Publicação: Planta sentinela para o monitoramento do vetor Rhopalosiphum padi (Linnaeus) (Hemiptera: Aphididae) e desenvolvimento de um genossensor colorimétrico para detecção de Luteovirus pavhordei
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Resumo
Os cereais de inverno, particularmente trigo, cevada e aveia, constituem pilares
fundamentais da segurança alimentar global e da economia agrícola contemporânea. Essas
culturas desempenham múltiplos papéis estratégicos nos sistemas de produção, fornecendo
nutrientes essenciais para a alimentação humana e animal, além de integrarem sistemas de
rotação que otimizam o uso da terra. Contudo, a produtividade dessas culturas é
significativamente limitada por pragas e doenças, particularmente pelos afídeos. Entre as
espécies de afídeos mais relevantes, destaca-se Rhopalosiphum padi (Linnaeus), um inseto
hemimetábolo com distribuição cosmopolita, natureza polífaga e alta capacidade de
dispersão. Seu impacto mais devastador ocorre através da transmissão do barley yellow
dwarf virus (BYDV), um vírus que pertence ao gênero Luteovirus. O BYDV é responsável
pela síndrome do nanismo amarelo dos cereais, causando perdas de produção que podem
superar 80% em lavouras não tratadas. A transmissão ocorre de forma persistente-circulativa
e não-propagativa, onde R. padi adquire o vírus ao se alimentar de plantas infectadas e o
transporta internamente através de mecanismos moleculares complexos mediados por
endossimbiontes bacterianos. O complexo BYDV compreende diversas espécies virais,
incluindo BYDV-PAV, BYDV-GAV e BYDV-MAV, com distribuição geográfica variável.
Diante da relevância econômica e fitossanitária de R. padi e do BYDV, torna-se imperativo
o desenvolvimento de estratégias eficazes de monitoramento e diagnóstico. Nesse contexto,
plantas sentinelas emergem como ferramentas promissoras para o monitoramento precoce
do vetor. Estudos experimentais demonstram que a aveia apresenta superior eficiência como
planta sentinela em relação ao trigo, exibindo maior consistência de colonização, maior
capacidade de suporte populacional e maior probabilidade de detecção de R. padi, com razão
de preferência de 56,4:1. Essa superioridade permite otimizar estratégias de monitoramento
precoce, facilitando a tomada de decisão assertiva no manejo integrado de pragas.
Complementando as estratégias de monitoramento, métodos diagnósticos rápidos, sensíveis
e de baixo custo são essenciais para a detecção eficiente do BYDV. Nessa perspectiva,
genossensores colorimétricos baseados em nanopartículas de ouro funcionalizadas com
sondas de DNA tioladas representam uma abordagem inovadora para diagnóstico visual do
BYDV. Esses dispositivos demonstram desempenho analítico satisfatório, com linearidade
elevada, sensibilidade adequada e limites de detecção e quantificação compatíveis com
aplicações fitossanitárias. A estabilidade superior a 95% por até 40 dias sob refrigeração
reforça o potencial dessa tecnologia para implementação em programas de monitoramento
fitossanitário de cereais de inverno. Portanto, a integração de conhecimentos sobre a biologia
de R. padi, a dinâmica de transmissão do BYDV, a eficiência de plantas sentinelas e o
desenvolvimento de ferramentas diagnósticas inovadoras constitui uma abordagem
multidisciplinar essencial para mitigar perdas econômicas, reduzir a dependência de
inseticidas químicos e assegurar a sustentabilidade das cadeias produtivas de cereais de
estação fria em escala global.
Abstract
Winter cereals, particularly wheat, barley and oats, constitute fundamental pillars of global food security and contemporary agricultural economy. These crops play multiple strategic roles in production systems, providing essential nutrients for human and animal nutrition, while also integrating rotation systems that optimize land use. However, the productivity of these crops is significantly limited by pests and diseases, particularly by aphids. Among the most relevant aphid species, Rhopalosiphum padi (Linnaeus) stands out, a hemimetabolous insect with cosmopolitan distribution, polyphagous nature and high dispersal capacity. Its most devastating impact occurs through the transmission of barley yellow dwarf virus (BYDV), a virus belonging to the genus Luteovirus. BYDV is responsible for the cereal yellow dwarf syndrome, causing production losses that can exceed 80% in untreated crops. Transmission occurs in a persistent-circulatory and non-propagative manner, where R. padi acquires the virus by feeding on infected plants and transports it internally through complex molecular mechanisms mediated by bacterial endosymbionts. The BYDV complex comprises several viral species, including BYDV-PAV, BYDV-GAV and BYDV-MAV, with variable geographic distribution. Given the economic and phytosanitary relevance of R. padi and BYDV, it becomes imperative to develop effective monitoring and diagnostic strategies. In this context, sentinel plants emerge as promising tools for early monitoring of the vector. Experimental studies demonstrate that oats exhibit superior efficiency as a sentinel plant compared to wheat, exhibiting greater colonization consistency, greater population support capacity and greater probability of detecting R. padi, with a preference ratio of 56.4:1. This superiority allows optimizing early monitoring strategies, facilitating assertive decision-making in integrated pest management. Complementing monitoring strategies, rapid, sensitive and low-cost diagnostic methods are essential for efficient BYDV detection. In this perspective, colorimetric genosensors based on gold nanoparticles functionalized with thiolated DNA probes represent an innovative approach for visual BYDV diagnosis. These devices demonstrate satisfactory analytical performance, with high linearity, adequate sensitivity and detection and quantification limits compatible with phytosanitary applications. Stability exceeding 95% for up to 40 days under refrigeration reinforces the potential of this technology for implementation in phytosanitary monitoring programs for winter cereals. Therefore, the integration of knowledge about R. padi biology, BYDV transmission dynamics, the efficiency of sentinel plants and the development of innovative diagnostic tools constitutes an essential multidisciplinary approach to mitigate economic losses, reduce dependence on chemical insecticides and ensure the sustainability of cold-season cereal production chains on a global scale.
Palavras-chave
Nanopartículas de ouro, RNA, Ribonucleases, Diagnóstico molecular, Manejo integrado de pragas, Cereais de inverno, Disease monitoring, Molecular diagnostics, Agricultural epidemiology, Phytoviral disease
Citação
MAGNABOSCO, Maria Eduarda Berlatto. Planta sentinela para o monitoramento do vetor Rhopalosiphum padi (Linnaeus) (Hemiptera: Aphididae) e desenvolvimento de um genossensor colorimétrico para detecção de Luteovirus pavhordei. 2026. 124 f. Tese (Doutorado em Agronomia/Fitotecnia) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2026.558.
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