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Universidade Federal do Amapá
Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação
Programa de Pós-Graduação em Biodiversidade Tropical
Doutorado
UNIFAP / EMBRAPA-AP / IEPA / CI-Brasil
EZEQUIEL DA GLÓRIA DE DEUS
A ESPÉCIE EXÓTICA Bactrocera carambolae Drew & Hancock (DIPTERA:
TEPHRITIDAE): CARACTERIZAÇÃO MOLECULAR E MORFOMÉTRICA
E INTERAÇÃO COM TEFRITÍDEOS NATIVOS
MACAPÁ, AP
2016
EZEQUIEL DA GLÓRIA DE DEUS
A ESPÉCIE EXÓTICA Bactrocera carambolae Drew & Hancock (DIPTERA:
TEPHRITIDAE): CARACTERIZAÇÃO MOLECULAR E MORFOMÉTRICA E
INTERAÇÃO COM TEFRITÍDEOS NATIVOS
Tese apresentada ao Programa de Pós-
Graduação em Biodiversidade Tropical
(PPGBIO) da Universidade Federal do
Amapá, como requisito parcial à
obtenção do título de Doutor em
Biodiversidade Tropical.
Orientador: Dr. Ricardo Adaime da Silva
Co-Orientador: Dra. Janisete Gomes da
Silva
MACAPÁ, AP
2016
Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)
Biblioteca da Embrapa Amapá
595.777 D486a Deus, Ezequiel da Glória de.
A espécie exótica Bactrocera carambolae Drew & Hancock (Diptera:
Tephritidae): caracterização molecular e morfométrica e interação com tefritídeos
nativos / Ezequiel da Glória de Deus; orientador Ricardo Adaime da Silva. Macapá,
2016.
135 f.
Tese (doutorado) – Fundação Universidade Federal do Amapá, Programa de Pós-
Graduação em Biodiversidade Tropical.
1. Praga de planta. 2. Praga quarentenária. 3. Mosca-da-carambola. 4. Genética molecular. I. Silva, Ricardo Adaime da, orient.. II. Fundação Universidade Federal do Amapá. III. Título.
Dedico aos meus pais Davi e Lúcia, por
todo amor, apoio e incentivo em todos os
momentos de minha vida. À minha
esposa Núbia Ribeiro, meu porto seguro,
pelo amor e apoio incondicional durante
toda minha trajetória acadêmica. À
minha filha Ana Elisa, que com seu
pequeno e grande coração me ensinou a
ver o mundo de um outro ângulo.
AGRADECIMENTOS
Ao Prof. Dr. Ricardo Adaime, por todos os incentivos e ensinamentos passados como
professor e orientador, pela confiança depositada em mim e pela nossa amizade;
A Profa. Dra. Janisete Gomes da Silva da Universidade Estadual de Santa Cruz, pela
coorientação e por todos os incentivos e ensinamentos, auxílio na análise dos dados
moleculares, revisão dos manuscritos e preparação das versões em inglês;
Ao Prof. Dr. Wesley Augusto Conde Godoy da Universidade de São Paulo (USP/ESALQ),
pelo auxílio na análise dos dados ecológicos e pelas valiosas contribuições ao manuscrito;
Ao Prof. Dr. Vicente Hernández-Ortiz do Instituto de Ecología A.C. (México), pelo auxílio na
análise dos dados morfométricos e pelas valiosas contribuições ao manuscrito;
A minha grande amiga Joseane Fernanda, pelo auxílio inestimável nos experimentos de
laboratório, tabulação e análise dos dados moleculares, revisão e contribuições ao manuscrito;
A Dra. Cristiane Ramos de Jesus-Barros (Embrapa Amapá), Dra. Gleidyane Lopes
(Universidade Federal do Piauí) e Dra. Alies van Sauers Muller (Ministry of Agriculture,
Animal Husbandry and Fisheries, Paramaribo, Suriname), pela revisão e contribuições aos
manuscritos.
Aos amigos Carlos Alberto Moraes e Maria do Socorro, pelo apoio a este trabalho durante as
coletas de campo;
A Universidade Federal do Amapá, em especial ao Programa de Pós-Graduação em
Biodiversidade Tropical, por tornarem realidade a pós-graduação stricto senso no estado do
Amapá.
Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), pela concessão
da bolsa de estudos;
A Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amapá, pelo financiamento parcial deste
trabalho (processo nº 250.203/064/2014);
A Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa), por oferecer apoio logístico e
estrutura física para a realização desta pesquisa;
Aos amigos com os quais convivi durante minha estada na Embrapa, Danilo, Lailson, Socorro
e todos os demais, que me apoiaram e me acompanharam nessa longa jornada;
Aos meus colegas de curso, pela prazerosa convivência.
À minha esposa Núbia Ribeiro, por entender o motivo da minha ausência durante a
elaboração desta tese. À minha filha Ana Elisa, que me pegunta todos os dias “eu tenho que
contar até quanto para terminar o mês de agosto para o senhor brincar comigo?”.
Ao povo brasileiro, que paga seus impostos, contribuindo assim, para o funcionamento das
instituições públicas.
“O conhecimento torna a alma jovem e
diminui a amargura da velhice. Colhe,
pois, a sabedoria. Armazena suavidade
para o amanhã.”
“Do mesmo modo que o metal enferruja
com a ociosidade e a água parada perde
sua pureza, assim a inércia esgota a
energia da mente.”
“Se compreenderes que a velhice tem
por sustento a sabedoria, hás de
esforçar-te durante a mocidade para
que, nos derradeiros anos, não te falte
alimento.”
Leonardo Da Vinci
RESUMO
Deus, Ezequiel da Glória de. A espécie exótica Bactrocera carambolae Drew & Hancock
(Diptera: Tephritidae): caracterização molecular e morfométrica e interação com tefritídeos
nativos. Macapá, 2016. Tese (Doutorado em Biodiversidade Tropical) – Programa de Pós-
graduação em Biodiversidade Tropical – Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação –
Universidade Federal do Amapá.
A mosca-da-carambola, Bactrocera carambolae Drew & Hancock foi oficialmente registrada
no Brasil em 1996, sendo considerada praga quarentenária de grande relevância. Entretanto,
informações sobre dinâmica de populações, demografia, genética de populações, impacto
sobre a fauna de tefritídeos nativos, diversidade e preferência por hospedeiros, ainda são
escassas, embora sejam fundamentais para a definição de estratégias de contenção e controle.
Neste estudo nos propusemos a gerar informação sobre B. carambolae, no que tange à
estrutura e diversidade genética, diferenciação morfométrica e distribuição espacial. No
primeiro capítulo, investigamos a infestação e a distribuição espacial de B. carambolae e de
espécies nativas do gênero Anastrepha em goiaba comum (Psidium guajava L.) no estado do
Amapá, Norte do Brasil. Anastrepha striata foi mais abundante em ambas as áreas de
amostragem se comparada a Anastrepha fraterculus e B. carambolae. A distribuição agregada
foi satisfatoriamente ajustada tanto para B. carambolae quanto para A. fraterculus e A. striata,
já que os dados observados foram significativamente explicados pelo modelo de distribuição
Binomial negativa. A constatação do alto grau de agregação para as espécies sugere
coocorrência, em razão da presença simultânea das espécies nos frutos analisados e da
constatação de fração significativa de goiabas não infestadas. No segundo capítulo, usando
sequências de DNA mitocondrial (mtDNA), avaliamos a estrutura e diversidade genética de
populações de B. carambolae do Brasil e do Suriname, e comparamos com sequências
provenientes do continente asiático. Nossos resultados sugerem que a Indonésia é a provável
fonte para a introdução de B. carambolae na América do Sul. Além disso, a baixa diversidade
genética e a expansão populacional, evidenciadas pelos testes de neutralidade, suportam a
hipótese da recente introdução de uma única linhagem da mosca-da-carambola na América do
Sul. No terceiro capítulo, investigamos se a variação fenotípica interpopulacional de B.
carambolae é influenciada pela seleção de distintos hospedeiros. Nossos resultados
mostraram diferença estatística na asa de adultos de B. carambolae, criados em diferentes
hospedeiros. Contudo tal diferença foi muito baixa o que sugere uma variação natural na
espécie. Além disso, os grupos não estão delimitados, uma vez que muitos espécimes foram
classificados indistintamente em vários grupos de hospedeiros, sugerindo a presença de um
único morfotipo na América do Sul. No quarto capítulo apresentamos os resultados de dez
anos de pesquisas com moscas-das-frutas no estado do Amapá, no que tange à diversidade de
espécies, plantas hospedeiras e inimigos naturais (parasitoides Braconidae). Esses estudos
culminaram em registros de plantas hospedeiras, inimigos naturais e descrição de espécies de
Anastrepha, ampliação considerável do conhecimento sobre riqueza de espécies de moscas-
das-frutas e parasitoides e na elaboração de uma lista de hospedeiros para B. carambolae no
Brasil. Finalmente, os achados do presente estudo fornecem subsídios para o desenvolvimento
de métodos mais eficientes de amostragem para o manejo integrado de B. carambolae, além
de serem úteis para melhor avaliação dos riscos de invasão de outras áreas por essa espécie.
Palavras-chave: mosca-da-carambola; diversidade genética; distribuição binomial negativa;
morfometria; Amazônia; Brasil; Suriname.
ABSTRACT
Deus, Ezequiel da Glória de. The invasive species Bactrocera carambolae Drew & Hancock
(Diptera: Tephritidae): molecular and morphometric characterization and interaction with
native tephritids. Macapá, 2016. Tese (Doutorado em Biodiversidade Tropical) – Programa de
Pós-graduação em Biodiversidade Tropical – Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação –
Universidade Federal do Amapá.
The Carambola fruit fly, Bactrocera carambolae Drew & Hancock, was officially registered
in Brazil in 1996, and is considered a pest of great importance. However, information on
population dynamics, demographics, population genetics, impact on tephritids native fauna,
diversity, and preferred hosts are scarce, although they are crucial for the definition of
containment and control strategies. In this study we proposed to generate information about B.
carambolae regarding the structure and genetic diversity, morphometric differentiation, and
spatial distribution. In the first chapter, we investigated the infestation and the spatial
distribution of B. carambolae and native species of the genus Anastrepha in common guava
(Psidium guajava L.) in the state of Amapá, northern Brazil. Anastrepha striata was more
abundant in both sampled areas in comparison to Anastrepha fraterculus and B. carambolae.
The frequency distribution analysis of adults revealed an aggregated pattern for B.
carambolae as well as for Anastrepha fraterculus and A. striata, described by the negative
binomial distribution. The high degree of aggregation observed for both species suggests
interspecific co-occurrence with the simultaneous presence of both species in the analyzed
fruit. In the second chapter, using mitochondrial DNA sequences (mtDNA), we evaluated the
structure and genetic diversity of B. carambolae populations of Brazil and Suriname and
compared with sequences from the Asian continent. Our results suggest that Indonesia is the
likely source for the introduction of B. carambolae in South America. Furthermore, low
genetic diversity and the population expansion evidenced by the neutrality tests lend support
to the hypothesis of a recent introduction of a single lineage of the carambola fruit fly in
South America. In the third chapter, we investigated if the phenotypic interpopulation
variation in B. carambolae is influenced by the selection of different hosts. Our results
showed statistical differences in the wing shape of adults of B. carambolae reared from
different hosts. However, this difference was very low and suggests a natural variation in the
species. Moreover, the groups are not fixed, since many specimens were classified into
several groups without distinctive hosts, suggesting the presence of a single morphotype in
South America. In the fourth chapter we present the results of ten years of research on fruit
flies in the state of Amapá in terms of the diversity of species, host plants and natural enemies
(parasitoids Braconidae). These studies resulted in records of host plants, natural enemies and
description of Anastrepha species, considerable expansion of knowledge on species richness
of the fruit flies and parasitoids and a list of hosts for B. carambolae in Brazil. Finally, our
findings provide support for the development of more efficient methods of sampling for the
integrated management of B. carambolae, besides being useful to better assess the risk of
invasion from other areas by this pest.
Keywords: carambola fruit fly; genetical diversity; negative binomial distribution;
morphometry; Amazon; Brazil; Suriname.
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO GERAL................................................................................................... 12
1.1 INVASÕES BIOLÓGICAS...................................................................................................... 12
1.2 Bactrocera carambolae Drew & Hancock, 1994...................................................................... 13
1.3 FILOGEOGRAFIA E SISTEMÁTICA MOLECULAR....................................................... 15
1.4 MORFOMETRIA...................................................................................................................... 17
1.5 DISTRIBUIÇÃO ESPACIAL.................................................................................................. 19
2. HIPÓTESES....................................................................................................................... 22
3. OBJETIVOS....................................................................................................................... 23
3.1 GERAL ....................................................................................................................................... 23
3.2 ESPECÍFICOS .......................................................................................................................... 23
4. REFERÊNCIAS................................................................................................................. 24
CAPÍTULO 1 - CO-INFESTATION AND SPATIAL DISTRIBUTION OF Bactrocera
carambolae AND Anastrepha spp. (DIPTERA: TEPHRITIDAE) IN COMMON GUAVA
IN THE EASTERN AMAZON............................................................................................. 34
CAPÍTULO 2 - PHYLOGEOGRAPHY OF AN INVASIVE FRUIT FLY SPECIES,
Bactrocera carambolae Drew & Hancock (DIPTERA: TEPHRITIDAE), IN SOUTH
AMERICA.............................................................................................................................. 60
CAPÍTULO 3 - VARIAÇÃO MORFOLÓGICA DA ESPÉCIE INVASORA Bactrocera
carambolae Drew & Hancock (DIPTERA: TEPHRITIDAE) EXPLORANDO
DIFERENTES HOSPEDEIROS NA AMÉRICA DO SUL.........……………………….. 89
CAPÍTULO 4 - DEZ ANOS DE PESQUISAS SOBRE MOSCAS-DAS-FRUTAS
(DIPTERA: TEPHRITIDAE) NO ESTADO DO AMAPÁ: AVANÇOS OBTIDOS E
DESAFIOS FUTUROS........................................................................................................ 113
5. CONCLUSÕES................................................................................................................ 135
12
1. INTRODUÇÃO GERAL
1.1 Invasões biológicas
Os ecossistemas em nível mundial vêm sofrendo profunda redução na diversidade de
espécies. Para as próximas décadas as previsões de perda de espécies são alarmantes,
especialmente nos países megadiversos (Wilson 1997). Apenas para que se tenha uma ideia
da magnitude do problema, as espécies exóticas invasoras são consideradas a segunda maior
fonte de redução da biodiversidade do planeta, perdendo apenas para a conversão direta de
ambientes naturais pela ação antrópica, i.e, a destruição de habitats (Pombo e Coradin 2008).
Barreiras geográficas, como oceanos, montanhas e geleiras têm compartimentalizado a
biota mundial em comunidades disjuntas. O aumento da população humana ao longo dos
últimos 1000 anos trouxe mudanças em nosso comportamento, o que tem acelerado a quebra
de barreiras e o movimento de espécies. Por exemplo, a conquista de territórios pelos
europeus foi acompanhada por movimentos de várias espécies, tanto intencionalmente
(introdução de espécies domésticas, como a abelha), quanto acidentalmente (o movimento de
espécies em navios). Sofisticações mais recentes da sociedade humana têm resultado em
aumento crescente no movimento de pessoas e seus bens. Esta mobilidade resultou em uma
rápida aceleração da introdução de espécies exóticas (Lodge 1993, Liebhold e Tobin 2007).
Espécie Exótica Invasora (EEI), de acordo com a definição adotada pela Convenção
Internacional sobre Diversidade Biológica (CDB), é considerada qualquer espécie localizada
em local diferente ao de sua distribuição natural (MMA, 2000). Além desse requisito, para
que uma espécie se enquadre no conceito de EEI é necessário que seja capaz de estabelecer-se
e expandir-se no novo habitat por meio da reprodução e geração de descendentes férteis
(Richardson et al. 2000).
Muitas espécies intencionalmente introduzidas são geralmente consideradas benéficas
e as que são introduzidas acidentalmente raramente atingem níveis populacionais elevados e
dificilmente são notadas. No entanto, uma minoria altamente conspícua de espécies exóticas
torna-se particularmente abundante e causa consideráveis impactos econômicos, ecológicos e
evolutivos (Pimentel et al. 2000, Mooney e Cleland 2001, Liebhold e Tobin 2007).
Especificamente no contexto agrícola, os danos ocasionados por EEI podem ser de
diversas naturezas, como redução da produtividade dos cultivos; elevação dos custos de
13
produção, em virtude da adoção de medidas fitossanitárias de controle de pragas; implicações
ambientais negativas, pela frequente necessidade de aplicação de produtos químicos sintéticos
para o controle da espécie introduzida; custos sociais, pelo desemprego, em função da
eliminação ou redução de frentes de trabalho associadas a determinado cultivo agrícola; perda
de mercados de exportação pela ocorrência de determinada praga; entre outros (Pimentel et al.
2001, Valois 2003, Pimentel et al. 2005).
Apesar da grande ameaça oferecida pelas EEI à biodiversidade nativa e aos processos
econômicos, poucas ações concretas existem atualmente no Brasil para combatê-las. Isso se
deve principalmente à falta de estudos sobre as espécies invasoras presentes no território
nacional e seus efeitos nas comunidades (Wittenberg e Cock 2001, Matos e Pivello 2009,
Oliveira e Pereira 2010). Contudo, nas últimas décadas as invasões biológicas se tornaram
objeto de numerosos estudos em ecologia, biologia evolutiva, biologia de populações e
genética. A atenção está concentrada nas invasões biológicas contemporâneas e no papel dos
seres humanos no aumento da taxa de introdução de espécies exóticas em novos ambientes
(Malacrida et al. 2007).
1.2 Bactrocera carambolae Drew & Hancock, 1994
O gênero Bactrocera Macquart possui mais de 500 espécies descritas, sendo um dos
maiores gêneros da família Tephritidae, com predominância na região Ásia-Pacífico (Drew e
Hancock 1994, Drew 2004, Boykin et al. 2014). Várias espécies de Bactrocera são
consideradas pragas de frutas e vegetais, com impacto econômico significativo. Algumas
espécies apresentam-se como complexos de espécies, a exemplo do complexo Bactrocera
dorsalis (grupo com mais de 70 espécies geograficamente diversas), que agrupa as espécies
que causam os maiores danos à fruticultura dentro de sua região de origem (Clarke et al.
2005).
Recentemente, além dos estudos focados na definição do status taxonômico das
espécies dentro desse complexo, o movimento de certas espécies para outras regiões,
incluindo a propagação de B. carambolae na América do Sul, tem sido o objetivo de inúmeros
estudos (cf. van Sauers-Muller 1991, Lux et al. 2003, Duyck et al. 2004, De Meyer et al.
2010). As invasões recentes têm tornado o complexo B. dorsalis um problema global
(Schutze et al. 2012).
14
Bactrocera carambolae foi introduzida no Brasil em 1996, estando restrita aos estados
do Amapá e Roraima. De acordo com a Instrução Normativa nº 52 de 2007, do Ministério da
Agricultura, Pecuária e Abastecimento, a espécie é classificada como praga quarentenária
presente no Brasil, sob controle oficial. Apesar de ser conhecida vulgarmente como mosca-
da-carambola, a praga pode infestar outras espécies frutíferas. Em sua região de origem, o
sudeste asiático, mais de 100 espécies hospedeiras são registradas para essa praga (Malavasi
2001).
Em trabalho realizado durante 12 anos (agosto de 1986 a julho de 2002), no Suriname,
van Sauers-Müller (2005) coletou mais de 11.000 amostras de frutos de 188 espécies vegetais,
incluindo várias espécies silvestres. Foram identificadas 20 espécies vegetais hospedeiras de
B. carambolae, pertencentes às famílias Anacardiaceae, Combretaceae, Malpighiaceae,
Myrtaceae, Oxalidaceae, Rhamnaceae, Rutaceae e Sapotaceae. No Brasil, já foram registrados
17 hospedeiros de oito famílias (Lemos et al. 2014, Almeida et al. 2016).
