Efeito do sinergista butóxido de piperonila na resistência de Oryzaephilus surinamensis (L.) (Coleoptera, Silvanidae) a deltametrina e fenitrotiom

Synergistic effect of piperonyl butoxide on the resistance of Oryzaephilus surinamensis (L.) (Coleoptera, Silvanidae) to deltamethrin and fenitrothion

CONTROLE BIOLÓGICO E PROTEÇÃO DE PLANTAS

Efeito do sinergista butóxido de piperonila na resistência de Oryzaephilus surinamensis (L.) (Coleoptera, Silvanidae) a deltametrina e fenitrotiom¹

Synergistic effect of piperonyl butoxide on the resistance of Oryzaephilus surinamensis (L.) (Coleoptera, Silvanidae) to deltamethrin and fenitrothion

Helenara dos Santos Beckel^I; Irineu Lorini^II; Sonia M. N. Lazzari^III

^IR. Cel. Miranda, 651/603, 99025-050 Passo Fundo-RS. [e-mail]

^IIEmbrapa Trigo-Centro Nacional de Pesquisa de Trigo; Caixa Postal 451, 99001-970 Passo Fundo-RS. [e-mail]

^IIIDepartamento de Zoologia, Universidade Federal do Paraná. Caixa Postal 19020, 81531-980 Curitiba-PR. [e-mail]

RESUMO

A utilização de sinergistas é uma importante ferramenta para determinar os mecanismos envolvidos na resistência de insetos. Nesta pesquisa, o sinergista butóxido de piperonila (PBO) foi usado, em diferentes proporções, para avaliar a contribuição relativa de enzimas oxidases no metabolismo do inseticida organofosforado fenitrotiom e do piretróide deltametrina, em quatro populações de Oryzaephilus surinamensis: OS1 (suscetível) e OS2, OS3 e OS4 (resistentes). O sinergista aumentou, significativamente, a toxicidade da deltametrina nas populações resistentes, indicando que as oxidases exercem uma importante função na resistência a este inseticida. Para o fenitrotiom, o PBO apresentou um efeito antagonista, diminuindo significativamente a toxicidade do inseticida em todas as populações, indicando que este sinergista não é o mais apropriado para a mistura com compostos organofosforados.

Palavras-chave: Inseticidas organofosforados; inseticidas piretróides; sinergismo.

ABSTRACT

The use of synergists is an important tool to determine resistance mechanisms in insect species. In this research, the synergist piperonyl butoxide (PBO) was used, in different proportions, to evaluate the relative contribution of oxidase enzymes in the metabolism of the organophosphorous insecticide fenitrothion and the pyrethroid deltamethrin, on four Oryzaephilus surinamensis strains: OS1 (susceptible) and OS2, OS3 and OS4 (resistants). The synergist increased deltamethrin toxicity significantly in resistant strains, indicating that oxidases play an important role in deltamethrin resistance. On the other hand, PBO showed antagonistic effect to fenitrothion, reducing its toxicity significantly, indicating that this synergist is not adequate for mixtures with organophosphorous compounds.

Keywords: Organophosphorous insecticide; pyrethroid insecticide; synergism.

No Brasil, a espécie Oryzaephilus surinamensis (Linnaeus, 1758) (Coleoptera, Silvanidae) é encontrada praticamente em todas as unidades armazenadoras, onde por seus danos contribui para a deterioração de grãos (Lorini 2001).

Testes desenvolvidos com populações da praga, procedentes da região sul do Brasil (Beckel et al. 2002), detectaram níveis de resistência a inseticidas organofosforados e piretróides, amplamente utilizados para o controle das pragas de produtos armazenados. Entretanto, esses testes não determinam como se deve manejar as populações de pragas resistentes e, para desenvolver novas estratégias de controle da praga, é imprescindível entender melhor a origem e o desenvolvimento da resistência.

Em geral, os mecanismos de resistência de insetos a inseticidas são incluídos em três categorias: a) redução da penetração do inseticida pela cutícula do inseto; b) redução da sensibilidade no sítio de ação do inseticida pelo sistema nervoso; e c) detoxificação ou metabolização do inseticida por enzimas (Oppenoorth 1985; Hemingway 2000; Lorini & Beckel 2002). O comportamento dos insetos frente a inseticidas é um quarto mecanismo que recentemente vem sendo estudado, e tem sido verificado pela repelência de inseticidas exercida sobre as pragas (Hodges & Meik 1986), e por alterações de comportamento provocadas pelos químicos (Lorini & Galley 1998; Beckel et al. 2004).

