Mapping of spatiotemporal distribution of Tibraca limbativentris Stal (Hem.: Pentatomidae) in flooded rice crop in Southern Brazil

ABSTRACT The rice stem bug, Tibraca limbativentris Stal (Hem.: Pentatomidae), is one of the main insect pests in Brazilian rice crops. Knowledge of its spatiotemporal distribution can support the development of an effective sampling system and improve IPM strategies. This study aimed to map the spatiotemporal distribution of rice stem bug in flooded rice crop in Southern Brazil. Flooded rice crop was scouted for two seasons to estimate insect densities. Four occurrence categories were observed: no insect, only adults, only nymphs, and both phases. The relationship between phenological stages and insect categories was established. Interpolation (mapping) of occurrence categories of T. limbativentris was performed by multiquadric equations. In two seasons during the rice cycle, the results indicate that rice stem bug "adults" were the most abundant category until the mid-vegetative phase of the rice; "nymphs" were the most abundant from the end of vegetative phase; "adults + nymphs" occurred from the beginning of reproductive phase; there were no rice stem bugs in more than 66% of the area, as they were most concentrated near the edge of the crop. The information presented here provides further knowledge about T. limbativentris spatiotemporal dynamics that can be applied to improve IPM strategies, such as developing sampling plans and localized control measures at the edge of rice fields.

Geostatistics applied to the study of the spatial distribution of Tibraca limbativentris in flooded rice fields / Geoestatística aplicada ao estudo da distribuição espacial de Tibraca limbativentris em arrozal irrigado por inundação

Tibraca limbativentris (rice stem bug) is an insect highly injurious to the rice crop in Brazil. The aim of this research was to define the spatial distribution of the T. limbativentris and improve the sampling process by means of geostatistical application techniques and construction of prediction maps in a flooded rice field located in the "Planalto da Campanha" Region, Rio Grande do Sul (RS), Brazil. The experiments were conducted in rice crop in the municipality of Itaqui - RS, in the crop years of 2009/10, 2010/11 and 2011/12, counting fortnightly the number of nymphs and adults in a georeferenced grid with points spaced at 50m in the first year and in 10m in the another years. It was performed a geostatistical analysis by means adjusting semivariogram and interpolation of numeric data by kriging to verify the spatial dependence and the subsequent mapping population. The results obtained indicated that the rice stem bug, T. limbativentris, has a strong spatial dependence. The prediction maps allow estimating population density of the pest and visualization of the spatial distribution in flooded rice fields, enabling the improvement of the traditional method of sampling for rice stem bug.

Tibraca limbativentris (percevejo-do-colmo) é um inseto altamente prejudicial à cultura do arroz no Brasil. O objetivo com este trabalho foi definir a distribuição espacial de T. limbativentris e aperfeiçoar o método de amostragem por meio da aplicação de técnicas geoestatísticas e construção de mapas de predição em arrozal irrigado por inundação, no Planalto da Campanha do Rio Grande do Sul. Os experimentos foram realizados em lavoura de arroz situada no município de Itaqui - RS, nos anos agrícolas de 2009/10, 2010/11 e 2011/12, efetuando-se amostragens quinzenais para contagem de ninfas e adultos, conforme grids georreferenciados com pontos espaçados em 50m na primeira safra e em 10m nas demais safras. Realizou-se a análise geoestatística via ajuste de semivariogramas e da interpolação dos dados numéricos por krigagem ordinária para verificar a dependência espacial e posterior mapeamento populacional. Os resultados obtidos indicaram que o percevejo do colmo, T. limbativentris, possui forte dependência espacial. Os mapas de predição permitem estimar a densidade populacional da praga e a visualização de sua distribuição espacial em lavoura de arroz irrigado por inundação, possibilitando o aperfeiçoamento do método de amostragem tradicional para o percevejo-do-colmo.