O impacto negativo da introdução da mosca-da-carambola em outras regiões do país, a
exemplo do Submédio São Francisco, pode ter consequências desastrosas, principalmente do
ponto de vista econômico (Silva et al. 1997). Além das perdas diretas (frutos infestados caem
precocemente), aumento nos custos da produção (pelo emprego de medidas de controle com
aplicação de inseticidas, ensacamento, etc.), menor valor da produção (as frutas de baixa
qualidade têm menor valor comercial), menor tempo de prateleira (as frutas infestadas com
moscas apodrecem mais rapidamente), a simples presença da praga em áreas de produção de
frutas pode levar a perdas de mercados exigentes e importantes (Malavasi 2001).
Se a praga ficar fora de controle, estima-se que poderia gerar ao Brasil um prejuízo
potencial de US$ 30,7 milhões no ano inicial e de cerca de US$ 92,4 milhões no terceiro ano
de infestação (Silva et al. 1997). De acordo com o cenário projetado por Barreto et al. (2011),
sem a existência de controle fitossanitário, os prejuízos monetários que podem ser causados
pela mosca-da-carambola na produção brasileira de goiaba, manga e laranja, a partir do 5º ano
de infestação, podem alcançar R$ 10,68 milhões, R$ 176 milhões e R$ 250 milhões,
respectivamente.
O impacto negativo da dispersão desta espécie para outras regiões do país pode ser
expandido para implicações ambientais, devido aos efeitos de medidas de controle,
especialmente químicas, sobre os recursos naturais e organismos não-alvo, interferência nas
interações biológicas com espécies nativas e adaptação a outras espécies comerciais ainda não
15
consideradas hospedeiras (Silva et al. 1997, Nascimento e Carvalho 2000). Outro possível
impacto negativo, seria a redução na abundância das espécies nativas, devido à competição
interespecífica, e a subsequente redução da população de parasitoides nativos de moscas-das-
frutas, uma vez que estes insetos não utilizam larvas de B. carambolae para completar seu
ciclo de vida. Outro fator relevante é a implicação social que a introdução da mosca-da-
carambola poderia causar em regiões de produção comercial de frutíferas. Nesse sentido, não
somente a provável redução na produção e produtividade, mas principalmente a perda de
mercados importadores poderá provocar consideráveis efeitos adversos nos níveis de
empregos gerados pelo segmento.
Diante do exposto, existe a premente necessidade de gerar informações sobre
dinâmica de populações, demografia, diversidade de hospedeiros, estrutura e diversidade
genética de B. carambolae, já que sua simples presença em áreas de produção pode levar a
perdas irreparáveis. Nesse contexto, a pesquisa científica pode fornecer subsídios a futuros
projetos de contenção e manejo da praga, além de subsidiar a elaboração de políticas públicas
de sanidade vegetal para minimizar as ameaças de pragas exóticas.
1.3 Filogeografia e Sistemática molecular
A filogeografia é uma subdisciplina da biogeografia interessada nos princípios e
processos que governam a distribuição geográfica de linhagens genealógicas, especialmente
aquelas dentro e entre espécies relacionadas, através da constituição da genealogia de
população e genes. Assim como as forças evolutivas, eventos demográficos (como
colonização ou extinção de populações locais, declínio populacional e migração) causam
mudanças na genealogia das populações. A filogeografia visa detectar essas mudanças e
entender como esses eventos moldaram a distribuição atual da variabilidade genética em uma
espécie, ou seja, a filogeografia preocupa-se com a história evolutiva de uma espécie no
espaço e no tempo (Avise 2000, Cunha e Solé-Cava 2012). É considerada uma ciência
multidisciplinar, pois integra a genética molecular, genética de populações, etologia,
demografia, filogenia, paleontologia, geologia e geografia histórica (Avise 2000).
Abordagens filogeográficas têm sido úteis em estudos envolvendo espécies invasoras
de Tephritidae para testar hipóteses relacionadas ao número de introduções e suas origens.
Essa abordagem tem fornecido informações sobre estrutura populacional, fluxo gênico e
16
história demográfica (Roderick e Villablanca 1996). Baar et al. (2014) usando sequências de
DNA mitocondrial (mtDNA) sugerem que B. dorsalis invadiu a Califórnia inúmeras vezes,
sendo as populações estudadas provenientes de diferentes fontes. Yong et al. (2015)
utilizando uma abordagem multigênica constataram notórias diferenças entre espécimes de
Bactrocera caudata (Fabricius) pertencentes a dois grupos denominados pelo autor de
Hemisfério Norte (continente asiático) e Hemisfério sul (Indonésia). Os autores sugerem que
as populações do Hemisfério Sul constituem uma espécie válida enquanto que as do
Hemisfério Norte representam espécies crípticas do complexo B. caudata, além de estrutura
genética e padrões filogeográficos distintos.
A sistemática molecular vem se tornando nos últimos anos uma importante ferramenta
de auxílio à taxonomia clássica na identificação de espécies com difícil posicionamento
taxonômico, como também em estudos de genética de populações, evolução, filogenia,
mapeamento e expressão gênica. Para tanto, o emprego de técnicas moleculares baseadas em
PCR, como microssatélites e principalmente a análise de sequências DNA mitocondrial, tem
sido fundamentais para o êxito desses estudos (Rieseberg 2000, Corrêa et al. 2009).
A possibilidade da utilização de técnicas moleculares aplicadas à taxonomia e
sistemática de insetos foi mais um grande avanço para estudos de genética evolutiva e
populacional (Silva 2008). As populações de organismos, frequentemente apresentam
variações genotípicas e fenotípicas correlacionadas às regiões geográficas nas quais ocorrem
(Schluter 2001). A seleção natural e a deriva genética são as principais causas dessas
variações e ambas são fortemente influenciadas por características ambientais (Coyne 1994)
Inúmeros estudos moleculares abordando aspectos filogenéticos e populacionais da
família Tephritidae foram publicados nas últimas décadas, fornecendo suporte para a
compreensão de eventos evolutivos como especiação, evolução do uso de hospedeiros,
variação genética intraespecíficas e estrutura populacional (cf. Smith e Bush 1997, Silva e
Barr 2008, Aketarawong et al. 2007, Zhang et al. 2010). Considerações históricas acerca da
distribuição da diversidade genética têm contribuído para a compreensão da dinâmica de
espécies invasoras (cf. Hall e Muralidharan 1989).
Em relação ao gênero Bactrocera, tais estudos foram conduzidos para descrever a
estrutura populacional de espécies-praga. Prabhakar et al. (2012) observaram baixa
diversidade genética de Bactrocera cucurbitae (Coquillett) na Índia, o que sugere que as
populações são homogêneas na região estudada. Abd-El-Samie e El Fiky (2011) observaram
17
padrão similar para B. zonata no Egito. A história da invasão de B. dorsalis em algumas
regiões da Ásia foi investigada utilizando sequências de DNA mitocondrial (COI, nadI, cytB
e nad5) para inferência da estrutura de populações e história demográfica, revelando que B.
dorsalis sofreu uma recente expansão populacional na China Central e teve sua provável
origem nas regiões costeiras do Sul da China (Wan et al. 2011). Recentemente, Aketarawong
et al. (2015) caracterizaram populações de B. carambolae do Sudeste da Ásia (i.e, Indonésia,
Malásia, Tailândia) e América do Sul (i.e., Suriname), utilizando marcadores de DNA
microssatélites. Os autores constataram que as populações do Suriname são geneticamente
distintas do Sudeste Asiático. Os autores também pressupõem que as populações do Oeste de
Sumatra e Java foram as populações fonte de B. carambolae no Suriname.
As tendências atuais na aplicação de técnica de marcadores de DNA em estudos de
ecologia de insetos mostram que o uso de marcadores do DNA mitocondrial (mtDNA),
microssatélites, tem contribuído significativamente para o melhor entendimento das bases
genéticas da diversidade de insetos e no mapeamento de genes de importância médica e
agrícola. Os avanços na tecnologia de ferramentas de marcadores moleculares podem ser
aplicados em pesquisas entomológicas para uma melhor compreensão da ecologia de insetos
ao nível molecular (Behura 2006). Os estudos moleculares na sistemática de insetos têm
complementado e melhorado a resolução obtida a partir de dados morfológicos e ecológicos,
auxiliando em questões de identificação de espécies, variação geográfica e filogenia (Caterino
et al. 2000, Kryzywinski e Besansky 2003).
1.4 Morfometria
A morfometria é a formalização matemática da diferença entre formas geométricas de
objetos. Durante muito tempo o termo morfometria foi utilizado indiscriminadamente para
qualquer estudo que analisava quantitativamente a variação da morfologia encontrada nos
organismos (Monteiro e Reis 1999). Blackith (1965) conceituou a palavra para designar
métodos que serviam para medir a distância da forma entre espécies e, a partir daí, construir
fenogramas. Bookstein (1991) define morfometria como “o estudo estatístico da variação da
forma em relação a fatores causais, i.e., quantificar as formas biológicas e fazer inferências
sobre causas que levam às diferenças de forma. Nos idos de 1980 surgiu a necessidade de um
18
embasamento teórico e filosófico culminando com a criação de uma área de pesquisa na
fronteira entre a biologia, estatística e a geometria (Monteiro e Reis 1999).
A morfometria possui duas maneiras de obter dados a partir de estruturas ou partes de
organismos. A primeira é a morfometria clássica, também denominada morfometria
tradicional, que utiliza medidas lineares como comprimentos, larguras, ângulos ou razões para
diferenciar organismos. A segunda é a morfometria geométrica, que utiliza marcos
anatômicos também chamados de landmarks, os quais consistem em pontos de referência na
estrutura corporal analisada (Rohlf e Marcus 1993, Klingenberg 2002, Fornel e Cordeiro-
Estrela 2012 ).
A maioria dos trabalhos sobre variação morfológica em Diptera foi realizada com
espécies da família Drosophilidae, principalmente com espécies de Drosophila (Silva 2008).
Contudo, nos últimos anos, estudos com Tephritidae têm sido realizados.
As populações de A. fraterculus do México, Brasil, Colômbia e Argentina diferem
estatisticamente tomando por base parâmetros do acúleo (comprimento do ápice,
comprimento da serra e número de dentes da serra) e das asas (Hernández-Ortiz et al. 2004,
2012). Araújo e Zucchi (2006) caracterizaram cinco espécies de Anastrepha do grupo
fraterculus através de medidas do acúleo e concluíram que os tamanhos do acúleo e do ápice
de A. fraterculus, Anastrepha obliqua (Macquart), Anastrepha sororcula Zucchi, Anastrepha
zenildae e Anastrepha turpiniae Stone variam ao longo da área de distribuição das espécies.
Em relação a espécies de Bactrocera, dois estudos utilizando esta abordagem foram
realizados. Adsavakulchai et al. (1999) utilizaram uma abordagem morfométrica para
caracterizar espécies do complexo B. dorsalis. Schutze et al. (2012), por meio de morfometria
geométrica, discriminaram com um grau relativamente elevado de precisão, quatro espécies
crípticas [Bactrocera papayae Drew & Hancock, B. carambolae, B. philippinensis Drew &
Hancock e Bactrocera dorsalis s.s. (Hendel)] do complexo B. dorsalis (grupo com mais de 70
espécies de moscas-das-frutas). Khamis et al. (2012), usando medidas lineares das nervuras da
asa, comprimento da tíbia e DNA Barcoding, constaram que Bactrocera invadens Drew,
Tsuruta & White está estreitamente relacionada com espécies do complexo B. dorsalis.
Recentemente Schutze et al. (2014) confirmaram que B. invadens e B. dorsalis s.s. (Hendel)
representam a mesma espécie.
Atualmente, com o avanço das técnicas computacionais disponíveis para medição e
análise, a morfometria tem sido amplamente utilizada por entomologistas para fazer
19
inferêncais sobre história de vida, genética e ecologia de diversos grupos (Daly 1985).
Adicionalmente, a morfometria tem sido parte integrante de estudos voltados para a definição
do status taxonômico de espécies-praga dentro do complexo B. dorsalis (Schutze et al. 2012)
1.5 Distribuição Espacial
A importância da competição interespecífica para a estrutura da comunidade tem sido
amplamente discutida por ecólogos, especialmente com relação a insetos herbívoros (Lawton
e Hassell 1981). Competição interespecífica é definida como uma redução na fecundidade
individual, sobrevivência ou crescimento como resultado da exploração de recursos ou por
interferência de indivíduos de outras espécies. Dois tipos são normalmente reconhecidos. No
primeiro, a competição por recurso não envolve comportamento e ocorre quando os recursos
são insuficientes para os indivíduos de ambas as espécies; assim, o uso de recursos por uma
espécie reduz a disponibilidade para outra. No segundo, ocorre a denominada competição por
interferência, onde espécies comportamentalmente semelhantes competem pelo mesmo
recurso; o que pode ocorrer mesmo quando há um excesso do recurso (Townsend et al. 2010).
Segundo a teoria convencional de nicho, o principal determinante da competição
interespecífica é a sobreposição nos recursos utilizados (ou sobreposição de nicho). Duas
espécies com nichos fundamentais altamente semelhantes (ou seja, os nichos potencialmente
ocupados na ausência de concorrentes) muitas vezes competem fortemente entre si quando se
encontram (Duyck et al. 2004). Essa situação é particularmente relevante para os membros de
uma determinada família ou guilda, que entram em contato após introduções acidentais,
como, por exemplo, as moscas-das-frutas. A interação competitiva pode resultar tanto em
deslocamento ecológico, em que uma ou ambas as espécies deslocam ou reduzem o seu nicho
até a coexistência tornar-se possível, ou na exclusão competitiva de uma das espécies (Duyck
et al. 2004, 2006, 2008).
Em Tephritidae (Diptera), numerosas espécies são polífagas, tornando-se uma grande
preocupação na agricultura. Devido ao transporte de frutos de uma região para outra, diversas
espécies de moscas-das-frutas foram introduzidas em vários países, onde são classificadas
como espécies-praga invasoras (Clarcke et al. 2005). Na maioria das vezes, os locais
invadidos estavam anteriormente ocupados por outras espécies de tefritídeos (Duyck et al.
2004).
20
A distribuição espacial é considerada uma das propriedades ecológicas mais
características das populações, pois produz parâmetros típicos que segregam espécie (Taylor
1984). Na natureza, os organismos podem apresentar três padrões básicos de distribuição
espacial, i.e., aleatório, agregado e uniforme. Na distribuição aleatória, as populações
apresentam um comportamento não seletivo, i.e., a localização de um indivíduo não interfere
na localização de outro da mesma espécie. Na distribuição agregada, os indivíduos estão
agrupados geralmente nas partes mais favoráveis do habitat. Na distribuição uniforme,
interações negativas entre indivíduos, e.g., a competição por alimento ou espaço, podem
resultar em espaçamento uniforme entre os indivíduos (Taylor 1984, Lima-Ribeiro e Prado
2006, Townsend et al. 2010).
A distribuição espacial tem sido pontuada como o mecanismo que pode promover a
coexistência entre espécies de Tephritidae filogeneticamente relacionadas que compartilham o
mesmo recurso. No modelo proposto por Atkinson e Shorrocks (1981) para insetos que se
alimentam em habitats discretos e efêmeros (e.g. frutos, folhas, carniça), como muitos
tefritídeos fazem, a agregação parece ser fundamental para a coexistência em um sistema de
duas espécies. Os estudos realizados para avaliar a distribuição espacial de moscas-das-frutas
baseados tanto em amostragem com armadilhas quanto em amostragem de frutos têm
mostrado que os tefritídeos apresentam diferentes níveis de agregação (cf. Satarkar et al.
2009, Birke e Aluja 2011, Soemargono et al. 2011, Jahnke et al. 2014, Devescovi et al. 2015),
embora os mecanismos responsáveis por esse padrão não sejam bem compreendidos.
Processos invasivos, ainda que muitas vezes resultem em deslocamento de espécies
nativas, nem sempre o fazem instantaneamente por dependerem da ação de diferentes
mecanismos competitivos, incluindo também a mediação por fatores não competitivos, e.g, a
falta de hospedeiro alternativo, impacto diferencial de inimigos naturais, estrutura de
metapopulações e adaptações às condições locais (Reitz e Trumble 2002).
Assim, quando uma espécie invade uma nova área e o recurso é sobreposto, a resposta
da espécie nativa à presença do potencial competidor é fundamental para sua persistência. Da
mesma forma, a estratégia adotada pela espécie invasora para se estabelecer na presença de
espécies nativas é crucial. Como postulado por Atkinson e Shorrocks (1981), o aumento da
divisibilidade dos recursos e da agregação dos competidores pode reduzir o efeito da exclusão
competitiva. Há provavelmente outros fatores, dentre eles os abióticos, que podem exercer
influência na distribuição e devem ser levados em consideração (Reitz e Trumble 2002).
21
Finalmente, o conhecimento do padrão de dispersão de moscas-das-frutas permite uma
melhor compreensão da relação entre indivíduos e o ambiente e fornece informações básicas
para interpretar a dinâmica espacial, assim como o desenvolvimento de métodos mais
eficientes de amostragem para o manejo integrado de pragas (Soemargono et al. 2011).
22
2. HIPÓTESES
• H0 A divergência genética entre as populações não sustenta o pressuposto de que as
populações de B. carambolae da América do Sul são geneticamente distintas das
populações asiáticas.
• H1 A divergência genética entre as populações sustenta o pressuposto de que as
populações de B. carambolae da América do Sul são geneticamente distintas das
populações asiáticas.
• H0 A planta hospedeira é um fator ambiental que não segrega grupos morfológicos de B.
carambolae na América do Sul.
• H1 A planta hospedeira é um fator ambiental que segrega grupos morfológicos de B.
carambolae na América do Sul.
• H0 Em frutos de goiaba Anastrepha faterculus, Anastrepha striata e B. carambolae não se
distribuem de forma agregada.
• H1 Em frutos de goiaba Anastrepha faterculus, Anastrepha striata e B. carambolae se
distribuem de forma agregada.
23
3. OBJETIVOS
3.1 GERAL
Gerar informações sobre diversidade e estrutura genética, variação morfométrica e
distribuição espacial da espécie exótica Bactrocera carambolae na América do Sul.
3.2 ESPECÍFICOS
• Efetuar caracterização molecular de populações de B. carambolae por meio da análise de
sequências de um fragmento do gene citocromo oxidase I (COI);
• Analisar a variação morfométrica nas asas de populações de B. carambolae que exploram
diferentes plantas hospedeiras;
• Identificar o padrão de distribuição espacial de Anastrepha striata Schiner e B.
carambolae em frutos de goiaba.
• Compilar informações geradas nos últimos 10 anos sobre moscas-das-frutas no estado do
Amapá, com ênfase em distribuição geográfica, hospedeiros e parasitoides.
24
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species (Diptera: Tephritidae: Dacini) inferred from mitochondrial sequences of 16S
rDNA and COI sequences. Florida Entomologist 93: 369-377.
34
CAPÍTULO 1 – CO-INFESTATION AND SPATIAL DISTRIBUTION OF Bactrocera
carambolae AND Anastrepha spp. (DIPTERA: TEPHRITIDAE) IN COMMON GUAVA
IN THE EASTERN AMAZON
Artigo publicado no periódico Journal of Insect Science (Qualis B1 para Biodiversidade). O
documento segue o formato de submissão do referido periódico.
Volume 16(1): 1–7
doi: 10.1093/jisesa/iew076
35
Co-infestation and spatial distribution of Bactrocera carambolae and Anastrepha spp.
(Diptera: Tephritidae) in common guava in the eastern Amazon
E. G. Deus1, W. A. C. Godoy2, M. S. M. Sousa3, G. N. Lopes4, C. R. Jesus-Barros5, J. G.
Silva6, R. Adaime1,3,5
1Universidade Federal do Amapá, Programa de Pós-Graduação em Biodiversidade Tropical,
Rodovia JK, Km 4, 68902-280 Macapá, Amapá, Brazil
2Universidade de São Paulo, Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz. Av. Pádua
Dias, 13418-900 - Piracicaba, São Paulo, Brazil
3Universidade Federal do Amapá, Programa de Pós-Graduação em Desenvolvimento
Regional, Rodovia JK, Km 4, 68902-280 Macapá, Amapá, Brazil
4Universidade Federal do Piauí, Rodovia Municipal Bom Jesus/Viana, km 01, 64900-000,
Bom Jesus, Piauí, Brazil
5Embrapa Amapá, Rodovia JK, km 5, nº 2600, 68903-419, Macapá, Amapá, Brazil
6Universidade Estadual de Santa Cruz, Rodovia Jorge Amado, km 16, 45662-900, Ilhéus,
Bahia, Brazil
Deus et al.: Co-infestation and spatial distribution of fruit flies.