O metabolismo ou detoxificação é, provavelmente, o mecanismo mais estudado de resistência de insetos a inseticidas. Este mecanismo permite ao inseto modificar ou detoxificar o inseticida a uma taxa suficiente o bastante para prevenir a ação no sítio alvo (Fukuto & Mallipudi 1983). A degradação do inseticida pode ocorrer por vários processos metabólicos nos quais o produto é convertido em uma forma não tóxica ou mesmo eliminado rapidamente do corpo do inseto. Várias enzimas e sistemas enzimáticos estão envolvidos, como as esterases, oxidases, transferases e outras enzimas que aumentam sua eficiência ou sua quantidade nas populações resistentes (Yu & Nguyen 1992; Hemingway 2000). As oxidases e transferases são enzimas ubíquas que estão comumente envolvidas na detoxificação de numerosos compostos. Já as esterases são de maior importância, especificamente na detoxificação de organofosforados (Conyers et al. 1998). A resistência associada com esses processos é controlada primariamente por genes localizados no cromossomo II, na mosca doméstica, e parece ser herdada de uma maneira intermediária a parcialmente dominante (Plapp & Wang 1983).

A interação entre mecanismos de detoxificação metabólica e espécies de insetos resistentes a inseticidas pode ser constatada através do uso de sinergistas (Wilkinson 1983; Hinks & Spurr 1991), os quais representam uma importante ferramenta de laboratório (Raffa & Priester 1985).

A ação do sinergista minimiza a quantidade de inseticida químico necessária para o controle de insetos, pois age como um substrato alternativo, poupando o inseticida da detoxificação, ou reage com outro sítio no sistema enzimático, prevenindo a detoxificação do inseticida (Casida 1970), aumentando assim a letalidade dos mesmos nas populações resistentes (Brindley & Selim 1984). Além disso, os sinergistas, quando misturados com inseticidas, podem minimizar a contaminação ambiental dos resíduos de inseticidas persistentes e preservar insetos benéficos, como indicaram Raffa & Priester (1985).

Os sinergistas têm sido intensamente empregados na tentativa de superar o problema de resistência e ajudar a controlar pragas no campo e, particularmente, em ambientes de grãos armazenados. Em algumas espécies de coleópteros de produtos armazenados houve comprovação da resistência bioquímica, como indicado por Subramanyam et al. (1989) utilizando inseticidas combinados com sinergistas. Esses autores observaram que a enzima carboxilesterase estava envolvida na detoxificação de malatiom em adultos resistentes de Tribolium castaneum (Herbst, 1797) (Coleoptera, Tenebrionidae); enquanto que oxidases e esterases são responsáveis pela detoxificação de clorpirifós-metil em adultos de O. surinamensis.

Lorini & Galley (2000) mostraram que o sinergista butóxido de piperonila (PBO) aumentou a toxicidade do inseticida deltametrina em uma maneira dose-dependente, em todas as proporções testadas em populações resistentes de Rhyzopertha dominica (Fabricius, 1792) (Coleoptera, Bostrichidae), indicando que enzimas oxidases multifuncionais (MFO) são importantes na detoxificação desse inseticida. Entretanto, para populações suscetíveis, a adição de PBO aumentou a toxicidade somente nas maiores proporções testadas. Esses autores também testaram o sinergista DEF (S,S,S-tributilfosforotritioato) com deltametrina, nas mesmas populações de R. dominica, e não encontraram um efeito sinergista significativo, constatando que enzimas esterases possivelmente não estejam envolvidas na resistência a deltametrina em R. dominica.

Guedes et al. (1997a) demonstraram que a atividade específica da acetilcolinesterase diferiu significativamente entre populações resistentes e suscetíveis de R. dominica, indicando que a atividade aumentada da acetilcolinesterase parece estar associada com a resistência a organofosforados. E, com relação à resistência bioquímica aos piretróides, estudos de Collins (1990), com a espécie T. castaneum, indicam que o aumento do metabolismo enzimático na molécula do inseticida envolve oxidação e/ou hidrólise por ésteres.

Assim, informações sobre a toxicologia de inseticidas químicos e a identificação de mecanismos de resistência, no sentido de distinguir um sistema enzimático de outro, podem ser obtidas por investigações apropriadas com sinergistas. O butóxido de piperonila, o qual inibe as MFOs, tem sido usado como sinergista com inseticidas organofosforados e piretróides para controlar pragas de grãos armazenados com excelentes resultados (Samson et al. 1990; Daglish et al. 1995; Lorini & Galley 2000).

A proposta deste estudo foi investigar os mecanismos de resistência em populações de O. surinamensis ao inseticida organofosforado fenitrotiom e ao piretróide deltametrina, com base em bioensaios utilizando o sinergista butóxido de piperonila.

