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ORCID:  http://orcid.org/0009-0000-9977-9795
Document type: Tese
Access type: Acesso Embargado
Embargo Date: 2028-07-20
Title: Planta sentinela para o monitoramento do vetor Rhopalosiphum padi (Linnaeus) (Hemiptera: Aphididae) e desenvolvimento de um genossensor colorimétrico para detecção de Luteovirus pavhordei
Alternate title (s): Sentinel plant for monitoring the vector Rhopalosiphum padi (Linnaeus) (Hemiptera: Aphididae) and development of a colorimetric genosensor for the detection of Luteovirus pavhordei
Author: Magnabosco, Maria Eduarda Berlatto
First Advisor: Sampaio, Marcus Vinicius
First member of the Committee: Siquieroli, Ana Carolina Silva
Second member of the Committee: Carvalho, Vanessa Andaló Mendes de
Third member of the Committee: Moço, Anna Clara Rios
Fourth member of the Committee: Lau, Douglas
Summary: 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.
Keywords: Nanopartículas de ouro
RNA
Ribonucleases
Diagnóstico molecular
Manejo integrado de pragas
Cereais de inverno
Disease monitoring
Molecular diagnostics
Agricultural epidemiology
Phytoviral disease
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS
CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::AGRONOMIA::FITOTECNIA::MANEJO E TRATOS CULTURAIS
Subject: Agronomia
Nanopartículas
Diagnóstico molecular
Doenças e pragas - Controle
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Agronomia
Quote: 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.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2026.558
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/50175
Date of defense: 29-Apr-2026
Sustainable Development Goals SDGs: ODS::ODS 2. Fome zero e agricultura sustentável - Acabar com a fome, alcançar a segurança alimentar e melhoria da nutrição e promover a agricultura sustentável.
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