36
Abstract
Field infestation and spatial distribution of introduced Bactrocera carambolae Drew and
Hancock and native species of Anastrepha in common guavas (Psidium guajava L.) were
investigated in the eastern Amazon. Fruit sampling was carried out in the municipalities of
Calçoene and Oiapoque in the state of Amapá, Brazil. The frequency distribution of larvae in
fruit was fitted to the negative binomial distribution. Anastrepha striata was more abundant in
both sampled areas in comparison to Anastrepha fraterculus and B. carambolae. The
frequency distribution analysis of adults revealed an aggregated pattern for B. carambolae as
well as for A. fraterculus and A. striata, described by the negative binomial distribution.
Although the populations of Anastrepha spp. may have suffered some impact due to the
presence of B. carambolae, the results are still not robust enough to indicate effective
reduction in the abundance of Anastrepha spp. caused by B. carambolae in a general sense.
The high degree of aggregation observed for both species suggests interspecific co-occurrence
with the simultaneous presence of both species in the analysed fruit. Moreover, a significant
fraction of uninfested guavas also indicated absence of competitive displacement.
Key words: invasive species, fruit flies, negative binomial distribution, Brazil.
37
Resumo
A infestação e a distribuição espacial de Bactrocera carambolae Drew and Hancock e
espécies nativas do gênero Anastrepha foram investigadas em goiaba comum (Psidium
guajava L.) na região Norte do Brasil. Amostragens de frutos foram conduzidas nos
municípios de Calçoene e Oiapoque, estado do Amapá. A avaliação foi feita com base na
distribuição de frequência dos insetos em frutos, utilizando índice de dispersão e ajuste ao
modelo de distribuição Binomial negativa. Anastrepha striata foi mais abundante em ambas
as áreas de amostragem se comparada à Anastrepha fraterculus e B. carambolae. A
distribuição agregada foi satisfatoriamente ajustada tanto para B. carambolae quanto para A.
fraterculus e A. striata, já que os dados observados foram significativamente explicados pela
distribuição Binomial negativa. Apesar das populações de Anastrepha spp. terem
aparentemente sofrido algum impacto pela presença de B. carambolae, os resultados
encontrados ainda não são suficientes para evidenciar efetiva redução da abundância de
Anastrepha spp. por B. carambolae em senso amplo. Essa conclusão advém da constatação do
alto grau de agregação observado para as espécies, o que sugere coocorrência interespecífica,
em razão da presença simultânea das espécies nos frutos analisados e da constatação de fração
significativa de goiabas não infestadas, deixando de evidenciar cenários de deslocamento
competitivo.
Palavras-chave: Tephritidae, mosca-da-carambola, Amapá, agregação.
38
Introduction
Habitat invasion by exotic species is a global problem (Davis 2009). Although only a
small fraction of the introduced species reach high population levels, when they do so, they
can cause substantial ecological and economic impact, thus posing serious challenges to such
diverse areas as biology, agriculture, transportation, and economy (Pimentel et al. 2000,
Mooney and Cleland 2001, Peterson 2003, Liebhold and Tobin 2007). In the last decades,
biological invasions have become the focus of a growing number of studies involving
ecology, economics, evolution, biogeography, and genetics (Malacrida et al. 2007, Lockwood
et al. 2013).
Once established, exotic species can impact native biodiversity by altering habitats,
spreading diseases, hybridising with or competing with native species (Davis 2009).
Interspecific competition is one of the most important interactions resulting from biological
invasions and also one of the main factors responsible for the success of invasive species
(Holway and Suarez 1999, Parker et al. 2006, Romero et al. 2014, Devescovi et al. 2015,
Parker and Potter 2015). Interspecific competition can either result in the complete
displacement of one of the species or the evolution of a stable coexistence between the two
species. In fact, it has been demonstrated that there are several mechanisms that are important
in the invasion process as they can keep interspecific competition under a tolerable threshold
(cf. Duyck et al. 2004, 2006a, Davis 2009, Ekesi et al. 2009, Devescovi et al. 2015).
Most agricultural pests are invasive exotic species (Lockwood et al. 2013). Multiple
cases of invasion of new areas by tephritids have been reported, such as Bactrocera dorsalis
(Hendel) in Hawaii, Australia (as Bactrocera papayae Drew and Hancock; subsequently
eradicated), and Africa Bactrocera invadens Drew, Tsuruta and White; both B. invadens and
39
B. papayae are now considered synonyms of B. dorsalis according to Schutze et al. (2015);
Ceratitis capitata (Wiedemann), Ceratits rosa (Karsch), and Bactrocera zonata (Saunders) on
the island of La Réunion; and Bactrocera carambolae Drew and Hancock in Suriname,
French Guyana, and northern Brazil (Sauers-Muller 1991, Lux et al., 2003, Duyck et al.
2006a, De Meyer et al. 2010, Lemos et al. 2014).
The impact of invasive fruit flies on native species has been intensively studied on the
island of La Réunion, where Ceratitis catoirii Guérin-Méneville (native), C. capitata, C. rosa,
and B. zonata (exotic) currently occur. These studies indicate that the pattern of interaction
observed suggests hierarchical competition, a mode in which one of the species dominates
and influences the abundance of other species (Duyck et al. 2006a, 2006b, 2008). In most
cases studied so far, complete exclusion after tephritid invasions has not been observed.
However, competitive displacements and a significant decline in the abundance of native
species have been reported, particularly in the case of C. catoirii, which is nearly extinct in La
Réunion (Duyck et al., 2004, 2006a, 2008). Invasion processes, even though many times may
result in the displacement of native species, do not always do so instantly as they depend on
the action of different competition mechanisms also including the mediation by
noncompetitive factors, e.g. lack of an alternative host, differential impact of natural enemies,
metapopulation structure, and adaptation to local conditions (Reitz and Trumble 2002).
Niche partitioning and refuge use by native species may result from competition and
have been largely used to explain the coexistence of species at a regional scale. At the
smallest scale (e.g., host plant), it is possible that the coexistence of invasive and native
species is related to the ability of species to exploit different climates and to avoid fruit
previously infested by exotic invasive species (Duyck et al. 2004, Devescovi et al. 2015).
Spatial distribution can have a substantial effect in allowing the coexistence of
40
Tephritidae species that share the same resource. In the model proposed by Atkinson and
Shorrocks (1981) for insects that feed on discrete and ephemeral habitats (e.g. fruit, dead
wood, carrion), aggregation seems to be paramount for coexistence. The authors suggest that
two processes can lead to a more prolonged coexistence in a two-species system, namely
increased resource division and increased aggregation of the competitors (Atkinson and
Shorrocks 1981). If we suppose that two species can use distinct nutritional resources when
sharing the same substrate, then intraspecific aggregation could help each species to better
exploit the available resources, which in its own turn would allow co-occurrence and
potentialize stable coexistence. Also, there are various evidences indicating that larval
aggregation is important in Diptera to improve burrowing, reduce parasitism, and increase the
efficiency of the feeding process by the simultaneous movement of mouth hooks and
secretion of salivar and proteolytic enzymes by multiple individuals (Goodbrood and Goff
1990, Durisko et al. 2014). Studies aimed at ascertaining the spatial distribution of fruit flies
using both adult trapping and fruit sampling have showed different levels of aggregation.
However, the mechanisms responsible for this pattern within Tephritidae are still not
completely understood (cf. Satarkar et al. 2009, Birke and Aluja 2011, Soemargono et al.
2011, Jahnke et al. 2014, Devescovi et al. 2015).
Bactrocera carambolae, the carambola fruit fly, is native to Indonesia, Malaysia, and
Thailand. It has invaded Suriname (Paramaribo in 1975) and is now found in Guyana, French
Guiana, and northern Brazil (Sauers-Müller 2005, Godoy et al. 2011). This species infests
more than 150 fruit species and is considered a quarantine pest insect in the Caribbean region
(Malavasi et al. 2000a, Haq et al. 2014).
In Brazil, Bactrocera carambolae was first reported in 1996 in the municipality of
Oiapoque, state of Amapá, where it occurs in sympatry with native species in the genus
41
Anastrepha, even sharing the same host species (Godoy et al. 2011, Lemos et al. 2014). In
recent studies in Brazil, B. carambolae has been reported infesting guava at a relatively high
abundance when compared to Anastrepha species, except for Anastrepha striata Schiner
(Lemos et al. 2014). However, despite being in the country for 20 years and its significant
economic importance, data on B. carambolae population dynamics, demography, host
preference, and its impact on the community of native tephritids are scarce.
In the present study, we evaluated field infestation and spatial distribution of B.
carambolae and native species of Anastrepha in common guava in the eastern Amazon,
where the carambola fruit fly was detected for the first time in Brazil. We hypothesized that
the spatial distribution pattern of fruit fly species infesting guavas in the studied area is
aggregated.
Material and Methods
Study area and sampling
Fruit sampling was carried out in the municipalities of Calçoene (02°33'N, 50°56'W)
and Oiapoque (03°50’N, 51°50’W) in the northernmost region of the state of Amapá, in the
Brazilian Amazon. The climate is defined as Am (monsoon) with annual rainfall over 3,000
mm (Alvares et al. 2013). The native vegetation in the region is typical of upland forest (IEPA
2002).
Collections were carried out in April, June, July, and December of 2013. In each site,
six guava trees approximately 100 m from each other were randomly selected. A total of 30
fruit equally distributed among trees was collected at each sampling occasion, totalling 90
fruit per municipality. Fruit were collected both from the trees and from the ground among
42
those that had recently fallen. The fruit collected from trees were completely ripe, a criterion
that was adopted to reduce the probability of understimating infestation, as such fruit were
about to fall from the tree. Fruit collected from the ground were carefully examined and those
that had holes or cuts in the peel were not sampled as the larvae could have already left the
fruit. The collected fruit were placed individually in plastic containers with a layer of
sterelized sand. Every 3 days, all containers were checked and all puparia obtained were
counted and transferred into 30-ml plastic containers with a layer of moist vermiculite at the
bottom and covered with voile cloth until adults emerged. The containers were placed in a
growth chamber at controlled temperature (26.5±0.3ºC), humidity (70±5%), and photoperiod
(12/12) and checked daily for emerged adults.
Guava was chosen as substrate to investigate larval distribution per fruit as it is the
preferred tephritid host in northern Brazil (Zucchi et al. 2011). Moreover, previous studies
carried out in the state of Amapá verified that B. carambolae has frequently shared this host
with native Anastrepha spp. (Lemos et al. 2014). Additionaly, guava is widespread in the state
of Amapá fruiting from December to June and it is either cultivated without any phytosanitary
management in backyards in urban and rural areas or grows along roads near the native
vegetation.
Insect identification
Anastrepha and Bactrocera specimens were identified according to Zucchi (2000) and
Drew and Hancock (1994), respectively. Voucher specimens were deposited at the
Laboratório de Entomologia, EMBRAPA, Amapá, Brazil.
43
Data analysis
Fruit infestation and fruit fly abundance
The average levels of infestation were calculated dividing the number of puparia by
the mass (grams) of the fruit. We quantified the percentage of fruit infested by only one
species of fruit fly, the percentage of coinfested fruit (fruit infested by more than one species),
and the percentage of noninfested fruit. Abundance was considered as the proportion of
individuals within the same species relative to the total number of individuals in the sample.
Spatial distribution of fruit flies
In order to quantify spatial distribution, fruit infestation levels and abundance were
described considering the collection sites, i.e., compiling data from different trees. Males and
females were grouped together in the analysis and a table of frequency distribution
considering the fruit as the sampling unit was constructed. A frequency class interval was
constructed considering data of the total absence of individuals from zero (i.e., uninfested
fruit) to the highest abundance of tephritids per fruit. Frequency distribution graphs were
prepared for both B. carambolae and Anastrepha spp. and the mean and variance of the
distribution were estimated considering the number of sampling units and the frequency of
each unit. To evaluate aggregation level, the k parameter of the negative binomial distribution
was also estimated (Southwood and Henderson 2000). The highest aggregation level occurs
when the value of k tends towards zero. The best estimate of k was also determined by the
method of maximum likelihood (Ludwig and Reynolds 1988). The fit of the negative
binomial distribution was tested by comparing the observed frequencies with the expected
frequencies by the Pearson χ2 test (Crawley 2007). The algorithm was written in the R
statistical programming language based on Crawley (2007). The analyses were carried out
using R software (R Core Team, 2014).
44
Results
Infestation levels and abundance
In Calçoene, a total of 910 puparia was obtained and there was emergence of fruit flies
from 58.8% of them and from the remaining 41.2% no emergence was registered. The species
reared from the collected fruit were Anastrepha fraterculus (Wiedemann) (5, 0.9%),
Anastrepha striata Schiner (397, 74.2%), and B. carambolae (133, 24.9%). Fruit infestation in
this locality ranged from 0.02 to 1.21 puparia/gram of fruit (mean 0.34). In Oiapoque, a total
of 1,090 puparia was obtained and fruit flies emerged from 76.1% of them and there was no
emergence out of the remaining 23.9%. The species reared from the collected fruit were A.
fraterculus (3, 0.4%), A. striata (650, 78.3%), and B. carambolae (177, 21.3%). Fruit
infestation in this locality ranged from 0.02 to 2.94 puparia/gram of fruit (mean 0.41). The
abundance of A. striata was higher than that of A. fraterculus and B. carambolae in both
sampling areas. No parasitoid emergence was observed in either collection site. The
proportion of noninfested fruit was higher in Calçoene, which had a direct impact on the
number of puparia obtained. The pattern of fruit infestation observed in both sites is shown on
Table 1.
Table 1. Proportion of infested fruit
Number of infested fruit
Locality Only by A.
fraterculus
Only by A.
striata
Only by B.
carambolae Coinfested Uninfested
Calçoene 0 (0%) 48 (53.3%) 4 (4.4%) 11 (12.2%) 27 (30%)
Oiapoque 0 (0%) 59 (65.6%) 4 (4.4%) 16 (17.8%) 11 (12.2%)
45
Considering only the coinfested fruit, there was a change in pattern, in which B.
carambolae became the more abundant species accounting for more than 50% of the
individuals in both sampling areas (Table 2). In Calçoene, A. striata and B. carambolae co-
occurred in eight fruit and A. striata and A. fraterculus in three fruit. In Oiapoque, A. striata
and B. carambolae co-occurred in 13 fruit, A. fraterculus and A. striata in one fruit, A.
fraterculus and B. carambolae in one fruit and A. fraterculus, A. striata, and B. carambolae in
one fruit.
Table 2. Abundance of A. fraterculus, A. striata, and B. carambolae in coinfested fruit
Number of
coinfested fruit Puparia A. fraterculus A. striata B. carambolae
Calçoene 11 185 5 (3.7%) 28 (20.7%) 102 (75.6%)
Oiapoque 16 342 3 (1.3%) 85 (35.7%) 150 (63%)
Spatial distribution
The observed distribution frequency of A. fraterculus, A. striata e B. carambolae is
shown in Fig. 1 for both sampling areas. In all cases, the variance was higher than the mean,
which suggests an aggregated distribution pattern described by the negative binomial
distribution.
The values estimated for the aggregation coefficient (k) are close to zero, which also
suggests that the fruit fly community distribution in guava is aggregated in both areas
sampled, despite the difference in magnitude between them, since the population of A. striata
in Oiapoque showed a lower degree of aggregation when compared to the others (Table 3).
46
0 1 2 3
Calçoene
Anastrepha fraterculus
Fre
qu
en
cy
04
08
0
0 1 2 3
Oiapoque
Anastrepha fraterculus
Fre
qu
en
cy
04
08
0
0 3 6 9 13 18 23 28 33
Anastrepha striata
Fre
qu
en
cy
01
02
5
0 3 6 9 13 17 21 25 29 33
Anastrepha striata
Fre
qu
en
cy
05
10
15
0 3 6 9 12 16 20 24 28
Bactrocera carambolae
Fre
qu
en
cy
02
05
0
0 5 11 18 25 32 39 46 53
Bactrocera carambolae
Fre
qu
en
cy
02
050
Fig. 1. Frequency of A. fraterculus, A. striata and B. carambolae in the sampling areas
indicating the distribution of emerging adults (x axis) from the fruits. Numbers on the x axis
determine the class interval, showing data from the total absence of individuals (i.e.,
uninfested fruit) to the highest abundance of tephritids per fruit.
47
Table 3. Frequency distribution of A. fraterculus, A. striata, and B. carambolae in guava
Species/Locality Mean ( Variance ( K* K**
A. fraterculus/Calçoene 0.05 0.12 0.047 0.039
A. striata/Calçoene 4.4 45.07 0.475 0.396
B. caramboale/Calçoene 1.47 23.01 0.101 0.084
A. fraterculus/Oiapoque 0.06 0.12 0.06 0.06
A. striata/Oiapoque 7.2 60.70 0.968 0.852
B. caramboale/Oiapoque 1.94 47.38 0.083 0.071
* initial estimate of K (
**estimated using the method of maximum likelihood ( , where N is the total number
of sampling units and N0 is the number of sampling units with zero individuals.
In both areas, the chi-square values were lower than the critical value in the table
(χ2=0, df=34; χ2=0, df=34 e χ2=0, df=25 in Calçoene and χ2=0, df=3; χ2=0, df=30; χ2=0,
df=53 in Oiapoque for A. fraterculus, A. striata, and B. carambolae, respectively), indicating
that the observed values are significantly explained by the negative binomial distribution,
which suggests an aggregated distribution. The expected and observed values of frequency
distributions are shown in Fig. 2.
48
Fig. 2. Expected and observed frequency distribution of A. fraterculus, A. striata, and B.
carambolae in the sampling areas.
49
Discussion
This is the first study to evaluate the infestation pattern and spatial distribution of B.
carambolae and Anastrepha spp. in areas where there is host overlap. Previous studies carried
out in the state of Amapá revealed that B. carambolae infests fruit commonly used by
Anastrepha species (Lemos et al. 2014).
In this study, we verified that A. striata is the most abundant species in both areas, and
most fruit were infested only by this species (Table 1). In Brazil, A. striata is the most
abundant species in guava only in the Amazon region, where it is commonly reported as
either the only species infesting guavas or the most abundant when other fruit fly species are
also present (cf. Silva et al. 2007a, 2007b, Deus et al. 2009, Pereira et al. 2010, Jesus-Barros
et al. 2012, Marsaro-Júnior et al. 2013).
Anastrepha fraterculus represented less than 1% of the specimens reared. Even though
it is the fruit fly species with the widest geographical distribution in Brazil, its frequency and
distribution are significantly reduced northwards. In the Southern region, this species has been
reported to have a frequency higher than 95% in guava (Nunes et al. 2012, Jahnke et al.
2014). However, for the Northern region, A. fraterculus is a secondary species with marginal
distribution (Malavasi et al., 2000b, Silva and Ronchi-Teles, 2000). In the state of Amapá, A.
fraterculus has eight known hosts, however, it has low frequency and low abundance. The
highest populational density was observed in fruit of Mouriri acutiflora Naudin.
(Melastomataceae), a typical species of the Amazon forest (Deus and Adaime 2013). So far,
there are no studies that explain the low abundance of A. fraterculus and the high abundance
of A. striata in guava in the Northern region, however, it is likely that behavioral aspects
together with environmental factors are responsible for the pattern observed here. Therefore,
50
additional studies are necessary to elucidate this question.
Bactrocera carambolae represented 24.9% and 21.3% of all fruit flies reared from
fruit collected in Calçoene and Oiapoque, respectively, with a higher abundance in coinfested
fruit (Table 2). Several studies have demonstrated that species within the dorsalis complex
have a marked preference for ripe fruit (cf Alyokhin et al. 2000, Cornelius et al. 2000,
Rattanapun et al. 2009, Quilici et al. 2014). Even though B. carambolae belongs to the
dorsalis complex, there are no studies on the influence of the degree of fruit ripeness on
female oviposition decision in this species. Thus, additional studies are necessary to test this
hypothesis.
