécies, o que nos permitirá abordar as seguintes questões: Qual é a idade do evento de hibridização e há evidências de fontes múltiplas de invasores e quais são as consequências genéticas da hibridação para as duas espécies? Para atingir esses objetivos, vamos primeiro acessar os conjuntos de genoma de alta qualidade para ambas as espécies e gerar um grande número de marcadores em populações de H. armigera e H. zea do Brasil. As duas espécies divergiram em alopatria por mais de um milhão de anos, então as diferenças genéticas entre elas significam que teremos um poder considerável para identificar blocos nos genomas de ambas as espécies que resultaram da mistura genética entre as espécies (introgressão). O tamanho e a distribuição desses blocos fornecem informações sobre o tempo desde a hibridação. Também determinaremos se há evidências de incompatibilidades entre os dois genomas que ajudariam a manter sua distinção diante da mistura por hibridização, procurando por combinações genéticas sub-representadas nos híbridos. Em contraste, regiões que são mais comuns do que o esperado ao acaso indicam introgressão adaptativa. Isso é provável para os genes envolvidos na adaptação às condições locais no Brasil que podem se mover para as espécies invasoras ou genes para resistência a inseticidas que provavelmente se moverão para as espécies nativas do invasor. Por fim, buscaremos assinaturas de adaptação recente nas populações de ambas as espécies, que possam ser indicativas de regiões genômicas envolvidas na adaptação do hospedeiro, resistência a inseticidas ou outras características de potencial importância econômica. Em particular, H. armigera desenvolveu resistência a uma gama muito mais ampla de inseticidas e espécies hospedeiras em comparação com H. zea, portanto, há potencial para maior introgressão de alelos que podem precipitar a expansão da gama de hospedeiros e resistência a inseticidas em H. zea. Em contraste, H. zea é adaptado às condições locais no Brasil e pode emprestar alelos que facilitam a adaptação local às populações invasoras de H. armigera. Aqui, propomos sequenciar aproximadamente 800 indivíduos de Helicoverpa amostrados entre 2014 a 2022 em várias localidades do Brasil com o objetivo de entender os processos demográficos e adaptativos da invasão de H. armigera no Brasil e avaliar a contribuição da hibridização com H. zea nesses processos. O projeto revelará padrões de aplicação imediata no controle dessa praga, como, por exemplo, o alerta da chegada do invasor a novas áreas e a identificação de características como a resistência a inseticidas que podem ser transferidas entre as duas espécies. Além disso, abordaremos questões fundamentais relacionadas à biologia da especiação, como a natureza das incompatibilidades genômicas que mantêm as espécies distintas. (AU)

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