MATERIAL E MÉTODOS

Quatro populações de O. surinamensis foram utilizadas nos experimentos: OS1, OS2 OS3 e OS4, coletadas em 1998, nos municípios de Passo Fundo-RS, Ubiratã-PR, Santo Ângelo-RS e Saldanha Marinho-RS, respectivamente.

A população OS1 foi considerada suscetível, e as populações OS2, OS3 e OS4, resistentes aos inseticidas fenitrotiom e deltametrina (Beckel et al. 2002).

Foram utilizados indivíduos da décima geração (F_n+10) das populações OS1, OS2 e OS3, mantidos em grãos de trigo. Para a população OS4, indivíduos da nona geração (F_n+9) foram utilizados para os testes com fenitrotiom, e da oitava geração (F_n+8) para os testes com deltametrina.

Dois experimentos foram realizados, um com o inseticida fenitrotiom e outro com o inseticida deltametrina. Cada população foi testada sobre papel filtro impregnado com cinco concentrações de fenitrotiom (Sumigran 500 CE) e cinco de deltametrina (Decis 25 CE). As concentrações, de cada inseticida separadamente, foram combinadas com cinco proporções de PBO (1:0, 1:5, 1:10, 1:15 e 1:20), as quais foram calculadas sobre a quantidade de ingrediente ativo dos inseticidas utilizados em cada concentração. Ou seja, no primeiro experimento foi usada uma parte de fenitrotiom + zero de PBO; uma parte de fenitrotiom + 5 partes de PBO; uma parte de fenitrotiom + 10 partes de PBO; uma parte de fenitrotiom + 15 partes de PBO e uma parte de fenitrotiom + 20 partes de PBO. Para o segundo experimento foram usadas as mesmas proporções de deltametrina e PBO do primeiro experimento.

Os bioensaios foram executados seguindo o método recomendado pela FAO (1974), com algumas modificações para a espécie em estudo, em sala climatizada mantida a 25 ± 0,5ºC e 65 ± 5% de UR. Cada população foi submetida a cinco tratamentos com o inseticida e um controle sem inseticida. Os inseticidas fenitrotiom 500 g i.a./L (Sumigran 500 CE) e deltametrina 25 g i.a./L (Decis 25 CE) foram diluídos em éter de petróleo, adicionado o sinergista PBO, para as concentrações estabelecidas (1%, 0,5%, 0,25%, 0,125% e 0,0625%) e 1,0 ml da concentração foi distribuído sobre o papel filtro de 9 cm de diâmetro, colocado em placas de Petri, em quatro repetições. Após a evaporação do solvente, 10 insetos adultos, não sexados, de 1-20 dias de idade, foram liberados no interior de cada placa.

A avaliação da mortalidade, visando estabelecer as concentrações letais (CL₅₀) para cada população, foi feita pela contagem do número de insetos vivos e mortos 24 h após o tratamento, considerando-se mortos os insetos que não puderam caminhar normalmente durante um período de observação de 2 minutos. Para determinação da CL₅₀ para cada população, os resultados de mortalidade dos bioensaios foram analisados pelo programa estatístico GLIM, Royal Statistical Society, versão 3.77 (Crawley 1993). A razão entre as CLs₅₀ das diferentes proporções do sinergista e o inseticida, foram calculadas.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Fenitrotiom + Butóxido de Piperonila

O PBO adicionado ao inseticida fenitrotiom aumentou a dose letal média nas populações suscetível e resistentes, diminuindo muito a toxicidade do inseticida e demonstrando a ausência do efeito sinergista (Tabela I). As razões entre a CL₅₀ sem PBO e a CL₅₀ com o PBO indicaram um efeito antagonista, resultando na eliminação dos efeitos nocivos do inseticida.

Os compostos organofosforados são conhecidamente metabolizados por enzimas esterases (Guedes et al. 1997b). Estudos de Conyers et al. (1998) demonstraram uma superprodução de esterase em uma população de O. surinamensis resistente aos organofosforados malatiom e fenitrotiom. Pode-se inferir que a ausência do efeito sinergista do PBO indica que o mesmo não é um inibidor efetivo de esterases nesta espécie. Entretanto, em estudos de Attia & Frecker (1984), com populações de O. surinamensis resistentes a inseticidas organofosforados, o sinergista PBO sinergizou os inseticidas malatiom, fenitrotiom, clorpirifós-metil e pirimifós-metil testados.

Estudos de Guedes & Zhu (1998) demonstraram que o PBO apresentou um efeito antagonista ao inseticida organofosforado malatiom em populações resistentes e suscetíveis de R. dominica. Segundo os autores, o malatiom precisa ser ativado pelo citocromo P450 para produzir malaoxon e então inibir a acetilcolinesterase. No exemplo mencionado, o efeito antagonista do PBO ao malatiom inibiu a ativação do sistema.