The high aggregation pattern observed in this study corroborates similar findings in
other tephritids (cf. Dimou et al. 2003, Satarkar et al. 2009, Soemargono et al. 2011, Jahnke et
al. 2014). The evaluation of the spatial distribution of species requires analytical tools that can
estimate characteristic parameters and indicate dispersion patterns, which generally are the
expression of individual behavior as evidenced by the magnitude of the values found (Taylor
1984). Additionally, factors such as the environmental heterogeneity, resource availability,
and presence of natural enemies can influence spatial distribution (Walter 1959, Satarkar et al.
2009).
Anastrepha fraterculus, A. striata, and B. carambolae use guava as a host in their area
of natural distribution. Thus, when there is resource overlap, the response of the native
species to the presence of the potential exotic competitor is paramount for the persistence of
the former. Likewise, the strategy employed by the invading species is crucial for its
establishment in the presence of native species. As postulated by Atkinson and Shorrocks
(1981), the increase in resource division and aggregation of competitors may decrease the
effect of competitive displacement. When it comes to a specific and ephemeral resource, the
51
high degree of aggregation of A. fraterculus, A. striata, and B. carambolae in the fruit
indicates potential for the coexistence of tephritids in guava in the northern region of Brazil.
There are probably other factors involved, including abiotic factors, which can have an
influence upon the spatial distribution and that should be taken into account in future studies.
The results reported herein suggest that A. striata is the most abundant species in both
sampling areas, even though other Tephritidae species are also present. Our results also
indicate that the spatial distribution of Anastrepha fraterculus, A. striata, and B. carambolae
in guava follows a negative binomial distribution, i.e., it is aggregated.
Finally, we consider that basic biology studies are needed for the understanding of the
mechanisms involved in the coexistence of species. Among these sudies, we could include the
influence of coloration and degree of fruit ripeness in the preference and larval development
of B. carambolae, the response of B. carambolae to volatiles of different fruit species, its
distribution pattern in the presence and absence of competitors, and the influence of abiotic
factors in community structuring. Such studies are paramount for the understanding of the
processes driving fruit fly community dynamics on guava in the Amazon region. Moreover,
the data generated will be a valuable tool for the development of management strategies.
Acknowledgments
We thank our colleague at Embrapa Amapá Carlos Alberto Moraes, for support during
the fruit sampling expedition. We would also like to thank Carter Robert Miller for reviewing
an earlier version of the manuscript as well as the anonymous reviewers for their helpful
suggestions. Thanks are also due to the Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e
Tecnológico – CNPq for the PhD Fellowship granted to E. G. Deus. We also thank the
52
Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amapá – FAPEAP for partially funding the
project. W. A. C. Godoy, J. G. Silva, and R. Adaime are fellow researchers of CNPq.
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60
CAPÍTULO 2 – PHYLOGEOGRAPHY OF AN INVASIVE FRUIT FLY SPECIES,
Bactrocera carambolae Drew & Hancock (DIPTERA: TEPHRITIDAE), IN SOUTH
AMERICA
Artigo submetido ao periódico Insect Science (Qualis A2 para Biodiversidade).
O documento segue o formato de submissão do referido periódico.
Data da submissão: 17/08/2016
61
Phylogeography of an invasive fruit fly species, Bactrocera carambolae Drew & Hancock
(Diptera: Tephritidae), in South America
Ezequiel da Glória de Deus1, Ricardo Adaime1,2, Joseane Fernanda Passos3, Alies van Sauers
Muller4, Cristiane Ramos de Jesus-Barros2 and Janisete Gomes Silva3
1Universidade Federal do Amapá, Programa de Pós-Graduação em Biodiversidade Tropical,
Rodovia JK, Km 4, 68902-280 Macapá, Amapá, Brazil
2Embrapa Amapá, Rodovia JK, km 5, nº 2600, 68903-419, Macapá, Amapá, Brazil
3Universidade Estadual de Santa Cruz, Rodovia Jorge Amado, km 16, 45662-900, Ilhéus,
Bahia, Brazil
4Carambola Fruit Fly Program, Agricultural Experiment Station, Ministry of Agriculture,
Animal Husbandry and Fisheries, Paramaribo, Suriname
Short running title: Phylogeography of Bactrocera carambolae.
62
Abstract
The carambola fruit fly, Bactrocera carambolae Drew & Hancock is native to Southeast Asia,
infests about 150 plant species and is considered a quarantine pest insect in the Caribbean
region. Bactrocera carambolae invaded Suriname, French Guyana, and northern Brazil. In
Brazil it was first recorded in 1996 and has been restricted to the states of Amapá and
Roraima under official control. This is the first study to estimate genetic structure and
diversity of South American populations of B. carambolae. A total of 116 individuals from 11
localities in Brazil and seven in Suriname were analyzed. Additional sequences available at
GenBank from Indonesia (Lampung) and Thailand (San Pa Tong and Muang District) were
also used in the analysis. We sequenced a fragment of mitochondrial gene cytochrome
oxidase subunit I. A total of 35 haplotypes were found. Haplotypes from Indonesia were
closest to haplotypes from South America separated by few mutational steps, suggesting that
Indonesia is the likely source for the introduction of B. carambolae in South America. The
Southeast Asian populations appeared as the most ancestral group in the phylogenetic trees.
The high similarity and sharing of several haplotypes among populations within South
America indicate lack of genetic structure. The mismatch distribution and neutrality tests
suggest that South America populations have undergone a rapid growth and expansion
following a founder event. The low genetic diversity and the population expansion evidenced
by the neutrality tests lend support to the hypothesis of a recent introduction of a single
lineage of the carambola fruit fly in South America.
Keywords Brazil, carambola fruit fly, cytochrome oxidase subunit I, genetic diversity,
quarantine pest, Suriname.
63
Introduction
Fruit flies (Diptera: Tephritidae) are known worldwide as important pests of fruit due
to their direct economic impact on fruit production as well as the strict quarantine restrictions
imposed by importing countries (Aluja, 1994). The Tephritidae comprise more than 5,000
species in about 500 genera. In South America, species in the endemic genus Anastrepha
Schiner and the introduced species Ceratitis capitata (Wiedemann) and Bactrocera
carambolae Drew & Hancock can cause considerable damage to both commercial and non-
cultivated fruit species (Zucchi, 2001; Vayssières et al., 2013; Lemos et al., 2014).
Bactrocera Macquart is one of the largest genera within the Tephritidae with more
than 500 described species and is the predominant genus in the Southeast Asia and Pacific
regions (Drew, 2004; Boykin et al., 2014). Some species within this genus are considered
highly invasive due to their polyphagous nature, life history strategy, a strong tendency for
adult dispersal, and the easy transportation of immature stages inside fruit. These traits
together with the globalization of trade and human movement have contributed to their
establishment outside their original range (Nentwig, 2007; Khamis et al., 2012).
The carambola fruit fly, Bactrocera carambolae, is native to Indonesia, Malaysia, and
Thailand (White & Elson-Harris, 1992). It has been suggested that the introduction of this
species into South America most likely happened in the 1970s due to an increase in the
movement of people and goods. Bactrocera carambolae was reported for the first time in
South America in 1975 in Paramaribo, Suriname (van Sauers-Muller, 1991). It was later
detected in the Guyana (1986), French Guiana (1989), and in Brazil (1996). In Brazil B.
carambolae is restricted to the states of Amapá and Roraima under strict official control as it
is an important quarantine pest. In the northern region of Brazil sporadic foci of infestation by
64
B. carambolae were detected in the state of Pará, close to the border with Amapá, which have
been eradicated (Malavasi et al., 2000; Godoy et al., 2011; Brasil 2012; Malavasi et al., 2013;
Brasil 2014; Lemos et al., 2014). In its center of origin, B. carambolae has been reported to
infest 75 species in 26 plant families (Allwood et al., 1999), whereas in Suriname it infests 20
hosts in 9 families (van Sauers-Muller, 2005). Recent studies in Brazil have reported 17 plant
species in 6 families as hosts for this species, corroborating a decrease in host range in
introduced areas compared to where it is native (Lemos et al., 2014; Almeida et al., 2016).
Bactrocera carambolae belongs to the Bactrocera dorsalis complex, which comprises
almost 100 taxa that are morphologically highly similar. This species is among the most
economically important pests worldwide along with Bactrocera dorsalis (Hendel) (Clarke et
al., 2005; Schutze et al., 2015). Bactrocera carambolae is a still valid taxon as opposed to
Bactrocera papayae Drew & Hancock, Bactrocera philippinensis Drew & Hancock, and
Bactrocera invadens Drew, Tsuruta & White. These formerly valid species were
synonymized recently with B. dorsalis based on studies using integrative taxonomy (Schutze
et al., 2014).
Several molecular studies of pest species of Bactrocera have been published in the last
decades due to the high impact and significant threat of these pests to agricultural resources
(Abd-El-Samie & El Fiky, 2011; Wan et al., 2011; Prabhakar et al., 2012; Khamis et al.,
2012; Wu et al., 2012; Boykin et al., 2014; Aketarawong et al., 2015, Schutze et al., 2015).
However, despite its importance as a quarantine species, there is a paucity of studies on B.
carambolae using molecular markers. The only two previous studies using molecular markers
are a multilocus phylogeny of pest species in the Bactrocera dorsalis complex (Boykin et al.,
2014) and a population study of B. carambolae and B. dorsalis populations using
microsatellites (Aketarawong et al., 2015). In the latter study, Aketarawong et al. (2015)
65
analysed populations of B. carambolae from Southeastern Asia (i.e, Indonesia, Malaysia, and
Thailand) and South America (one collection from Suriname). The results revealed that the
Suriname population is genetically distinct from the Southeastern Asia populations and
suggest that West Sumatra and Java are the likely source for the Suriname population. The
authors emphasize that only one population from South America was used in the study, thus
suggesting the analyses of additional populations to better elucidate the population dynamics
of B. carambolae within South America and its likely source.
The mitochondrial gene cytochrome oxidase I (COI) has been useful for phylogenetic
and phylogeographic studies on tephritids such as species of Anastrepha, Bactrocera, and
Ceratitis (Meixner et al., 2002; Smith et al., 2003; Li et al., 2012; Prabhakar et al., 2012;
Ruiz-Arce et al., 2012; Wu et al., 2012; Barr et al., 2014; Ruiz-Arce et al., 2015). As COI
sequences have been employed in several studies on tephritids, abundant data are available for
comparative studies (Smith-Caldas et al., 2001; Wu et al., 2012).
Despite being an important quarantine species in Brazil, no genetic studies on
populations of B. carambolae within the country had been carried out. Therefore, this study
aimed at assessing the genetic diversity of populations of B. carambolae from Brazil and
Suriname and compared these populations to Asian populations using sequences of the
mitochondrial gene cytochrome oxidase I.
Materials and Methods
Sampling
A total of 116 specimens of B. carambolae were either reared from fruit or collected in
McPhail traps in 11 localities in Brazil in the states of Amapá, Pará, and Roraima, as well as
66
in six localities in Suriname in the districts of Coronie, Sarammaca, Brokopondo, and Wanica
(Figure 1 and Table 1). Additional sequences available at GenBank previously published by
Boykin et al. (2014) from Paramaribo (KC446078P, KC446077, KC446076, KC446075,
KC446070, KC446069, KC446068, KC446067, KC446066, KC446065, KC446064
Lampung (KC446150, KC446149, KC446147, KC446146), San Pa Tong (KC446152), and
Muang District (KC446104, KC446100, KC446099, KC446098) were also used in the
analysis (Table 1). Voucher specimens were stored in 100% ethanol at -20 ºC at the
Laboratorio de Entomologia da Embrapa Amapá, Macapá, Amapá, Brazil.
Figure 1 The geographic locations of the 18 collection sites of B. carambolae in South
America. Paramaribo sequences from Boykin et al. (2014).
DNA extraction, PCR amplification and sequencing
67
Genomic DNA was extracted from three legs of each specimen included in this study using
the DNeasy™ Tissue Kit (Qiagen Inc., Valencia, CA) following the manufacturer's
instructions. For the molecular phylogenetic analysis, a fragment of the mitochondrial gene
cytochrome oxidase subunit I gene (COI) was amplified using primers LCO1490 / HCO2198
(Folmer et al., 1994). DNA amplification was carried out in 25 μL volume reactions: 12.7 µL
ultra-pure water, 2.5 µL 10X buffer, 3.0 µlL 25 mM MgCl2, 2.5 µL 100 mMdNTP, 1 µL of
each primer (20 mM), 20 ng of DNA, and 2U of Taq DNA polymerase (Promega). PCR
conditions were as follows: an initial step at 94°C for 3 min followed by 35 cycles
(denaturation at 94°C for 1 min, annealing at 50°C for 1 min, and extension at 72°C for 2
min) and a final extension step at 72°C for 10 min using an Eppendorf® Mastercycler
thermocycler. PCR products were purified using exonuclease I of Escherichia coli (EXOI)
and shrimp alkaline phosphatase (SAP) and sequenced asymmetrically using 3’ BigDye-
labeled dydeoxinucleotide triphosphates run on an ABI 3730 of Life Technologies – Applied
Biosystems at Centro de Estudos do Genoma Humano – Universidade de São Paulo. These
sequence data have been submitted to the GenBank databases under accession number
KX712148-KX712224.
Data analysis
Sequences were edited and aligned using BIOEDIT version 7.0.5.2 (Hall, 1999). All
sequences were translated and the variable and informative sites were verified using Mega 6.0
(Tamura et al., 2013). Haplotype and nucleotide diversity (H and π) and haplotype number
were estimated using DNAsp 5.0 (Librado & Rozas, 2009) (Table 2). The nucleotide
substitution model for the Bayesian analyses was determined using the Akaike information
criterion implemented in the program jModelTest 2.1.3 (Darriba et al., 2012). The best fit
68
substitution model for maximum-likelihood analysis was estimated using MEGA 6. DNA
sequences of Bactrocera musae and Bactrocera tryoni used as outgroups were obtained from
GenBank (accession numbers KC446039 and KC446030). Phylogenetic trees were generated
by Bayesian and Maximum likelihood analyses using MrBayes 3.2.3 (Ronquist &
Huelsenbeck, 2003) and MEGA 6.0 respectively.
Table 1 Information on Bactrocera carambolae specimens used in this study
Country District/State Locality N Coordinates Host Haplotypes Suriname Coronie Jenny 07 56°05’W 05°80’ N Averrhoa carambola H1(1), H22(1),
H23(4), H24(1)
Totness 06 56°33’W 05°87’ N Averrhoa carambola H1(6)
Brokopondo Berg en Dal 06 55°07’W 05°13’ N Averrhoa carambola H1(6)
Wanica Houttuin 07 55°10’W 05°43’N Averrhoa carambola H1(4), H6(3)
Domburg 05 55°04’W 05°41’N Averrhoa carambola H1(2), H6(1), H11(1), H21(1)
Sarammaca Dirkshoop 07 55°47’W 05°77’N Averrhoa carambola H1(3), H23(1), H25(2), H26(1)
Paramaribo* 11 55°10’W 05°48’N H1(7)
Brasil Amapá Ilha de Santana 10 51°10’W 00°03’S Eugenia uniflora H1(7), H11 (1), H16(1), H17(1)
Macapá 11 50°47’W 00°46’N Syzygium malaccense H1(5), H6(4), H7(1), H8(1)
Oiapoque 9 51°49’W 03°49’N Psidium guajava H1(7), H3(2)
Mazagão 05 51º16’W 00º05’S Psidium guajava H1(2), H11(1), H19 (1), H20(1)
Porto Grande 04 51°24’W 00°42’N Psidium guajava H1(3), H18(1)
Ferreira Gomes 08 51º14’W 00º51’N Psidium guajava H1(3), H6(3), H9(1), H10(1)
Laranjal do Jari 03 52°30’W 00°50’S McPhail traps H1(2), H4(1)
Roraima
Uiramutã 09 60°10’W 04°35’N Averrhoa carambola H1(7), H2(1), H3(1)
Pacaraima 10 61°07’W 04°29’N Averrhoa carambola H1(3), H6(2), H11(1), H12(1), H13(1), H14(1), H15(1)
Normandia 04 59°37’W 03°52’N McPhail traps H1(3), H6(1)
Pará Monte Dourado 05 52°34’W 01°31’S McPhail traps H1(4), H5(1)
Indonesia South Sumatra†
Lampung 04 105°56’E 5°40’S H27(1), H28(1), H29(1), H30(1)
Thailand Chiang Mai† San Pa Tong 01 98º53’E 18º37’N H31(1)
Nakhon Si Thammarat†
Muang District 04 99º53’E 8º25’N H32(1), H33(1), H34(1), H35(1)
†Sequences from Boykin et al (2014)
The Bayesian analyses were performed with two simultaneous and independent runs
69
of the Markov Chain Monte Carlo (MCMC) and for 100 million generations with trees
sampled every 10,000 generations. Convergence of the two MCMC independent runs and
burnin were accessed in Tracer 1.6 (Rambaut et al., 2014). The first 20% of the trees were
discarded as burnin. Trees were edited in FigTree v1.4.2 (Rambaut, 2009). To infer the
relationships among haplotypes and their geographic distribution, we used the median-joining
network approach (Bandelt et al., 1999) Network 5.0 (fluxus-engineering.com). The level of
genetic structure among populations was estimated by F-statistics and Analysis of Molecular
Variance (AMOVA) at two and three hierarchical levels (Table 3) using Arlequim 3.3.11
(Excoffier et al., 2005).
The demographic parameters Tajima’s D (Tajima, 1989), Fs’s Fu (Fu, 1997; Ramos-
Onsins & Rozas, 2002), and mismatch distribution were estimated to test for the occurrence
of demographic population expansions for the sampled population using DNAsp 5.0 (Librado
& Rozas, 2009).
Results
The sequences analyzed were 642 pb long. The fragment sequenced contained 48
variable sites, 16 informative sites, and no indels. A total of 35 haplotypes was identified, and
the haplotype and nucleotide diversities for the entire dataset were 0.6607 (± 0.046) and
0.00254 (± 0.00037), respectively. These indices were estimated for each population and
showed moderate values (Hd>0.5 and π >0.005). The population of Pacaraima (RR) showed
the highest value of haplotype diversity (0.911 ± 0.077) with 7 haplotypes (Table 2). The
model of molecular evolution selected for the Bayesian analysis was the HKY+I model, and
that for the Maximum Likelihood analysis was the T92+G model. Both trees showed similar
70
topologies with two larger groups, one comprising populations from South America, Brazil,
and Suriname (PP=0.97) with 26 haplotypes, and another group comprising populations from
Southeast Asia, Thailand and Indonesia (PP=0.99) with nine haplotypes (Figures 2 and 3).
Table 2 Genetic diversity of Bactrocera carambolae populations analyzed in this study.
Population N H Hd (±S.D.) π (±S.D.)
Jenny-CO 07 4 0.7143(0.112) 0.00163(0.00054)
Totness-CO 06 1 - -
Berg en Dal-BK 06 1 - -
Houttuin-WA 07 2 0.571(0.119) 0.00089(0.00019)
Domburg-WA 05 4 0.900(0.161) 0.00187(0.00050)
Dirkshoop-SA 07 4 0.810(0.130) 0.00163(0.00040)
Paramaribo-SU 11 2 0.182(0.144) 0.00028(0.00022)
Ilha de Santana-AP 10 4 0.533(0.180) 0.00093(0.00037)
Macapá-AP 11 4 0.709(0.099) 0.00227(0.00079)
Oiapoque-AP 9 2 0.389(0.164) 0.00061(0.00026)
Mazagão-AP 05 4 0.900(0.161) 0.00654(0.00222)
Porto Grande-AP 04 2 0.500(0.265) 0.00234(0.00124)
Ferreira Gomes-AP 08 4 0.786(0.113) 0.00161(0.00037)
Laranjal do Jari-AP 03 2 0.667(0.314) 0.00104(0.00049)
Uiramutã-RR 09 3 0.417(0.191) 0.00069(0.00034)
Pacaraima-RR 10 7 0.911(0.077) 0.00294(0.00068)
Normandia-RR 04 2 0.500(0.265) 0.00078(0.00041)
Monte Dourado-PA 05 2 0.400(0.237) 0.00187(0.00111)
Lampung-SU 04 4 1.000(0.177) 0.00961(0.00231)
San Pa Tong-CM 01 1 - -
Muang District-NT 04 4 1.000(0.177) 0.00779(0.00170)
Groups
South America 127 26 0.611 (0.050) 0.00164(0.00024)
Asian Southeast 9 9 1.000(0.052) 0.00865(0.00110)
Total 136 35 0,6607 (0,046) 0,00254 (0,00037)
CO=Coronie, BK=Brokopondo, WA=Wanica, SA=Sarammaca, AP=Amapá, RR=Roraima, SU=Sumatra, CM=Chiang Mai, NT=Nakhon Si Thammarat, n = number of individuals, h = number of haplotypes, Hd= haplotype diversity, π = nucleotide diversity
71
Figure 2 Bayesian phylogeny of Bactrocera carambolae haplotypes using the HKY+I model
for the mitochondrial gene COI. DNA sequences of Bactrocera musae and Bactrocera tryoni
used as outgroups were obtained from GenBank (accession numbers KC446039 and
KC446030). Node labels show posterior probabilities.
