Expressão de Cry1F, controle de Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae) e produtividade de grãos em híbridos de milho homozigotos e hemizigotos transgênicos

Abstract

Os híbridos de milho transgênicos, em geral, apresentam o locus transgênico em hemizigose. O objetivo do trabalho foi avaliar o efeito do número de alelos transgênicos em híbridos de milho em relação à expressão de Cry1F nas folhas, ataque de Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) e a produtividade de grãos, utilizando cinco híbridos isogênicos nas versões transgênicas homozigota e hemizigota, além da versão convencional de um dos híbridos. O nível de expressão da proteína Cry1F (PRYF) foi quantificado pela técnica de ELISA. Nos experimentos de campo, conduzidos na primeira e segunda safras do ano agrícola 2015/2016, avaliou-se o ataque de S. frugiperda em campo (ALC), por infestação natural, e a produtividade de grãos (PG). Dois bioensaios foram realizados em laboratório para avaliar a sobrevivência larval de S. frugiperda de 1º instar (SL) alimentadas com as folhas dos híbridos. Os híbridos transgênicos, homozigotos e hemizigotos, não apresentaram silenciamento gênico. Os híbridos homozigotos apresentaram maior concentração de proteína Cry1F. Quando houve elevado ALC, na primeira safra, os híbridos transgênicos foram superiores à testemunha convencional na PG, entretanto, não houve diferença entre os híbridos homozigotos e hemizigotos. Os híbridos transgênicos também foram superiores à testemunha convencional nos bioensaios, sendo que os homozigotos apresentaram as menores médias de SL. A presença de um alelo transgênico a mais nos híbridos homozigotos propiciou comportamento genético aditivo para a expressão de Cry1F e controle de S. frugiperda, diminuindo ALC e SL, sem diminuir a capacidade produtiva das plantas. Diante do exposto, não há limitações para a utilização de híbridos de milho homozigotos para o transgene, pois apresentaram melhor controle de S. frugiperda em comparação com os híbridos hemizigotos.

Genetically modified (GM) maize hybrids, in general, possess the transgenic locus in a hemizygous state. The aim of the study was to assess the effect of the number of transgenic alleles in maize hybrids regarding the Cry1F leaf expression, Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) attack and grain yield, through the evaluation of five isogenic hybrids in the homozygous and hemizygous transgenic versions and a non-GM hybrid. Cry1F protein expression levels (PRYF) were quantified by ELISA. In field experiments conducted during the summer and autumn seasons of 2015/2016, we assessed the leaf-feeding injury of S. frugiperda in the field (LFI) by natural infestation and grain yield (GY). Two bioassays were carried out in the laboratory to evaluate the survival of first-instar S. frugiperda larvae (SL) fed with the maize hybrids. Transgenic hybrids did not present gene silencing. Homozygous hybrids presented higher Cry1F expression levels than hemizygous hybrids. With high LFI during the summer season, transgenic hybrids were superior to the non-GM for GY, however, there was no difference between homozygous and hemizygous hybrids. The transgenic hybrids were superior to the non-GM hybrid in the bioassays, and the homozygotes caused the highest mortality of S. frugiperda. The addition of one transgenic allele in the homozygous hybrids provided an additive genetic effect, increasing PRYF and S. frugiperda control, whereas GY was not affected. In conclusion, there are no limitations to the use of transgenic homozygous maize hybrids, which presented better S. frugiperda control comparing to hemizygous hybrids.