É importante salientar que para controlar pragas de grãos armazenados, misturas de inseticidas piretróides, que contêm o sinergista PBO, com inseticidas organofosforados são utilizadas freqüentemente. Considerando-se os resultados encontrados neste trabalho, que indicam que PBO exerce um efeito antagonista quando associado ao organofosforado fenitrotiom, pode-se esperar que estas misturas apresentem eficiência reduzida no controle de O. surinamensis.

Segundo Wilkinson (1983), a avaliação do papel de oxidação no metabolismo de compostos organofosforados é difícil pelo fato de que em muitos casos, os produtos gerados pela ação de oxidases são os mesmos resultantes da ação de outros tipos de enzimas, como as esterases e transferases.

Jao & Casida (1974) indicam que o sinergista DEF é o melhor de uma série de sinergistas para compostos organofosforados devido ao seu forte efeito inibitório sobre esterases. Assim, para aprofundar os estudos aqui apresentados, sugere-se investigar o potencial das enzimas esterases na detoxificação de inseticidas organofosforados em O. surinamensis.

Deltametrina + Butóxido de Piperonila

O PBO aumentou a toxicidade da deltametrina em todas as proporções nas populações resistentes. Entretanto, para a população suscetível OS1, a adição do sinergista não conferiu relação de toxicidade, pois na combinação 1:15 a razão entre a CL₅₀ sem PBO e a CL₅₀ com PBO foi de 5,4 vezes enquanto que na proporção 1:20 foi somente de 1,5 vezes (Tabela II). Este resultado era esperado, pois, presume-se que os indivíduos desta população tenham expressado sua tolerância normal ao inseticida. O PBO conferiu maiores relações de toxicidade nas populações resistentes, e a maior razão entre a CL₅₀ sem PBO e a CL₅₀ com PBO foi encontrada na população OS2, onde a relação de sinergismo na proporção 1:20 foi de 42,8 vezes (Tabela II).

Resultado similar foi encontrado por Lorini & Galley (2000), que testaram o sinergista PBO com deltametrina em populações suscetíveis e resistentes de R. dominica, não encontrando alteração de toxicidade para as populações suscetíveis, e demonstrando efeito sinergista do PBO nas populações resistentes.

A adição do PBO à deltametrina reduziu efetivamente a dose letal média das populações resistentes de O. surinamensis testadas. A proporção 1:20 de deltametrina e sinergista reduziu a razão entre as CL₅₀ da população suscetível (OS1) e da resistente (OS3) de 18 para 2 vezes. Como a resistência não foi completamente suprimida, é possível inferir que outro mecanismo de resistência, além do metabolismo por oxidases, possa também estar envolvido com essas populações. Além disso, os indivíduos testados já poderiam ter desenvolvido resistência às combinações de PBO e deltametrina, já que o PBO vem sendo adicionado ao inseticida deltametrina na proporção 1:10 em formulações comerciais (K-OBIOL 25 CE). Esse tratamento é feito em grãos armazenados para reduzir a taxa de aplicação sobre populações suscetíveis e também como uma medida mais econômica, com a vantagem de reduzir os níveis de resíduos nos grãos.

Como o PBO sinergizou o inseticida deltametrina neste experimento e, já que o mesmo, conhecidamente, bloqueia oxidases multifuncionais (Casida 1970), conclui-se que essas enzimas exercem uma importante função na resistência à deltametrina nas populações de O. surinamensis avaliadas neste estudo.

O uso de PBO mostrou ser uma ferramenta importante no estudo da resistência das pragas aos inseticidas, pois permite inferir sobre o mecanismo da resistência envolvido com a espécie e inseticida em estudo. Outros estudos podem ser necessários para identificar os demais mecanismos da resistência envolvidos, que não somente o metabolismo por enzimas. No entanto, a despeito das limitações discutidas anteriormente, os sinergistas como PBO, podem ser valiosos nos programas de manejo integrado de pragas, tendo em vista que já existem formulações comerciais de inseticidas contendo uma proporção do sinergista, visando aumentar a eficácia do inseticida.

Recebido em 18/03/2005; aceito em 09/01/2006

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1

Contribuição Nº 1557 do Departamento de Zoologia, da Universidade Federal do Paraná. Parte da tese de Doutorado em Entomologia do 1º autor, Convênio Embrapa Trigo-UFPR.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  19 Abr 2006
• Data do Fascículo
  Mar 2006

Histórico

• Aceito
  09 Jan 2006
• Recebido
  18 Mar 2005