Haplotypes H29 and H30 from Indonesia were closest to haplotypes from South
America and were separated by only a few mutational steps. This result suggests that
Indonesia is the likely source for the introduction of B. carambolae in South America. The
South American group was divided into two subgroups. The first subgroup (a) comprised
predominantly unique haplotypes H13, H20, H24, and H7 and also haplotype H11 found in
Pacaraima (RR), Ilha de Santana, Mazagão, and Macapá (AP), and also Jenny (SUR). The
72
second subgroup (b) is represented by the unique haplotypes H14, H15, H18, and H8 and also
haplotype H6 shared by the populations of Macapá, Ferreira Gomes (AP), Pacaraima, and
Normandia (RR) and also Wanica (SUR). A total of 16 unique haplotypes was observed for
the Northern region of Brazil and three unique haplotypes for Suriname (Table 1). The
Southeastern Asian populations appeared as the most ancestral group in the phylogenetic
trees. Group 1 comprising Brazil and Suriname showed a lower haplotype diversity and
sequence variation as compared with Group 2, which included Indonesia and Thailand (Table
2).
Population structure
The haplotype network shows the relationships among haplotypes. Each circle representes a
haplotype and circle sizes are proportional to haplotype frequency. Overall, the network is
star-shaped with a widely distributed haplotype of high frequency (H1), which lies centrally
on the network and is connected to several haplotypes (Figure 4). The topology of the
haplotype network was similar to that of the phylogenetic trees and also revealed two groups,
the first with South America populations and the second with Southeast Asia populations. The
high similarity and sharing of several haplotypes among populations within the South
American group A indicated lack of genetic structure. The central haplotype in the network
(H1) was the most abundant in the South American group and was found in all localities
within this group.
The AMOVA and ɸST of populations in this study revealed a lack of genetic structure
among the sampled populations in South America. The AMOVA was performed to test two
hierarchical levels, considering all populations as a single group in which low levels of
73
genetic structure were observed (ɸST = 0.3107 p < 0.001). Most of the genetic variation was
found within populations (85.44%) (Table 3).
Figure 3 Maximum Likelihood tree using the T92 model with 1,000 bootstrap replicates.
Node labels show bootstrap support > 50%.
The AMOVA was then performed to test three hierarchical levels, considering South
America and Southeast Asia in which genetic structure was observed between groups (ɸst =
0.65294 p<0.001). The highest genetic variation was found between groups (65.29%)
indicating differences between populations of Brazil and Southeastern Asia (Table 4).
74
Figure 4 Haplotype network of COI sequences of Bactrocera carambolae. Sampled
haplotypes are indicated by colored circles and small solid red circles represent mutational
steps and small solid black circles represent median vectors that can be an extinct or
unsampled haplotypes. Haplotypes are colored according to their geographic origin. Group 1
– South America with haplotypes from populations from Brazil and Suriname, Group 2 –
Southeast Asia with haplotypes from Indonesia and Thailand.
75
Table 3 Analysis of molecular variance for a single group of B.carambolae populations
Source of variation Variance components Percentage of variation (%) ɸst
Among populations 0.28966 22.43 0.31075
Within populations 0.64247 85.44
*p <0.001.
Table 4 Analysis of molecular variance for two groups of B.carambolae populations. Group 1
– South America and Suriname and Group 2 – Southeast Asia
Source of variation Variance componentes Percentage of variation (%) ɸst
Among populations 2.22336 65.29
Among populations within groups 0.00796 0.42 0.65294
Within populations 0.64247 34.28
*p <0.001
We tested the South American populations for departure from neutrality to evaluate
evidence of population expansion using demographic analyses and mismatch distribution of
these haplotypes. Overall, the neutrality tests were significant for the populations of South
America (p<0.001), Tajima’s D= -2.49844, R2=0.08806, and Fu’s Fs =-39.0339. The
neutrality tests for Southeast Asia populations were not significant, Tajima’s D = - 0.78745,
R2 = 0.1098, and Fu’s Fs = -4.518, indicating that those are stable populations.
The mismatch distribution of B. carambolae haplotypes from South America is
unimodal, which together with the few mutational steps observed among haplotypes in the
pairwise comparisons, indicate demographic populations have undergone a recent bottleneck
followed by rapid growth and expansion (Figure 5).
76
Figure 5 Results of mismatch distributions of the South American populations of Bactrocera
carambolae analyzed in this study. The continuous line represents the expected frequency and
the observed frequency is represented by a dotted line.
Discussion
This is the first molecular genetic study with an extensive sampling of B. carambolae
in South America. We had collections from 11 localities in Brazil in the states of Amapá,
Pará, and Roraima and from six localities in Suriname in the districts of Coronie, Sarammaca,
Brokopondo, and Wanica. The studied populations cover most of the geographical
distribution of B. carambolae in South America. This study also included sequences from
individuals collected in the native range of this species deposited at GenBank, which allows
for the assessment of dispersal patterns and the source of introduced populations of B.
carambolae.
Our results revealed the presence of two distinct groups, one comprising populations
from South America (Brazil and Suriname) and another group comprising populations from
77
Southeast Asia (Thailand and Indonesia), the latter appeared as the most ancestral group in
the phylogenetic trees. The topology of the haplotype network was similar to that of the
phylogenetic trees and also revealed two groups, the first with South America populations and
another with Southeast Asia populations. Brazil and Suriname populations showed a lower
haplotype diversity and sequence variation as compared with populations from Southeast
Asia. The lower genetic variation, the higher similarity, and sharing of several haplotypes
among populations observed in the South American populations is consistent with a pattern of
colonization following introduction from a source population. Since the introduction in South
America is recent, it is likely that the reduction in population size following a genetic
bottleneck associated with a population founding event resulted in the loss of alleles and
consequent reduction of genetic variation. All non-native invasive species introduced by
human-mediated activity have experienced population founding events. Theory predicts that
such founding events often result in the establishment of only a fraction of the genetic
variation present in the original source population (Dlugosch & Parker 2008). According to
Lynch (2007), since genetic drift is stronger in small populations, a reduction of effective
population size can lead to a loss of diversity and shorten the time for the fixation of
mutations. Therefore, ancestral populations generally show higher levels of gene variation
when compared to populations more recently established, which have low diversity and few
haplotypes (Wu et al., 2012). This scenario seems likely once drift and strong selection are
likely to drive losses of genetic variation along the first decades of population establishment
and growth. Once established, larger populations will undergo reduced drift and can become
more interconnected, integrating multiple introductions and showing a rise in genetic
variation relative to native source populations. Evolutionary changes that take place after
introduction may simply reflect regional differences (i.e. local adaptation, drift, and
78
evolutionary history) between the source population and the introduced population (Dlugosch
& Parker 2008). Our results agree with those of Aketarawong et al. (2015) that verified higher
genetic variation in the populations within the native range of B. carambolae in Southeast
Asia than that variation measured in the introduced population in South America (Suriname).
Such a scenario has already been described for another tephritid pest species, the
Mediterranean fruit fly, Ceratitis capitata that is native to the Sub-Saharan Africa and is
currently the most widespread invasive fruit fly worldwide (Gasparich et al., 1997; Bonizzoni
et al.; 2001; Meixner et al., 2002; Silva et al. 2003). A similar pattern of colonization with
genetic drift and local adaptation shaping genetic variation has also been reported for B.
dorsalis, an important pest species native to tropical Asia and which has colonized Hawaii,
Myanmar, Bangladesh, as well as several African countries (Aketarawong et al., 2007;
Schutze et al., 2014).
South American populations showed high similarity and shared several haplotypes,
which indicate lack of genetic structure. The AMOVA and ɸST of populations in this study
also revealed a lack of genetic structure among populations in South America and differences
between populations of Brazil and Southeastern Asia. The Fst values between groups indicate
lack of genetic structure in populations from Brazil and Suriname, which is generally
observed in populations of invasive species in recently colonized areas. Haplotypes H29 and
H30 from Indonesia were closest to haplotypes from South America separated by few
mutational steps, suggesting that Indonesia is the likely source for the introduction of B.
carambolae in South America. Our data corroborate the results of the study of Aketarawong
et al. (2015), which examined populations of B. carambolae from Southeast Asia (i.e,
Indonesia, Malaysia, and Thailand) and South America (i.e. Suriname) using microsattelites.
In that study the authors indicate that Jakarta and Pekanbaru in Indonesia are possible sources
79
for the Paramaribo, Suriname population. Our results also corroborate the phylogenetic
analysis by Boykin et al. (2014), in which the only B. carambolae population from its
invasive range in northern South America emerged as a well supported distinct subclade
“Suriname subclade” within the more diverse clade comprising Southeastern Asia populations
(Indonesia, Thailand, and Malaysia). The Suriname population, together with Asian
populations, formed a monophyletic clade distinct from other species in the B. dorsalis
complex. Bactrocera carambolae invaded South America via Paramaribo, Suriname by 1975
when several specimens were reared from curacao apple (Syzigium samarangense) but
remained unidentified. In 1981 more specimens were reared from the same host and identified
as Dacus dorsalis. In 1986, new specimens reared from guava (Psidium guajava) and
sapodilla (Manilkara zapota) were identified by A. L. Norrbom together with the specimens
from 1975 fruit collections as Dacus dorsalis. Drew and Hancock later examined the
Surinamese specimens and proposed that they should be named Bactrocera carambolae. As a
large part of the Surinamese population is originated from Asian countries such as India,
Indonesia, and China, the accidental introduction probably occurred by trade or tourists from
Indonesia to Suriname (van Sauers-Muller 1991). In 1986, the species was reported in French
Guyana (about 200 km from Paramaribo). In 1993 B. carambolae was found in Orealla,
Guyana (about 220 km from Paramaribo), and in 1996 it was found in Oiapoque, Brazil at the
border with French Guyana (aproximately 500 km from Paramaribo) (Malavasi et al., 2000,
2013; Aketarawong et al., 2015). In Brazil, B. carambolae is restricted to the states of Amapá
and Roraima under strict official control as it is an important quarantine pest for the country.
Sporadic foci of infestation by B. carambolae were detected in the state of Pará, also northern
Brazil and subsequently eradicated (Malavasi et al., 2000; Godoy et al., 2011; Malavasi et al.,
2013; Lemos et al., 2014).
80
The low genetic diversity and population expansion evidenced by the neutrality test,
support a recent introduction of the Carambola fruit fly in South America followed by rapid
growth and expansion. Moreover, the haploype network show that the sampled populations
are closely related since there are few mutational steps. Similar results were reported for other
Bactrocera species (cf. Hu et al., 2008; Abd-El-Samie & El Fiky, 2011; Prabhakar et al.,
2012). Wu et al. (2012) compared populations of B. cucurbitae from China with those from
Southeast Asia and detected a remarkable difference regarding haplotype and nucleotide
diversity. Southeastern Asian populations showed high levels of genetic variation whereas
Chinese samples showed low levels of diversity. Thus, the authors suggested both that the
Southeastern Asian samples can be more similar to the ancestral population and that B.
cucurbitae has been recently introduced in China.
Our results showed genetic similarities among populations of B. carambolae in South
America and that Brazilian populations share haplotypes with Surinamese samples. Within
the introduced range, free human movement and trading can lead to genetic homogeneity via
gene flow as it has been demonstrated for populations within the native range of B.
carambolae (Aketarawong et al. 2015). Thus, a control method (e.g. the sterile insect
technique) established for this pest in one area in South America can be used over the
introduced range. Moreover, our results can be useful for invasion risk assessment and to
establish priorities regarding the control and management of this important pest species.
Acknowledgments
We thank our colleague at Embrapa Amapá Carlos Alberto Moraes, for support during
the fruit sampling expedition. We would also like to thank Carter Robert Miller for reviewing
81
this manuscript. Thanks also to the Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e
Tecnológico – CNPq, for the PhD Fellowship granted to E. G. Deus. J. G. Silva and R.
Adaime are fellow researchers of CNPq. We also thank the Fundação de Amparo à Pesquisa
do Estado do Amapá – FAPEAP for partially funding the project.
Disclosure
We declare that we have no conflicts of interest, including specific financial interests and
relationships and affiliations.
Authors’ contributions
EGD contributed in this paper running the laboratory work, analysis of the data and drafted
the paper, which is part of her doctorate thesis. RA and CRJB supervised the laboratory work
and contributed to critical reading of the manuscript. JFP contributed to DNA extraction, PCR
amplification, analysis of the data and drafted the paper. AVSM contributed in the sampling
and to critical reading of the manuscript. JGS contributed to DNA extraction, PCR
amplification, analysis of the data and drafted the paper. All the authors have read the final
manuscript and approved the submission.
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89
CAPÍTULO 3 – VARIAÇÃO MORFOLÓGICA DA ESPÉCIE INVASORA Bactrocera
carambolae Drew & Hancock (DIPTERA: TEPHRITIDAE) EXPLORANDO
DIFERENTES HOSPEDEIROS NA AMÉRICA DO SUL
Este artigo será submetido ao periódico Bulletin of Entomological Research (Qualis A2 para
Biodiversidade). O documento segue o formato de submissão do referido periódico.
90
Variação morfológica da espécie invasora Bactrocera carambolae Drew &
Hancock (Diptera: Tephritidae) explorando diferentes hospedeiros na
América do Sul
E.G. Deus1, V. Hernández-Ortiz2, A.van Sauers Muller3, C.R. Jesus-Barros4, J.G.
Silva5 e R. Adaime1,4
1Universidade Federal do Amapá, Programa de Pós-Graduação em Biodiversidade Tropical,
Rodovia JK, Km 4, 68902-280 Macapá, Amapá, Brasil
2Instituto de Ecología A.C., Red de Interacciones Multitróficas. Carretera Antigua a Coatepec
351, El Haya, 91070. Xalapa, Veracruz, Mexico.
3Carambola Fruit Fly Program, Agricultural Experiment Station, Ministry of Agriculture,
Animal Husbandry and Fisheries, Paramaribo, Suriname
4Embrapa Amapá, Rodovia JK, km 5, nº 2600, 68903-419, Macapá, Amapá, Brasil
5Universidade Estadual de Santa Cruz, Rodovia Jorge Amado, km 16, 45662-900, Ilhéus,
Bahia, Brasil
Short running title: Variação fenotípica de Bactrocera carambolae
91
Resumo
A mosca-da-carambola, Bactrocera carambolae Drew & Hancock (Diptera:
Tephritidae) é considerada praga de grande importância para o Brasil, visto que restrições
quarentenárias podem impedir o comércio internacional de frutas e hortaliças. Neste trabalho,
nós investigamos se a variação fenotípica interpopulacional de B. carambolae é influenciada
pela seleção de distintos hospedeiros. Análises multivariadas foram utilizadas para avaliar as
medições de 22 variáveis da asa de B. carambolae. Nossos resultados mostraram diferença
estatística na asa de adultos de B. carambolae, criados em diferentes hospedeiros. Contudo tal
diferença foi muito baixa o que sugere uma variação natural na espécie. A importância desses
resultados reside no fato de que os grupos não estão delimitados, i.e., a variação na
morfologia de B. carambolae é compartilhada entre os grupos, uma vez que muitos espécimes
foram classificados indistintamente em vários grupos de hospedeiros, sugerindo a presença de
um único morfotipo na América do Sul. No entanto, estudos adicionais sobre biologia,
ecologia comportamental e genética de populações são necessários para confirmar ou refutar
esses resultados. Adicionalmente, esses achados podem, em conjunto com outras
informações, fornecer subsídios para definição de estratégias mais eficientes de controle.
Palavras-chave: mosca-da-carambola, morfometria, planta hospedeira, praga quarentenária.
92
Introdução
O gênero Bactrocera Macquart (Diptera: Tephritidae) possui mais de 500 espécies
descritas e é, o gênero dominante na região Ásia-Pacífico (Drew, 2004; Boykin et al., 2014).
Algumas espécies deste gênero são consideradas altamente invasoras, pois possuem grande
potencial para se estabelecer fora de sua região de origem (Khamis et al., 2012). Traços
biológicos relacionados com o fitness, e.g., capacidade de superar a resistência ambiental, alta
capacidade competitiva, habilidade para explorar recursos não utilizados por espécies nativas
ou utilizar os recursos de forma mais eficiente, estratégias demográficas que favorecem o
aumento populacional, são os principais fatores que contribuem para o sucesso das invasões
(Nentwig, 2007).
Bactrocera carambolae Drew & Hancock é nativa da Indonésia, Malásia e Tailândia
(White & Elson-Harris 1992). Seu primeiro registro na América foi, em 1975, em
Paramaribo, Suriname (van Sauers-Muller, 1991). Sugere-se que a introdução dessa espécie
na América do Sul ocorreu durante as décadas de 60 e 70 devido ao aumento do trânsito de
pessoas e suprimentos (Malavasi, 2001). Posteriormente, em 1989, foi detectada na Guiana
Francesa e, em 1996, no Brasil, onde está restrita aos estados do Amapá e Roraima, sob
controle oficial e com focos esporádicos em municípios do Pará, na divisa com Amapá
(Godoy et al., 2011; Lemos et al., 2014; Brasil; 2012). Em sua região de origem, o sudeste
asiático, Allwood et al. (1999) reportaram a ocorrência de B. carambolae em 75 espécies
vegetais pertencentes a 26 famílias. van Sauers-Muller (2005) registrou 20 hospedeiros de 10
famílias, no Suriname. No Brasil, até o momento, foram registrados 17 hospedeiros de oito
famílias (Lemos et al., 2014; Almeida et al., 2016).
93
A análise morfométrica tem sido uma técnica útil na detecção de diferenças
morfológicas entre os organismos (Daly, 1985). Em Tephritidae, essa técnica vem sendo
amplamente utilizada para distinguir espécies estreitamente relacionadas, justificar
sinonímias, demonstrar variação morfológica ao longo de um gradiente geográfico, distinguir
morfotipos dentro de um complexo de espécies crípticas, propor a descrição de novas
espécies, avaliar a influência de fatores ambientais no tamanho ou na forma e quantificar a
variação morfológica em populações que utilizam diferentes plantas hospedeiras (cf. Bomfim
et al., 2011; Kitthawee & Rungsri, 2011; Khamis et al., 2012; Schutze et al., 2012a,b;
Bomfim et al., 2014; Dias et al.; 2015; Hernández-Ortiz et al., 2015; Gómez-Cendra et al.,
2016).
Utilizando medidas lineares do acúleo, asa e mesonoto, Hernández-Ortiz et al. (2004,
2012) reconheceram sete morfotipos dentro do complexo Anastrepha fraterculus
(Wiedemann). Posteriormente, Hernández-Ortiz et al. (2015), utilizando morfometria linear e
geométrica, corroboraram a ocorrência desses morfotipos e registraram um novo, presente nas
terras altas do Equador e do Peru. Atualmente, oito morfotipos podem ser distinguidos dentro
desse complexo em toda a região Neotropical.