Seletividade de agrotóxicos utilizados na cultura do arroz irrigado ao fungo Metarhizium anisopliae, agente de controle microbiano de Tibraca limbativentris / Selectivity of chemical pesticides used in rice irrigated crop at fungus Metarhizium anisopliae, microbial control agent of Tibraca limbativentris

Para subsidiar a utilização de táticas de manejo integrado para o inseto-praga Tibraca limbativentris, avaliou-se a compatibilidade in vitro entre o isolado CG 891 de Metarhizium anisopliae e os agrotóxicos utilizados na cultura do arroz irrigado. Os parâmetros avaliados foram crescimento vegetativo, esporulação e germinação em pré e pós-contato do fungo, com duas doses de fipronil, tiametoxam, fenitrotiona, carbofurano, pirazossulfurom-etílico, bentazona, clomazona, glifosato e quincloraque; e uma dose de triciclazol e azoxistrobina. Reduções significativas no crescimento vegetativo e esporulação de M. anisopliae foram observadas para fenitrotiona, carbofurano e azoxistrobina. Observou-se redução na germinação em pré-contato para o agrotóxico azoxistrobina. O valor percentual da germinação alterou a classificação dos agrotóxicos com relação a sua seletividade sobre o entomopatógeno. No entanto, os resultados mostram que in vitro os agrotóxicos fenitrotiona, carbofurano, glifosato e azoxistrobina são prejudiciais ao isolado CG 891 de M. anisopliae.

Searching for integrated control strategies for the insect-pest Tibraca limbativentris, the in vitro compatibility between isolated CG 891 of Metarhizium anisopliae and several pesticides used in the culture of irrigated rice was evaluated. The followings parameters were studied: vegetative growth, sporulation and the germination viability in pre- and post-contact of the fungus for two concentrations of fipronil, thiametoxan, fenitrothion, carbofuran, pyrazosulfuron-ethyl, bentazon, clomazone, glyfosate and quinclorac and one concentration of tricyclazole and azoxystrobin. Significant reductions in the vegetative growth and sporulation of M. anisopliae were observed for fenitrothion, carbofuran and azoxystrobin. The germination in pre-contact was affected by azoxystrobin. The percentage of germination changed the classification of pesticides in relation to its selectivity on the fungus. However, the results show that in vitro, the pesticides fenitrothion, carbofuran, glyfosate and azoxystrobin are harmful to isolated CG 891 of M. anisopliae.

Divergência genética de cultivares de arroz quanto à resistência a Tibraca limbativentris Stål (Hemiptera: Pentatomidae) / Genetic divergence of rice cultivars for resistance to Tibraca limbativentris Stål (Hemiptera: Pentatomidae)

A divergência genética de 16 cultivares de arroz quanto à resistência ao percevejo-do-colmo-do-arroz, Tibraca limbativentris Stål, foi avaliada por meio de técnicas de análise multivariada. O experimento foi conduzido em casa de vegetação, em delineamento experimental de blocos ao acaso, com oito repetições. Na avaliação foram considerados oito caracteres de resistência ao ataque do inseto. A divergência genética foi avaliada por procedimentos multivariados: distância generalizada de Mahalanobis (D²), método de agrupamento de otimização de Tocher e técnica de variáveis canônicas. As cultivares mais dissimilares foram Bico Ganga e Marabá Branco, enquanto Agulha e Branco Tardão foram as mais similares. Foram formados cinco grupos pelo método de otimização de Tocher. As três primeiras variáveis canônicas explicaram 88,5 por cento da variabilidade total disponível. Conclui-se que as técnicas de análise multivariada são eficientes para a análise da divergência genética entre as cultivares de arroz, com destaque para Marabá Branco e Bico Ganga, consideradas as mais promissoras a serem utilizadas em futuros cruzamentos para melhoramento visando resistência ao percevejo-do-colmo-do-arroz.

