Caracterização espectral das fases de vida e das respostas fisiológicas das larvas de Diatraea saccharalis Fabricius (Lepidoptera: Crambidae) parasitadas por Cotesia flavipes Cameron (Hymenoptera: Braconidae)

Abstract

O Sensoriamento Remoto proximal hiperespectral permite a análise precisa dos estágios de desenvolvimento de insetos e suas interações com agentes de biocontrole. Este estudo caracteriza espectralmente os estágios de vida de Diatraea saccharalis e avalia as respostas fisiológicas das larvas parasitadas por Cotesia flavipes. Para isso, foram obtidos dados de reflectância espectral com sensores de alta precisão. Os experimentos ocorreram em laboratório sob condições controladas para garantir a reprodutibilidade. As medições abrangeram ovos, larvas, pupas e adultos, com ênfase em larvas parasitadas. A Análise de Componentes Principais (PCA) foi aplicada para identificar variações hiperespectrais significativas relevantes e distinguir grupos biológicos. Os resultados mostraram diferenças significativas nas reflectâncias espectrais entre os estágios de desenvolvimento e o estado fisiológico das larvas de pós-parasitismo. Ovos recém-postos e pupas recém formadas apresentaram maior reflectância do que ovos pré-eclosão e pupas velhas. As larvas do primeiro instar foram significativamente distintas das demais fases larvais por sua alta reflectância. Nos adultos, as superfícies dorsais de machos e fêmeas foram semelhantes, mas a superfície ventral das fêmeas exibiu padrões distintos. As larvas parasitadas por C. flavipes apresentaram assinaturas espectrais diferentes, especialmente nas bandas do infravermelho próximo (NIR), refletindo alterações bioquímicas e fisiológicas causadas pelo parasitismo. Entre 8 e 10 dias após o parasitismo, a reflectância das larvas tornou-se semelhante à de larvas mortas e diferente daquelas vivas ou recém-parasitadas. A PCA confirmou a eficácia da reflectância espectral na discriminação dos estágios de D. saccharalis. Os dados gerados neste estudo podem integrar e contribuir para um banco espectral para futuras aplicações em entomologia, criação massal e controle biológico. Essa tecnologia pode integrar sistemas de agricultura de precisão, otimizando para a caracteiszação, integração no manejo de pragas e reforçando o uso sustentável dos recursos agrícolas.

Hyperspectral Remote Sensing allows for precise analysis of insect developmental stages and their interactions with biocontrol agents. This study spectrally characterizes the life stages of Diatraea saccharalis and evaluates the physiological responses of larvae parasitized by Cotesia flavipes. For this purpose, spectral reflectance data were obtained using high-precision sensors. The experiments were conducted in the laboratory under controlled conditions to ensure reproducibility. Measurements covered eggs, larvae, pupae, and adults, with emphasis on parasitized larvae. Principal Component Analysis (PCA) was applied to identify significant relevant hyperspectral variations and distinguish biological groups. The results showed significant differences in spectral reflectance between developmental stages and the physiological state of larvae after parasitism. Newly laid eggs and newly formed pupae showed higher reflectance than pre-hatching eggs and old pupae. First instar larvae were significantly distinct from other larval phases due to their high reflectance. In adults, the dorsal surfaces of males and females were similar, but the ventral surface of females displayed distinct patterns. Larvae parasitized by C. flavipes exhibited differentiated spectral signatures, especially in the near-infrared (NIR) bands, reflecting biochemical and physiological changes caused by parasitism. Between 8 and 10 days after parasitism, larval reflectance became similar to that of dead larvae and different from that of live or newly parasitized ones. PCA confirmed the effectiveness of hyperspectral reflectance in discriminating the stages of D. saccharalis. The data generated in this study can be integrated into a spectral database for future applications in entomology, mass rearing and biological control. This technology can be integrated into precision agriculture systems, optimizing pest management characterization and integration, and reinforcing the sustainable use of agricultural resources.