Schutze et al. (2012a), por meio de análise de variáveis canônicas com base em dados
da forma da asa, discriminaram com um grau elevado de precisão as espécies crípticas
Bactrocera papayae Drew & Hancock, B. carambolae, B. philippinensis Drew & Hancock e
Bactrocera dorsalis s.s. (Hendel). Khamis et al. (2012), usando medidas lineares das nervuras
da asa, comprimento da tíbia e DNA Barcoding, constataram que Bactrocera invadens Drew,
Tsuruta & White está estreitamente relacionada com espécies do complexo B. dorsalis.
Recentemente Schutze et al. (2015) confirmaram que B. invadens e Bactrocera dorsalis s.s.
(Hendel) representam a mesma espécie.
94
Estudos que visam elucidar o papel dos fatores ambientais na variação fenotípica de
populações de moscas-das-frutas ainda são escassos. Entretanto, esses estudos são essenciais,
uma vez que o processo de desenvolvimento é afetado por variáveis ambientais (e.g.,
temperatura, nutrição, fotoperíodo) os métodos morfométricos permitem o reconhecimento de
entidades intraespecíficas que podem, por exemplo, diferir na susceptibilidade aos efeitos do
manejo de pragas (Daly, 1985; Nijhout, 2003). Nesse contexto, é provável que indivíduos
criados em hospedeiros ou faixas de temperatura diferentes apresentem variações fenotípicas
que podem influenciar no sucesso reprodutivo das populações (Kitthawee & Rungsri, 2011;
Gómez-Cendra et al., 2016). Por exemplo, Rhagoletis pomonella Walsh desenvolve-se
naturalmente em espécies vegetais do gênero Crataegus na América do Norte, no entanto,
uma nova população colonizou a maçã (Malus pumila Mill.). Atualmente, essas populações
estão parcialmente isoladas devido a adaptações relacionadas com os hospedeiros (Filchak et
al., 2000).
Este é o primeiro estudo realizado para avaliar diferenças fenotípicas em populações
de B. carambolae que exploram diferentes hospedeiros na América do Sul. Estudos
envolvendo essa espécie na região limitam-se à identificação de plantas hospedeiras (cf.
Lemos et al., 2014). Diante do exposto, e dado ter passado aproximadamente 30 anos desde a
introdução do B. carambolae na América do Sul, nós especulamos que a colonização e
adaptação em diferentes hospedeiros pode resultar em uma incipiente diferenciação
morfológica. Na presente investigação se realizou um estudo morfométrico comparativo das
asas, entre populações naturais de B. carambolae provenientes de diferentes regiões da
América do Sul, com indivíduos criados em cinco hospedeiros distintos, e alguns capturados
em armadilhas tipo McPhail. Foi hipotetizado que a variação fenotípica interpopulacional é
influenciada pela seleção de distintos hospedeiros.
95
Material e Métodos
Coleta do material biológico
Foram realizadas coletas de frutos em 12 localidades no Brasil, correspondendo aos
estados do Amapá, Pará e Roraima, bem como em seis locais no Suriname, em 2013 e 2014
(fig. 1, Tabela 1). Os insetos foram obtidos diretamente dos frutos, exceto nas localidades de
Laranjal do Jari (Amapá), Normandia (Roraima) e Monte Dourado (Pará), os exemplares
foram coletados com armadilhas tipo McPhail, contendo 400 ml de atrativo alimentar à base
de proteína hidrolisada de milho a 5% (BioAnastrepha®). Os frutos foram coletados do solo,
dispostos em frascos de plástico, devidamente identificados e sobre uma fina camada de areia
esterilizada. Os frascos foram examinados a cada três dias, sendo os pupários retirados,
contados e transferidos para frascos contendo uma camada de vermiculita umedecida. Os
recipientes foram dispostos em câmaras climatizadas sob condições controladas de
temperatura (26,5±0,3ºC), umidade relativa do ar (70±5%) e fotofase (12 horas) e observados
diariamente para obtenção dos adultos. Os insetos obtidos foram recolhidos e armazenados
em frascos devidamente etiquetados, contendo etanol absoluto, para posterior identificação.
Morfometria
Baseado em Adsavakulchai et al. (1999) e Khamis et al. (2012), foram selecionadas
22 variáveis morfométricas nas asas para medições (fig. 2). Essas variáveis foram expressas
como distâncias lineares entre dois pontos e cada segmento foi designado por um código
(Tabela 2). A asa direita foi removida com o auxílio de pinça e estilete, desidratadas e
montadas em bálsamo do Canadá. Foram medidas asas de 10 indivíduos machos por
população. As lâminas montadas foram digitalizadas pelo sistema de imagens Motic Image
96
Plus 2.0® acoplado a um microscópio estereoscópico, usando-se o software Motic Images
Advanced 3.2®. As medidas foram feitas em pixel nas imagens digitalizadas utilizando o
software tpsDIG 2.16 (Rohlf, 2010) e posteriormente convertidas para milímetros. Espécimes
voucher dos insetos e lâminas estão depositados na coleção de pesquisa do Laboratório de
Proteção de Plantas da Embrapa Amapá.
Fig. 1. Localização geográfica dos 18 sítios de coleta de B. carambolae na América do Sul.
Análise dos dados
Primeiramente, para explorar a variabilidade natural entre populações, realizou-se uma
análise exploratória de todas as populações separadas por localidade de origem.
Posteriormente, para testar nossa hipótese, as populações foram agrupadas por plantas
hospedeiras. Os grupos definidos foram: Averrhoa carambola L., Eugenia uniflora L.,
Malpighia emarginata Sessé & Moc. ex DC., Psidium guajava L. e Syzygium malaccense (L.)
97
Merr. & L.M. Perry. A média e desvio padrão para todas as variáveis foram calculadas para
cada grupo.
Tabela 1. Lista de amostras examinadas de Bactrocera carambolae na América do Sul.
País Distrito/Estado Localidade N Coordenadas Hospedeiros
Suriname Brokopondo Berg en Dal 10 55°07’W 05°13’N Averrhoa carambola
Coronie Jenny 10 56°05’W 05°80’N Averrhoa carambola
Totness 10 56°33’W 05°87’N Averrhoa carambola
Saramacca Dirkshoop 10 55°47’W 05°77’N Averrhoa carambola
Wanica Houttuin 10 55°10’W 05°43’N Averrhoa carambola
Domburg 10 55°04’W 05°41’N Averrhoa carambola
Brasil Amapá Ferreira Gomes 10 51º14’W 00º51’N Psidium guajava
Ilha de Santana 10 51°10’W 00°03’S Eugenia uniflora
Ilha de Santana 10 51°10’W 00°03’S Psidium guajava
Macapá 10 50°47’W 00°46’N Malpighia emarginata
Macapá 10 50°47’W 00°46’N Psidium guajava
Macapá 10 50°47’W 00°46’N Syzygium malaccense
Mazagão 10 51º16’W 00°05’S Psidium guajava
Oiapoque 10 51°49’W 03°49’N Psidium guajava
Porto Grande 10 51°24’W 00°42’N Psidium guajava
Santana 10 51º15’W 00º01’N Psidium guajava
Laranjal do Jari 10 52°30’W 00°50’S McPhail traps
Pará Monte Dourado 10 52°34’W 01°31’S McPhail traps
Roraima Normandia 10 59°37’W 03°52’N McPhail traps
Pacaraima 10 61°07’W 04°29’N Averrhoa carambola
Uiramutã 10 60°10’W 04°35’N Averrhoa carambola
Uma análise discriminante foi aplicada a todo o conjunto de dados. Medidas de
distância entre as amostras foram obtidas a partir de comparações de grupos de centroides
representadas pelo quadrado da distância de Mahalanobis (MD). Análise de Variável
Canônica (CVA) foi executada para explorar as semelhanças morfológicas entre as
populações de B. carambolae e identificar as variáveis específicas responsáveis pela
segregação dos grupos. O modelo baseado em morfometria linear foi construído pelo método
98
Forward stepwise, que considera a inclusão passo a passo apenas das variáveis significativas.
A partir dos dados, um dendrograma de similaridades morfológicas entre os grupos foi
construído com base na distância de Mahalanobis, computada a partir da CVA, pelo método
Complete Linkage (Hernández-Ortiz et al., 2012). Todas as análises foram executadas no
software Statistica (Statsoft, 2006).
Tabela 2. Código para as medidas utilizadas nas análises morfométricas. Baseado em
Adsavakulchai et al. (1999) e Khamis et al. (2012).
Variáveis Código Descrição
M1 a-b Comprimento da nervura humeral
M2 b-c Distância entre as extremidades distais da nervura humeral e nervura radial (R1)
M3 c-d Distância entre as extremidades distais das nervuras radiais R1 e R2+3
M4 d-e Distância entre as extremidades distais das nervuras radiais R2+3 e R4+5
M5 e-f Distância entre as extremidades distais da nervura radial R4+5 e nervura média (M)
M6 f-g Distância entre as extremidades distais da nervura média (M) e nervura cubital 1
(CuA1)
M7 g-h Distância entre as extremidades distais da nervura cubital 1 (CuA1) e nervura Anal 1
(A1) + nervura cubital 2 (CuA2)
M8 h-i Comprimento da nervura Anal 1 (A1) + nervura cubital 2 (CuA2)
M9 i-j Comprimento da nervura Anal 1 (A1)
M10 j-k Comprimento da porção anterior da nervura Cubital 1 (CuA1)
M11 k-l Comprimento da porção anterior da nervura Cubital 1 (CuA1)
M12 l-m Comprimento da nervura cruzada bm-cu
M13 m-o Comprimento da porção anterior da nervura M
M14 l-q Comprimento da porção média da nervura Cubital 1 (CuA1)
M15 n-o Comprimento nervura cruzada radial-média (r-m)
M16 n-e Comprimento da porção posterior da nervura R4+5
M17 o-p Comprimento da porção média da nervura M
M18 p-f Comprimento da porção posterior da nervura M
M19 p-q Comprimento da nervura cruzada dm-cu
M20 p-g Comprimento da porção posterior da nervura CuA1
M21 t-u Largura da asa
M22 r-s Comprimento da asa
99
Fig. 2. Asa mostrando pontos de leitura para análise morfométrica.
Resultados
A análise de variável canônica, aplicada a 18 populações distribuídas na
América do Sul mostraram diferenças significativas entre elas (Wilks' Lambda = 0.00320; df:
357, 2334; F= 3.5458; p <0.0001). A árvore de similaridade morfológica calculada a partir da
matriz do quadrado da distância de Mahalanobis, sustentou a presença de um grupo e separou
uma única população de Berg en Dal (fig. 3).
Os desvios padrão de 22 variáveis foram consistentemente pequenos, sugerindo que os
dados representam a variação de ocorrência natural nas populações amostradas (Tabela 3). A
análise da função discriminante produziu um modelo incluindo 22 variáveis. O resumo da
análise stepwise mostrou uma variação significativa entre as 21 amostras populacionais
(Wilks' Lambda = 0.24817; df: 90, 911, F = 3.3712; p <0.0001). Contribuições independentes
para predição por cada variável do modelo foram altamente significativas (p <0,05) para as
variáveis M1, M15, M17, M16, M21. Os resultados produziram cinco funções discriminantes,
100
e o teste de Qui-quadrado indicou que apenas os três primeiros eixos (variáveis canônicas)
foram significativos. A primeira variável canônica (CV-1) foi responsável por 36,4% do
poder discriminatório do modelo, a segunda (CV-2) por 31,3% e a terceira (CV-3) por 19,1%.
O scatterplot contrastando os dois primeiros eixos para todas as amostras obtidas de cinco
hospedeiros e de armadilhas McPhail mostrou uma pequena variabilidade interpopulacional,
mas esta não foi significativamente importante para indicar a existência de mais do que um
morfofotipo de B. carambolae nas plantas hospedeiras amostradas na América do Sul (fig. 4).
0 10 20 30 40 50 60 70
Mahalanobis Distance (Complete linkage)
Dirkshoop
Monte Dourado
Laranjal
Domburg
Uiramuta
Pacaraima
Normandia
Ferreira Gomes
Houttuin
Totness
Santana
Porto Grande
Mazagao
Macapá
Ilha de Santana
Oiapoque
Jenny
Berg en Dal
Fig. 3. Análise de agrupamento produzido com o quadrado da distância de Mahalanobis para
uma matriz de 18 populações de B. carambolae na América do Sul. Método de agrupamento
complete linkage.
101
Tabela 3. Média e desvio padrão para 22 variáveis avaliadas em indivíduos de B. carambolae
baseadas 21 populações da América do Sul.
Variáveis A. carambola P. guajava M. emarginata S. malaccense E. uniflora McPhail traps
M1 0.29±0.05 0.30±0.03 0.30±0.02 0.28±0.03 0.31±0.02 0.31±0.02
M2 2.00±0.18 2.01±0.09 2.01±0.11 2.00±0.09 2.12±0.05 2.11±0.10
M3 1.19±0.13 1.21±0.08 1.22±0.06 1.16±0.07 1.22±0.07 1.21±0.09
M4 1.23±0.15 1.23±0.08 1.25±0.08 1.24±0.08 1.32±0.07 1.33±0.08
M5 0.73±0.07 0.73±0.05 0.72±0.03 0.73±0.06 0.77±0.02 0.76±0.04
M6 1.51±0.16 1.50±0.07 1.51±0.06 1.41±0.24 1.57±0.06 1.61±0.07
M7 1.45±0.14 1.47±0.08 1.49±0.07 1.42±0.09 1.51±0.05 1.51±0.08
M8 0.46±0.07 0.45±0.05 0.42±0.03 0.44±0.03 0.45±0.03 0.45±0.03
M9 1.59±0.48 1.57±0.10 1.59±0.07 1.55±0.09 1.63±0.04 1.64±0.08
M10 0.79±0.08 0.79±0.05 0.79±0.03 0.78±0.04 0.83±0.03 0.82±0.04
M11 0.29±0.04 0.29±0.03 0.28±0.03 0.28±0.02 0.29±0.02 0.31±0.02
M12 0.44±0.05 0.43±0.03 0.43±0.02 0.42±0.03 0.43±0.02 0.46±0.03
M13 1.38±0.14 1.39±0.08 1.40±0.07 1.36±0.08 1.43±0.04 1.40±0.19
M14 1.96±0.17 1.95±0.12 1.98±0.07 1.91±0.10 2.03±0.05 2.00±0.10
M15 0.55±0.07 0.55±0.04 0.55±0.03 0.54±0.05 0.56±0.02 0.58±0.04
M16 2.50±0.26 2.52±0.12 2.55±0.09 2.49±0.12 2.65±0.08 2.63±0.12
M17 0.88±0.10 0.87±0.07 0.86±0.04 0.83±0.05 0.91±0.03 0.90±0.06
M18 1.23±0.11 1.25±0.06 1.28±0.04 1.29±0.10 1.31±0.04 1.31±0.06
M19 0.75±0.08 0.75±0.05 0.76±0.04 0.73±0.05 0.77±0.03 0.79±0.05
M20 0.18±0.02 0.20±0.02 0.19±0.02 0.18±0.01 0.20±0.01 0.21±0.02
M21 2.21±0.25 2.23±0.13 2.22±0.10 2.19±0.12 2.28±0.07 2.35±0.11
M22 5.25±0.52 5.26±0.25 5.26±0.20 5.15±0.21 5.49±0.10 5.52±0.24
N 80 70 10 10 10 30
102
-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5
CV1 (36.4%)
-4
-2
0
2
4
6
8C
V2
(3
1.3
%)
A_carambola
P_guajava
E_uniflora
M_emarginata
Sy_malaccense
McPhail_tr
Fig. 4. Análise discriminante aplicada em seis populações da América do Sul, coletadas em
frutos e armadilhas. Os escores fatoriais do Scatterplot para as populações da A. carambola
(8), E. uniflora (1), M. emarginata (1), P. guajava (7), S. malaccense (1) e McPhail traps (3).
Elipses (95% de significância).
A distância de Mahalanobis utilizada para comparar a divergência morfométrica entre
os grupos indica pouca variabilidade entre as amostras. As menores distâncias foram
observadas entres moscas provenientes de P. guajava com as de A. carambola e M.
emarginata (MD = 2,64 e 2,36 respectivamente), enquanto que as maiores distâncias foram
observadas entre as moscas oriundas de armadilhas McPhail com as de E. uniflora e S.
malaccense (MD = 7,77 e 9,89, respectivamente) (Tabela 4).
103
Tabela 4. Matriz de distâncias de Mahalanobis entre os grupos populacionais.
A. carambola P. guajava E. uniflora M. emarginata S. malaccense McPhail traps
A. carambola 0,00
P. guajava 2,64 0,00
E. uniflora 6,73 5,39 0,00
M. emarginata 6,31 2,36 5,17 0,00
S. malaccense 7,33 6,42 6,66 6,43 0,00
McPhail traps 5,02 4,78 7,77 7,38 9,89 0,00
A análise de similaridade morfológica (análise de cluster) implementada para os cinco
grupos separados por planta hospedeiras resultou na formação de um único grupo, sendo A.
carambola o grupo com menor grau de similaridade em relação aos demais hospedeiros (fig.
5). A relação entre classificação individual esperada e observada dentro dos grupos exibiu um
percentual moderado de classificação corretas de acordo com a planta hospedeira. A
percentagem de classificações corretas para todos os indivíduos foi de 61,4%. Espécimes
criados em frutos de E. uniflora e A. carambola apresentaram maior percentual de
classificação correta (80% e 66,3%, respectivamente), enquanto que os espécimes criados em
P. guajava apresentaram menor percentual de classificação correta (48,6%) (Tabela 5).
104
1 2 3 4 5 6 7 8
Mahalanobis distance (complete linkage)
S. malaccense
E. uniflora
M. emarginata
P. guajava
A. carambola
Fig. 5. Análise de agrupamento produzido com o quadrado da distância de Mahalanobis para
uma matriz de cinco espécies vegetais hospedeiras de B. carambolae. Método de
agrupamento complete linkage.
Tabela 5. Matriz de classificação dos indivíduos agrupados por planta hospedeira.
Hospedeiro % correto A. carambola P. guajava M. emarginata S. malaccense E. uniflora MacPhail Traps Esperado
A. carambola 66,3 53 14 1 1 4 7 80
P. guajava 48,6 9 34 14 2 7 4 70
M. emarginata 50,0 1 1 5 0 1 2 10
S. malaccense 50,0 1 2 2 5 0 0 10
E. uniflora 80,0 0 0 0 0 8 2 10
MacPhail Traps 80,0 3 1 1 0 1 24 30
Observado 61,4 67 52 23 8 21 39 210
105
Discussão
As análise exploratórias separando os insetos por localidades indicam uma diferença
significativa entre as populações, contudo, essa diferença deve-se particularmente a
segregação da população de Berg en Dal, composta por insetos menores, se comparada às
demais populações. A distinção entre hospedeiros não pode explicar o tamanho reduzido das
moscas nessa população, como demostrado pelos nossos resultados, deste modo, outros
fatores estão envolvidos nesse processo. Segundo Barbault (1988), o tamanho e a forma que
os organismos apresentam tem significativa relação com restrições ecológicas e pressões
seletivas potenciais, tais como, competição intraespecífica, predação, parasitismo e condições
metabólicas.
Os resultados obtidos, mostraram diferença estatística entre os adultos de B.
carambolae, criados em diferentes hospedeiros, em relação à morfologia da asa. Contudo, tal
diferença foi muito baixa, o que sugere uma variação natural na espécie que não permite
detectar diferenças morfológicas entre os grupos. A importância desses resultados reside no
fato de que os grupos não estão delimitados, i.e., a variação na morfologia de B. carambolae é
compartilhada entre os grupos, uma vez que muitos espécimes foram classificados
indistintamente em vários grupos de hospedeiros, sugerindo a presença de um único
morfotipo na América do Sul.
Schutze et al. (2012a), por meio de morfometria geométrica caracterizaram quatro
espécies do complexo B. dorsalis, incluindo populações de B. carambolae da Ásia e do
Suriname. Os resultados obtidos demostraram claramente que B. carambolae se trata de uma
única espécie, corroborado pelos resultados obtidos em nosso estudo.
106
Abordagens alternativas para a taxonomia clássica baseada em morfologia, como
dados moleculares e ecológicas, também dão suporte á B. carambolae como um único táxon.