The genetic divergence of sixteen rice cultivars regarding their resistance to the rice stem bug, Tibraca limbativentris Stål, was estimated by multivariate analysis techniques. The experiment was carried out in greenhouse, in randomized block design with eight replications. Eight plant resistance related traits were evaluated. Genetic divergence was evaluated by multivariate procedures: generalized Mahalanobis (D²) distance, the Tocher's grouping optimization method and canonical variables. The most dissimilar cultivars were Bico Ganga and Marabá Branco, while Agulha and Branco Tardão were the most similar. Five clusters were formed by the Tocher's optimization method. Three canonic variables explained 88.5 percent of the observed variation. We concluded that the multivariate analysis techniques are suitable for analyzing the genetic divergence among rice cultivars, indicating Bico Ganga and Marabá Branco as the most promising for future breeding programs of resistance to the rice stem bug.

Diversidade genética de Tibraca limbativentris Stål (Hemiptera: Pentatomidae) de Santa Catarina e do Rio Grande do Sul, usando marcadores RAPD / Genetic diversity of Tibraca limbativentris Stål (Hemiptera: Pentatomidae) of Santa Catarina and Rio Grande do Sul, Brazil, using RAPD

O trabalho objetivou testar protocolos de extração de DNA e caracterizar populações de Tibraca limbativentris, Stål, importante inseto-praga do arroz. Os insetos foram coletados em Joinville, Rio do Oeste e Turvo, em Santa Catarina, e Agudo, Uruguaiana, Pelotas e Palmares do Sul, no Rio Grande do Sul. Testaram-se seis protocolos de extração de DNA citados na literatura, e um novo protocolo adequado à espécie em questão. DNA de dez indivíduos de cada população foi extraído usando o melhor protocolo e reações de RAPD foram realizadas com dez iniciadores. O novo protocolo mostrou os melhores resultados e foi utilizado nas reações de PCR, que geraram 151 bandas polimórficas, permitindo acessar diferenças genéticas entre todas as populações; não ocorreram indivíduos de uma população agrupados com os de outra. A maior similaridade intrapopulacional foi encontrada em Uruguaiana (22 por cento), e a menor em Palmares do Sul (50 por cento), também a população mais divergente das demais. O valor Gst foi 0,5215, e de Nm 0,4588; esses valores refletem a pouca similaridade entre as populações. O menor Nm foi apresentado quando Palmares do Sul e Pelotas foram incluídos nas comparações, em consonância com a maior divergência apresentada por essas populações em relação às outras. Não se observou relação entre a distância geográfica e a similaridade genética das populações, o que refletirá o modelo de dispersão de T. limbativentris, ainda desconhecido. Estudos explorando as estratégias de dispersão da espécie poderiam ajudar no entendimento da distribuição do inseto, evidenciando qual a principal fonte de variabilidade genética.

The work was carried out to test DNA extraction protocols and to characterize populations of Tibraca limbativentris Stål, an important rice insect-pest. Insects were collected in Joinville, Rio do Oeste and Turvo, in Santa Catarina State, and Agudo, Uruguaiana, Pelotas and Palmares do Sul, in Rio Grande do Sul State, and six literature-referenced protocols, besides a new one, were tested. DNA from ten individuals of each population was extracted using the best protocol and RAPD reactions were carried out with ten initiators. The new protocol showed the best results and was used in the PCR reactions, that generated 151 polymorphic bands, allowing to access genetic differences among all the populations; no individuals from one population were clustered with individuals from another. The largest intrapopulacional similarity was found in Uruguaiana (22 percent), and the smallest in Palmares do Sul (50 percent), which was also the most divergent population in relation to the others. The Gst was 0.5215, and the Nm was 0.4588; these values reflect the low similarity between the populations. The smallest genic flow was obtained when Palmares do Sul and Pelotas were included in the comparisons, in accordance with the largest divergence of these two populations in relation to the others. There was no significant relation between geographic distance and genetic similarity, which can reflect unknown model of dispersion of T. limbativentris. New studies exploring the species dispersion strategies may help to understand the insect distribution and to unveil the main factors linked to the genetic variability within and between populations.