Boykin et al. (2014), utilizando uma abordagem multigênica, realizaram um estudo
filogenético com espécies do complexo B. dorsalis e constataram que B. carambolae é um
grupo monofilético. Deus et al. (submetido para publicação), por meio de análises do gene
mitocondrial citocromo oxidase subunidade I (COI) constataram baixa diversidade genética
entre as populações da América do Sul, sugerindo que a colonização provavelmente ocorreu a
partir de uma única população. Estudos de ecologia química tem demostrado um alto grau de
similaridade entre feromônios de espécies do complexo B. dorsalis, contudo B. carambolae
possui um conjunto específico de feromônios que a distingue das demais espécies do
complexo (Fletcher & Kitching, 1995).
Embora não tenham sido observadas diferenças morfométricas nas asas de B.
carambolae, alguns estudos demonstraram que fatores externos (ambientais e/ou
comportamentais) podem exercer grande influência no fenótipo de populações simpátricas.
Kitthawee & Rungsri (2011) analisaram a variação na forma da asa de dois morfotipos do
complexo Bactrocera tau (B. tau A e B. tau C) associadas à espécie vegetal Momordica
cochinchinensis Spreng. (Cucurbitaceae). Os espécimes mensurados de B. tau (morfotipos A
e C) foram reclassificados com 96% e 99% de acurácia, respectivamente. Outra constatação
advinda dos resultados é que a variação intrapopulacional em B. tau C está relacionada à
variação sazonal, ou seja, o padrão alar apresenta variação entre populações de localidades
com temperatura e precipitação distintas. Os autores sugerem que a mudança de temperatura
pode afetar diretamente a fisiologia e o processo de desenvolvimento, ou indiretamente
alterando a quantidade e qualidade dos alimentos no habitat.
107
Um estudo recente, baseado em medidas lineares, realizado por Gómez-Cendra et al.
(2016) com populações de A. fraterculus que exploram hospedeiros simpátricos em Horco
Molle, norte da Argentina, demonstrou que a variação fenotípica é afetada pela escolha do
hospedeiro. Os autores observaram que as populações que utilizam pêssego [Prunus persica
L. (Batsch)] e noz (Juglans australis Griseb.) diferiram entre si. Entretanto, moscas criadas
em goiabas, as quais amadurecem cerca de dois meses depois do pêssego e noz, não
demostraram diferença significativa em comparação com moscas coletadas de nozes, mas
diferem significativamente de moscas provenientes de pêssegos. Os autores sugerem que a
mesma população muda de noz para goiaba ao longo do ano, enquanto que a população que
utiliza pêssego provavelmente utiliza outros hospedeiros alternativos.
Bactrocera carambolae invadiu recentemente a América do Sul, deste modo, é
provável que a efetiva redução do tamanho populacional e consequente perda de diversidade
genética explique a baixa variação genotípica e fenotípica entre as populações (Deus et al.,
submetido). Contudo, a pressão de seleção diferencial do novo ambiente pode desencadear
mudanças que afetem o genótipo e por consequência o fenótipo (Nijhout, 2003). Como
discutido por Gómez-Cendra et al. (2016), a utilização de diferentes hospedeiros demonstra
potencial para desencadear modificações fenotípicas, promovendo o surgimento de barreiras
pré-zigóticas, que afetam a reprodução e, consequentemente, podem causar o isolamento
reprodutivo entre populações. No entanto, estudos adicionais sobre biologia, ecologia
comportamental, genética de populações, considerando uma escala de tempo maior, são
necessários para confirmar ou refutar se a utilização de diferentes hospedeiros por B.
carambolae provoca mudanças genéticas e/ou fenotípicas significativas a ponto de promover
o isolamento reprodutivo. Em conclusão, nossos resultados sustentam que não existem
diferenças em relação à morfologia da asa, entre as populações de B. carambolae que
108
exploram diferentes hospedeiros na América do Sul. Adicionalmente, esses achados podem,
em conjunto com outras informações, fornecer subsídios para definição de estratégias mais
eficientes de controle.
Agradecimentos
Agradecemos ao nosso colega da Embrapa Amapá Carlos Alberto Moraes, pelo apoio
durante a expedição de amostragem de frutos. Também gostaríamos de agradecer ao Conselho
Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq, pela bolsa de doutorado
concedida a E. G. Deus e pela bolsa de produtividade em pesquisa concedida a J. G. Silva e
R. Adaime. Agradecemos também à Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amapá -
FAPEAP pelo financiameto parcial desse trabalho.
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113
CAPÍTULO 4 – DEZ ANOS DE PESQUISAS SOBRE MOSCAS-DAS-FRUTAS
(DIPTERA: TEPHRITIDAE) NO ESTADO DO AMAPÁ: AVANÇOS OBTIDOS E
DESAFIOS FUTUROS
Artigo publicado no periódico Biota Amazônia (Qualis B3 para Biodiversidade).
O documento segue o formato de submissão do referido periódico.
Volume 3(3): 157-168, 2013.
114
Dez anos de pesquisas sobre moscas-das-frutas (Diptera: Tephritidae) no estado do
Amapá: avanços obtidos e desafios futuros
Ten years of research on fruit-flies (Diptera: Tephritidae) in the state of Amapá:
progress made and future challenges
Resumo
As moscas-das-frutas (Diptera: Tephritidae) estão entre as principais pragas da agricultura
mundial, sendo motivo de preocupação especialmente para países tropicais em
desenvolvimento, os quais têm na fruticultura um importante componente de sua balança
comercial. Esta revisão tem por objetivo compilar informações geradas nos últimos 10 anos
sobre moscas-das-frutas no estado do Amapá, com ênfase em distribuição, hospedeiros e
parasitoides. Além disso, visa indicar as prioridades de pesquisa para os próximos anos. No
estado do Amapá, os estudos com moscas-das-frutas e seus inimigos naturais apresentaram,
nos últimos anos, significativo crescimento. Atualmente, além de Bactrocera carambolae,
estão assinaladas para o Estado 34 espécies de Anastrepha. Anastrepha distincta, Anastrepha
coronilli, Anastrepha fraterculus e Anastrepha striata são as espécies mais amplamente
distribuídas. Estão assinaladas para o estado 37 espécies vegetais hospedeiras (pertencentes a 19
famílias botânicas) de moscas-das-frutas. Anastrepha striata é espécie mais polífaga, estando
associada a 25 hospedeiros. Nove espécies de parasitoides específicos de moscas-das-frutas
estão registrados, sendo Doryctobracon areolatus o mais abundante. Apesar do significativo
avanço, novos estudos sobre biologia, genética, ecologia, distribuição e dispersão
populacional, bem como fatores reguladores dos níveis populacionais são necessários, com
vista a desenvolver estratégias de controle menos onerosas com efeitos não nocivos ao
ambiente.
Palavras-chave: Anastrepha, Bactrocera carambolae, parasitoides, Amazônia.
115
Abstract
Fruit flies (Diptera: Tephritidae) are among the major pests of agriculture worldwide and a
concern especially for tropical developing countries, which have fruit in an important
component of its trade balance. This review aims to compile information generated on fruit
flies in the last 10 years in the state of Amapá, with emphasis on distribution, hosts and
parasitoids. It also seeks to indicate priorities for research for years to come. In the state of
Amapá, studies fruit flies and their natural enemies had significant growth in recent years.
Currently, besides the Bactrocera carambolae, are indicated for the State 34 Anastrepha
species. Anastrepha distincta, Anastrepha coronilli, Anastrepha fraterculus and Anastrepha
striata are the most widely distributed species. Are referred to the state 37 species (belonging
to 19 botanical families) of host fruit flies. Anastrepha striata is the most polyphagous
species, being associated with 25 hosts. Nine species of fruit flies parasitoids specific are
registered, Doryctobracon areolatus is the most abundant. Despite significant progress,
further studies on biology, genetics, ecology, distribution and population dispersion, as well
as factors regulating population levels are needed in order to develop control strategies less
costly with no harmful effects to the environment.
Keywords: Anastrepha, Bactrocera carambolae, parasitoids, Amazon.
1. Introdução
As moscas-das-frutas (Diptera: Tephritidae) são consideradas um dos maiores grupos
de insetos fitófagos com importância econômica mundial (ALUJA, 1994). Sua presença
causa, não somente danos diretos aos produtos, como também limitações comerciais, já que
restrições quarentenárias são impostas por países importadores quando não apresentam uma
determinada praga em seu território (MALAVASI, 2000). Ocorrem desde a região temperada
até a tropical, com exceção das áreas árticas e desérticas, onde a vida vegetal é escassa
(ZUCCHI, 2001).
A família Tephritidae é composta por aproximadamente 4.448 espécies agrupadas em
484 gêneros (NORRBON, 2004), dos quais cinco são considerados de expressão econômica:
116
Anastrepha Schiner, Bactrocera Macquart, Ceratitis MacLeay, Rhagoletis Loew, Dacus
Hendel e Toxotrypana Gerstaecker (NORRBOM, 1998).
O gênero Anastrepha, restrito à região Neotropical, é considerado o de maior
importância econômica para as Américas, possuindo até o momento 235 espécies descritas
(NORRBOM et al., 1999; UCHÔA; NICÁCIO, 2010). Deste total, 115 espécies já foram
assinaladas para o Brasil (ZUCCHI, 2008), sendo nove recentemente descritas (URAMOTO;
ZUCCHI, 2010; NORRBOM; UCHÔA, 2011; CANAL et al., 2013). Do ponto de vista
econômico, seis espécies são particularmente importantes para o país: Anastrepha striata
Schiner, Anastrepha obliqua (Macquart), Anastrepha fraterculus (Wiedemann), Anastrepha
grandis (Macquart), Anastrepha pseudoparallela (Loew) e Anastrepha zenildae Zucchi
(ZUCCHI, 2007).
Em relação à Amazônia brasileira, o conhecimento sobre ocorrência de moscas-das-
frutas até o início da década de 1990 era baseado em informações esparsas, restritas à área de
taxonomia (SILVA; RONCHI-TELES, 2000). A primeira citação para Amazônia
referenciando moscas-das-frutas como insetos de importância agrícola foi feita por Safer
(1961). Somente após um levantamento realizado por Silva (1993), baseado em coletas de
frutos, foi possível aglutinar e sistematizar as informações referentes às moscas-das-frutas
nessa região (RONCHI TELES, 2000).
No Estado do Amapá, os estudos com moscas-das-frutas e seus inimigos naturais são
recentes. Na obra de Malavasi e Zucchi (2000), que compilou informações sobre moscas-das-
frutas no Brasil, há um capítulo dedicado à Região Norte do país. Até aquele momento,
apenas três espécies eram registradas no Amapá (Anastrepha coronilli Carrejo & González, A.
striata e Bactrocera carambolae Drew & Hancock) e não havia informações sobre
distribuição, hospedeiros e inimigos naturais.
Especificamente nos últimos anos os estudos com moscas-das-frutas aumentaram
significativamente, baseados, especialmente, em amostragem de frutos potencialmente
hospedeiros, motivados sobretudo pela detecção da espécie exótica B. carambolae, única
espécie do gênero introduzida no continente americano. Trata-se de uma praga de extrema
relevância para o país, visto que sua simples presença em áreas de produção pode levar a
perda de importantes mercados importadores (MALAVASI, 2001), ocasionando prejuízos
potenciais da ordem de US$ 30,7 milhões no primeiro ano de introdução e de cerca de US$
92,4 milhões a partir do terceiro ano de infestação (SILVA et al., 1997). Atualmente há um
117
Programa de Erradicação da Mosca-da-Carambola, coordenado pelo Ministério da
Agricultura Pecuária e Abastecimento (MAPA), que tem como objetivo monitoramento e
controle da referida espécie.
Nos últimos 10 anos, 32 novos registros de Anastrepha foram feitos, aumentando de
três para 35 a lista de espécies de moscas-das-frutas no Amapá (ZUCCHI, 2008; NORRBOM;
UCHÔA, 2011; SILVA et al., 2011a). Esta revisão tem por objetivo compilar informações
geradas nos últimos 10 anos sobre moscas-das-frutas no estado do Amapá, com ênfase em
distribuição, hospedeiros e parasitoides. Além disso, com base na experiência acumulada
pelos pesquisadores do Amapá, visa indicar as prioridades de pesquisa para os próximos anos.
2. Riqueza de espécies e distribuição
A partir do início deste século, intensificaram-se os levantamentos de moscas-das-
frutas e seus hospedeiros no estado do Amapá. Além da mosca-da-carambola, 34 espécies de
Anastrepha estão assinaladas para o Estado (ZUCCHI, 2008). Anastrepha distincta Greene,
A. coronilli, A. fraterculus e A. striata são as espécies mais amplamente distribuídas. O
município de Oiapoque apresenta maior riqueza de espécies (19 espécies). Apenas duas
espécies estão assinaladas para o município de Amapá, sendo o município com menor riqueza
(Tabela 1).
A alta riqueza de espécies no município de Oiapoque deve-se principalmente ao fato
de que grande parte dos levantamentos foram realizados utilizando armadilhas tipo McPhail,
contendo atrativo alimentar (SILVA et al. 2011b). Embora este método de amostragem seja
fundamental para amostrar a riqueza de moscas-das-frutas em determinado local, não
fornecem informações sobre plantas hospedeiras. Por isso, estudos populacionais baseados em
amostragem de frutos devem ser intensificados, especialmente em áreas nativas, pois o
conhecimento das espécies de importância econômica em determinada área só pode ser obtido
com base em levantamentos intensivos diretamente dos frutos hospedeiros (ZUCCHI, 2000a;
ZUCCHI, 2007). Além disso, esses estudos podem elucidar a presença dos principais
inimigos naturais desse grupo de insetos. Outro fator importante, que deve ser considerado, é
a variedade de espécies vegetais hospedeiras de moscas-das-frutas presentes nas áreas de
estudo, pois a presença dessas espécies pode exercer influência direta na riqueza, abundância
e distribuição dos tefritídeos.
118
Tabela 1. Distribuição de espécie de moscas-das-frutas no estado do Amapá.
Municípios
Espécies AM CA CT FG IT LJ MC MZ OI PB PG PR SN ST TA VJ
Anastrepha amita Zucchi, 1979 x
Anastrepha anomala Stone, 1942 x x
Anastrepha antunesi Lima, 1938 x x x x x x x x
Anastrepha atrigona Hendel, 1914 x x x x
Anastrepha bahiensis Lima, 1937 x
Anastrepha binodosa Stone, 1942 x
Anastrepha coronilli Carrejo & González, 1993 x x x x x x x x x x x x x x
Anastrepha dissimilis Stone, 1942 x
Anastrepha distincta Greene, 1934 x x x x x x x x x x x x x x x
Anastrepha duckei Lima, 1934 x
Anastrepha flavipennis Greene, 1934 x
Anastrepha fraterculus (Wiedemann, 1830) x x x x x x x x x x x x x
Anastrepha furcata Lima, 1934 x
Anastrepha hastata Stone, 1942 x
Anastrepha leptozona Hendel, 1914 x x x x
Anastrepha limae Stone, 1942 x
Anastrepha minensis Lima, 1937 x
Anastrepha mixta Zucchi, 1979 x
Anastrepha obliqua (Macquart, 1835) x x x x x x x x x x x
Anastrepha oiapoquensis Norrbom & Uchôa, 2011 x
Anastrepha parishi Stone, 1942 x x x
Anastrepha pickeli Lima, 1934 x x
Anastrepha pseudanomala Norrbom, 2002 x
Anastrepha pseudoparallela (Loew, 1873) x
Anastrepha rafaeli Norrbom & Korytkowski, 2009 x
Anastrepha serpentina (Wiedemann, 1830) x x x x x
Anastrepha shannoni Stone, 1942 x
Anastrepha siculigera Norrbom & Uchôa, 2011 x
Anastrepha sodalis Stone, 1942 x
Anastrepha sororcula Zucchi, 1979 x x x x x x
Anastrepha striata Schiner, 1868 x x x x x x x x x x x x x x x
Anastrepha submunda Lima, 1937 x
Anastrepha turpiniae Stone, 1942 x x x
Anastrepha zenildae Zucchi, 1979 x x x x x x x
Bactrocera carambolae Drew & Hancock, 1994 x x x x
Fonte: Zucchi (2008), Zucchi et al. (2011a), Trindade & Uchoa-Fernandes (2011), Silva et al. (2011a), Jesus-Barros et al. (2012).
AM: Amapá, CA: Calçoene, CT: Cutias, FG: Ferreira Gomes, IT: Itaubal, LJ: Laranjal do Jari, MC: Macapá, MZ: Mazagão, OI: Oiapoque, PB: Pedra Branca, PG: Porto Grande, PR:
Pracuúba, SN: Serra do Navio, ST: Santana, TA: Tartarugalzinho, VJ: Vitória do Jari
Nesse sentido, Townsend et al. (2006) enfatizam que se uma produtividade mais alta
estiver correlacionada com um espectro mais amplo de recursos disponíveis, é provável que
isso acarrete em um aumento na riqueza específica. Contudo, um ambiente mais produtivo
pode ter uma taxa mais alta de suprimento de recursos, mas não uma variedade maior de
recursos. Essa situação pode levar a um aumento no número de indivíduos por espécie, ao
invés de um aumento do número de espécie. Sendo assim, uma comunidade conterá mais
espécies quanto maior for a variedade de recursos.
As espécies polífagas possuem distribuição geográfica mais ampla do que as espécies
consideradas especialistas, ocorrendo em muitos casos sobreposição de nicho e muitas
espécies podem utilizar o mesmo hospedeiro (MALAVASI; MORGANTE, 1980). Portanto,
119
levantamento de moscas-das-frutas devem ser baseados tanto no uso de armadilhas quanto em
amostragem de plantas hospedeiras, obtendo assim, melhor entendimento dos mecanismos
ecológicos que influenciam na riqueza e distribuição de espécies de moscas-das-frutas
(SANCHES, 2008).
3. Plantas hospedeiras
O Estado do Amapá, assim como outros estados da Amazônia, possui uma flora rica,
ainda pobremente estudada, capaz de hospedar espécies de moscas-das-frutas. Atualmente estão
assinaladas para o estado 37 espécies vegetais hospedeiras de moscas-das-frutas, pertencentes a
19 famílias botânicas (Tabela 2). A família Myrtaceae possui o maior número de hospedeiros
conhecidos (cinco), estando associadas a estes 10 espécies de Tephritidae. Fabaceae possui
quatro hospedeiros, Apocynaceae, Melastomataceae e Anacardiaceae, possuem três hospedeiros
cada, sendo a maioria silvestre. As demais famílias são representadas por um ou dois
hospedeiros. Anacardiaceae possui a segunda maior riqueza em espécies de moscas-das-frutas,
além de abrigar espécies de importância econômica (Tabela 2).
Tabela 2. Espécies de moscas-das-frutas e hospedeiros no Estado do Amapá.
Moscas-das-frutas
Hospedeiros Referências
Famílias Espécies
Anastrepha anomala Apocynaceae Parahancornia amapa (Huber) Ducke (amapá) Jesus et al. (2008b), Silva et al. (2011a)
Anastrepha antunesi Anacardiaceae Spondias mombin L. (taperebá) Silva e Silva (2007), Silva et al. (2007a),
Deus et al. (2009), Silva et al. (2011a,c),
Jesus-Barros et al. (2012)
Melastomataceae Bellucia imperialis Saldanha & Cogn. (goiaba-de-anta) Jesus-Barros et al. (2012)
Myrtaceae Psidium guajava L. (goiaba) Creão (2003), Silva et al. (2011a)
Anastrepha atrigona Apocynaceae Geissospermum argenteum Woodson (quina) Deus et al. (2009), Silva et al. (2011c)
Anastrepha bahiensis Moraceae Brosimum potabile Ducke (ata silvestre) Silva et al. (2011a)
Anastrepha coronilli Melastomataceae Bellucia grossularioides (L.) Triana (goiaba-de-anta)
Silva e Ronchi-Teles (2000), Deus et al.
(2009), Silva et al. (2011c), Jesus-Barros
et al. (2012)
Bellucia imperialis (goiaba-de-anta) Silva et al. (2011a)
Myrtaceae Psidium guajava (goiaba) Jesus-Barros et al. (2012)
Anastrepha distincta Fabaceae Inga edulis Mart. (ingá-cipó) Silva et al. (2007a), Deus et al. (2009),
Silva et al. (2011a,c), Jesus-Barros et al.
(2012)
Inga fagifolia (L.) Willd. ex Benth Jesus-Barros et al. (2012)
Inga laurina (Sw.) Willd. Deus et al. (no prelo)
Inga velutina Willd. (ingá-peludo) Deus et al. (2009), Silva et al. (2011a)
Myrtaceae Psidium guajava (goiaba) Creão (2003), Deus et al. (2009), Silva et
al. (2011a), Jesus-Barros et al. (2012)
120
Oxalidaceae Averrhoa carambola L. (carambola) Jesus-Barros et al. (2012)
Anastrepha fraterculus Anacardiaceae Anacardium occidentale L. (caju) Jesus-Barros et al. (2012)
Spondias mombin (taperebá) Silva et al. (2011a)
Chrysobalanaceae Chrysobalanus icaco L. (ajuru) Deus et al. (no prelo)
Fabaceae Inga edulis (ingá-cipó) Deus et al. (2009)
Malpighiaceae Byrsonima crassifolia (L.) Kunth (muruci) Silva et al. (2011a)
Melastomataceae Mouriri acutiflora Naudin (camutim) Silva et al. (2011a), Jesus-Barros et al.
(2012)
Myrtaceae Psidium guajava (goiaba) Silva e Silva (2007), Deus et al. (2009),
Silva et al. (2011a), Jesus-Barros et al.
(2012)
Simaroubaceae Simaba guianensis Aubl. Deus et al. (no prelo)
Anastrepha hastata Hippocrateaceae Cheiloclinium cognatum (Miers) A.C. Sm. (bacupari-da-
mata)
Jesus et al. (2008b)
Anastrepha leptozona Myrtaceae Psidium guajava (goiaba) Creão (2003)
Sapotaceae Pouteria caimito Radlk. (abiu) Silva et al. (2007b), Silva et al. (2011a)
Anastrepha obliqua Anacardiaceae Spondias mombin (taperebá) Deus et al. (2009), Silva et al. (2007a),
Silva e Silva (2007), Silva et al. (2007b),
Silva et al. (2011a), Jesus-Barros et al.
(2012)
Spondias purpurea L. Jesus-Barros et al. (2012)
Malpighiaceae Byrsonima crassifolia (muruci) Silva et al. (2011a)
Myrtaceae Psidium guajava (goiaba) Silva e Silva (2007), Silva et al. (2011a)
Anastrepha parishi Arecaceae Oenocarpus bacaba Mart. (bacaba) Jesus et al. (2008a), Silva et al. (2011a)
Melastomataceae Bellucia imperialis (goiaba-de-anta) Jesus-Barros et al. (2012)
Myrtaceae Psidium guajava (goiaba) Jesus-Barros et al. (2012)
Anastrepha pickeli Euphorbiaceae Manihot sp. Jesus-Barros et al. (2012)
Anastrepha
pseudanomala
Apocynaceae Couma utilis (Mart.) Muell. Arg.(sorva) Jesus et al. (2010)
Manilkara huberi (Ducke) Chevalier (maçaranduba) Deus et al. (2009), Silva et al. (2011a)
Anastrepha serpentina Sapotaceae Pouteria caimito (abiu) Creão (2003), Silva et al. (2007b), Silva
et al. (2011a)
Anastrepha sororcula Anacardiaceae Spondias mombin (taperebá) Deus et al. (2009), Silva et al. (2011a)
Melastomataceae Bellucia grossularioides (goiaba-de-anta) Jesus-Barros et al. (2012)
Mouriri acutiflora (camutim) Jesus-Barros et al. (2012)
Myrtaceae Psidium guajava (goiaba) Silva et al. (2011a)
Anastrepha striata Anacardiaceae Anacardium occidentale (caju) Silva et al. (2011a)
Spondias mombin L. (taperebá) Creão (2003), Deus et al. (2009), Silva et
al. (2007a), Silva et al. (2011a), Jesus-
Barros et al. (2012)
Annonaceae Rollinia mucosa (Jacq.) Baill (biribá) Silva et al. (2011a)
Apocynaceae Couma utilis (sorva) Silva et al. (2011a), Jesus-Barros et al.
(2012)
Parahancornia amapa (amapá) Silva et al. (2011a)
Arecaceae Attalea excelsa Mart. ex. Spreng (urucuri) Silva et al. (2011a)
Oenocarpus bacaba (bacaba) Silva et al. (2011a), Jesus-Barros et al.
(2012)
Caryocaraceae Caryocar glabrum (Aublet) Pers. (piquiarana) Silva et al. (2011a)
Chrysobalanaceae Chrysobalanus icaco (ajuru) Silva et al. (2011a)
Fabaceae Inga edulis (ingá-cipó) Creão (2003), Deus et al. (2009), Silva et
al. (2011a), Jesus-Barros et al. (2012)
Inga velutina (ingá-peludo) Deus et al. (2009)
Lauraceae Persea americana Mill (abacate) Silva et al. (2011a)
121
Malpighiaceae Byrsonima crassifolia (muruci) Silva et al. (2011a), Jesus-Barros et al.
(2012)
Melastomataceae Bellucia grossularioides (goiaba-de-anta) Silva et al. (2011a), Jesus-Barros et al.
(2012)
Bellucia imperialis (goiaba-de-anta) Jesus-Barros et al. (2012)
Moraceae Artocarpus heterophyllus Lam. (jaca) Silva et al. (2011a)
Myrtaceae Eugenia luschnathiana Klotzsch ex O. Berg. (pitomba) Jesus-Barros et al. (2012)
Eugenia stipitata Mc Vaugh (araçá-boi) Silva et al. (2011a)
Psidium acutangulum D.C (araçá-pêra) Creão (2003)
Psidium guajava (goiaba) Creão (2003), Silva et al. (2007a,b),
Silva e Silva (2007), Deus et al. (2009),
Silva et al. (2011a), Jesus-Barros et al.
(2012)
Psidium guineense Sw. (goiba-aracá) Silva et al. (2011a), Jesus-Barros et al.
(2012)
Oxalidaceae Averrhoa carambola (carambola) Silva et al. (2011a), Jesus-Barros et al.
(2012)
Passifloraceae Passiflora edulis Sims (maracujá) Silva et al. (2011a)
Rutaceae Citrus sinensis (L.) Osbeck. (laranja) Silva et al. (2011a)
Sapotaceae Pouteria caimito (abiu) Silva et al. (2011a)
Anastrepha turpiniae Anacardiaceae Spondias mombin (taperebá) Creão (2003), Silva e Silva (2007), Silva
et al. (2011a)
Myrtaceae Psidium guajava (goiaba) Creão (2003), Silva e Silva, (2007),
Deus et al. (2009)
Anastrepha zenildae Melastomataceae Mouriri acutiflora (camutim) Silva et al. (2011a)
Myrtaceae Psidium guajava (goiaba) Deus et al. (2009), Silva et al. (2011a),
Jesus-Barros et al. (2012)
Anacardiaceae Spondias mombin (taperebá) Silva et al. (2011a)
Annonaceae Rollinia mucosa (biribá) Silva et al. (2004)
Bactrocera carambolae Malpighiaceae Malpighia emarginata Sessé & Moc. ex DC. (acerola) Silva et al. (2011a)
Myrtaceae Psidium guajava (goiaba) Silva et al. (2004)
Oxalidaceae Averrhoa carambola (carambola) Creão (2003), Silva et al. (2004)
Sapotaceae Pouteria caimito (abiu) Silva et al. (2011a)
A espécie de Tephritidae mais polífaga é A. striata, por estar associada a 25 hospedeiros,
de 16 famílias botânicas. Contudo, possui acentuada preferência por espécies da família
Myrtaceae, sendo a goiaba (Psidium guajava) seu principal hospedeiro (SILVA et al. 2011a;
JESUS-BARROS et al. 2012).
Anastrepha fraterculus é a segunda espécie mais polífaga, com oito hospedeiros
conhecidos, porém é pouco abundante. A maior densidade populacional foi observada em frutos
de camutim (Mouriri acutiflora). Anastrepha distincta e A. obliqua causam severos danos em
frutos de espécies de Fabaceae e Anacardiacae, como preferência por ingá-cipó (Inga edulis) e
taperebá (Spondias mombin), respectivamente. Juntamente com A. striata, elas são consideradas
as três espécies de maior expressão econômica para o Estado. Bactrocera carambolae, espécie
de importância econômica e quarentenária para o Brasil, possui até o presente momento seis
122
hospedeiros conhecidos (SILVA et al. 2011a). Os demais tefritídeos estão associados a espécies
vegetais peculiares da flora amazônica e, aparentemente, apresentam especificidade de
hospedeiro ou ocorrem conjuntamente com outros tefritídeos em uma mesma espécie vegetal,
mas em baixa densidade (Tabela 2).
O conhecimento da diversidade de plantas silvestres hospedeiras de tefritídeos em uma
região é de fundamental importância do ponto de vista prático para a implementação do
manejo integrado das espécies-praga, pois as populações de moscas-das-frutas aumentam nas
espécies silvestres antes de invadirem os pomares comerciais (ALUJA, 1999). Portanto, os
estudos das populações dessas moscas em áreas nativas ou adjacentes aos pomares comerciais
devem ser incentivados. Os registros de distribuição geográfica e plantas hospedeiras em uma
área precisam ser catalogados, tornando-se, assim, uma referência básica para os técnicos
envolvidos com atividades quarentenárias (ZUCCHI, 2000b).
Embora os tefritídeos sejam estudados extensivamente nos trópicos, tais estudos estão
focados nas espécies consideradas pragas em áreas agrícolas, mas em áreas florestais com
vegetação nativa foram pouco pesquisados. Recentemente, estudos relativos às suas plantas
hospedeiras em reservas florestais tem sido intensificados e muitas informações importantes
para se compreender melhor os padrões do uso de plantas hospedeiras e os processos
ecológicos e evolutivos deste grupo de insetos, têm sido obtidas (URAMOTO, 2007;
NOVOTNY et al., 2005).
Nos últimos anos foram realizados diversos levantamentos baseados em amostragem
de fruto no estado do Amapá. Foram coletados 2.098,65 kg de frutos, contemplando apenas os
trabalhos publicados (Tabela 3). Entretanto, novos levantamentos devem ser realizados, visto
que, uma única espécie vegetal representa 50% da massa total dos frutos. Tais levantamentos
devem priorizar ambientes com vegetação nativa, pois poucas espécies vegetais foram
amostradas nestes locais.
Tabela 3. Esforço de coleta por espécie vegetal no Estado do Amapá.
Espécie vegetal Massa (kg) Espécies de tefritídeos associadas Referência Anacardium occidentale 33,25
A. fraterculus, A. striata Silva et al. (2011a), Jesus-Barros et al. (2012)
Artocarpus heterophyllus 22,86 A. striata Silva et al. (2011a) Attalea excels 8,5 A. striata Jesus et al. (2008c) Averrhoa carambola 250,96
A. striata; B. carambolae
Aguilar e Santos (2007), Silva et al. (2011a), Jesus-Barros et al. (2012)
Bellucia grossularioides 41,86 A. coronilli; A. sororcula; A. striata
Silva e Ronchi-Teles (2000), Deus et al. (2009), Silva et al. (2011c), Jesus-Barros et al. (2012)
123
Bellucia imperialis 35,92 A. antunesi; A. coronilli; A. parishi; A. striata
Silva et al. (2011a), Jesus-Barros et al. (2012)
Brosimum potabile 0,305 A. bahiensis Silva et al. (2011a) Byrsonima crassifolia 22,19
A. fraterculus; A. obliqua; A. striata Pereira et al. (2008), Silva et al. (2011a), Jesus-Barros et al. (2012)
Cheiloclinium cognatum 1,51 A. hastata Jesus et al. (2008b) Chrysobalanus icaco 1,79
A. fraterculus; A. striata Silva et al. (2011a), Deus et al. (no prelo)
Citrus sinensis 8,74 A. striata Silva et al. (2011a) Couma utilis 5,88
A. pseudanomala; A. striata
Jesus et al. (2010), Silva et al. (2011a), Jesus-Barros et al. (2012)
Eugenia luschnathiana 0,44 A. striata Jesus-Barros et al. (2012) Eugenia stipitata 1,50 A. striata Silva et al. (2011a) Geissospermum argenteum 9,68
A. atrigona Deus et al. (2009), Silva et al. (2011b)
Inga edulis 151,09
A. distincta; A. striata
Creão (2003), Silva et al. (2007a), Deus et al. (2009), Silva et al. (2011a,c), Jesus-Barros et al. (2012)
Inga fagifolia 6,02 A. distincta Jesus-Barros et al. (2012) Inga laurina 0,16 A. distincta Deus et al. (no prelo) Inga velutina 3,77
A. distincta; A. striata Deus et al. (2009), Silva et al. (2011a)
Malpighia emarginata 18,86 B. carambolae Silva et al. (2011a) Manihot sp. 0,23 A. pickeli Jesus-Barros et al. (2012) Manilkara huberi 9,44
A. serpentina Deus et al. (2009), Silva et al. (2011a)
Mouriri acutiflora 1,42 A. fraterculus; A. sororcula; A. zenildae
Silva et al. (2011a), Jesus-Barros et al. (2012)
Oenocarpus bacaba 26,69 A. parishi; A. striata
Jesus et al. (2008a), Silva et al. (2011a)
Parahancornia amapa 0,82 A. anomala; A. strita
Jesus et al. (2008b), Silva et al. (2011a)
Passiflora edulis 10,68 A. striata Silva et al. (2011a) Persea americana 3,57 A. striata Silva et al. (2011a) Pouteria caimito 22,50 A leptozona; A. serpentina; A.
striata; B. carambolae Creão (2003), Silva et al. (2007b), Silva et al. (2011a)
Continuação da tabela 3. Psidium guajava 1.067,04
A. antunesi; A. distincta; A.
fraterculus; A. leptozona; A. obliqua, A. sororcula; A. striata; A.
tupiniae; A. zenildae; B. carambolae
Creão (2003), Silva e Silva (2007), Silva et al. (2007a), Barros-Neto et al. (2008), Deus et al. (2009), Silva et al. (2011a,c), Jesus-Barros et al. (2012)
Psidium guineense 2,96 A. striata
Silva et al. (2011a), Jesus-Barros et al. (2012)
Rollinia mucosa 11,44 A. striata; B. carambolae
Silva et al. (2004), Silva et al. (2011a)
Simaba guianensis 0,254 A. fraterculus Deus et al. (no prelo) Spondias mombin 315,01
A. antunesi; A. fraterculus; A. obliqua; A. sororcula; A. striata; A.
tupiniae; B. carambolae
Creão (2003), Aguilar e Santos (2007), Silva e Silva (2007), Silva et al. (2007a), Lemos et al. (2008), Deus et al. (2009), Silva et al. (2011a,c), Jesus-Barros et al.(2012)
Spondias purpurea 1,31 A. obliqua Jesus-Barros et al.(2012) Total 2.098,65
4. Inimigos naturais
Os primeiros estudos realizados no estado do Amapá para conhecer a diversidade de
parasitoides nativos de moscas-das-frutas foram feitos por Carvalho (2003), no município de
Oiapoque. Quatro espécies de Braconidae [Doryctobracon areolatus (Szépligeti), Asobara
124
anastrephae (Muesebeck), Utetes anastrephae (Viereck) e Opius bellus Gahan] e uma de
Figitidae [Aganaspis pelleranoi (Brèthes)], foram registradas.
Posteriormente, vários estudos foram conduzidos em diversos municípios e novas
espécies foram registradas. Doryctobracon areolatus e Opius bellus são as espécies com
maior potencial para atuar na regulação populacional de moscas-das-frutas nas condições do
Estado, devido sua relativa abundância. Contudo, D. areolatus é a espécie predominante,
representado mais de 50% dos indivíduos em diferentes estudos conduzidos no Amapá
(SILVA et al. 2007a,b). Além disso, está associado a seis espécies de moscas-das-frutas em
hospedeiros silvestres e cultivados (Tabela 4). As demais espécies de parasitoides, são
consideradas frequentes, mas geralmente ocorrem poucos indivíduos.
Recentemente, Doryctobracon crawfordi (Viereck) foi registrado no Amapá, tratando-
se do primeiro registro desta espécie no Brasil (ZUCCHI et al., 2011b). Além disso, foram
coletados exemplares de duas espécies novas de Doryctobracon, que podem ser distinguidas
pelo estigma amarelado (Doryctobracon sp. 1) ou escurecido (Doryctobracon sp. 2). Essas
espécies diferem entre si e de D. areolatus, com base nos estudos morfométricos e
moleculares, mas ainda não foram formalmente descritas (MARINHO et al., 2011).
Atualmente nove espécies de parasitoides específicos de moscas-das-frutas estão assinaladas
para o estado do Amapá. Foi registrado, também, o pteromalídeo Spalangia simplex,
parasitoide não específico de moscas-das-frutas (Tabela 4).
125
Tabela 4. Espécies de parasitoides de moscas-das-frutas no Estado do Amapá.
Famílias Parasitoides Moscas-das-frutas Referências
Braconidae A. atrigona Deus et al. (2009), Silva et al. (2011c)
Asobara anastrephae (Muesebeck, 1958) A. coronilli Deus et al. (2009), Silva et al. (2011a)
A. obliqua Silva et al. (2011a), Jesus-Barros et al.(2012)
Doryctobracon areolatus (Szépligeti, 1911) A. atrigona Deus et al. (2009)
A. coronilli Deus et al. (2009), Silva et al. (2011a), Jesus-
Barros et al.(2012)
A. distincta Silva et al. (2011a)
A. obliqua Silva et al. (2011a), Silva et al. (2011a)
A. striata Creão (2003), Silva et al. (2011a), Silva et al.
(2009a), Jesus-Barros et al.(2012)
A. turpiniae Creão (2003)
A. zenildae Deus et al. (2009)
Doryctobracon crawfordi (Viereck, 1911) A. atrigona Silva et al. (2011c), Zucchi et al. (2011b)
Doryctobracon sp.1 A. atrigona Marinho et al. (2011)
Doryctobracon sp.2 A. atrigona Marinho et al. (2011)
A. atrigona Deus et al. (2009)
Opius bellus Gahan, 1930 A. hastata Jesus et al. (2008b)
A. obliqua Silva et al. (2011c)
A. turpiniae Creão (2003)
Utetes anastrephae (Viereck, 1913) A. turpiniae Creão (2003)
Figitidae Aganaspis pelleranoi (Brèthes, 1924) A. bahiensis Silva et al. (2011c)
Odontosema anastrephae Borgmeier, 1935 - Silva et al. (2011c)
Pteromalidae Spalangia simplex Perkins, 1910 - Silva et al. (2011c)
5. Necessidade de pesquisas futuras
No estado do Amapá, os estudos com moscas-das-frutas, seus hospedeiros e inimigos
naturais são recentes. Entretanto, nos últimos anos experimentou significativo crescimento
baseado especialmente em amostragem de frutos potencialmente hospedeiros. Inclusive com a
constatação de novos registros para o estado e também para o Brasil, além de espécies novas
de moscas-das-frutas não conhecidas da ciência.
No entanto, ainda são necessários esforços em diferentes linhas de pesquisa.
Primeiramente deve-se concentrar esforços para gerar informações sobre a espécie exótica B.
carambolae, visto que não existe literatura disponível sobre ecologia, biologia, genética de
populações, uso e distribuição de plantas hospedeiras, que muito auxiliaria o Programa
Nacional de Erradicação da Mosca-da-carambola a evitar sua dispersão para outros estados.
Outra linha prioritária de pesquisa envolve estudos ecológicos de longa duração,
logicamente, evitando a abordagem reducionista utilizada nos estudos desses insetos que
126
consideram apenas as espécies-praga. O real entendimento deste grupo somente pode ser
alcançado através da combinação de extensivos estudos taxonômicos, biológicos e
comportamentais nos locais de origem dos tefritídeos. Para o gênero Anastrepha, esses
habitats são regiões de florestas tropicais e subtropicais. Estudos indicam que a sobrevivência
das populações de mocas-das-frutas depende de seu hospedeiro, não somente para oviposição
e subsequente desenvolvimento larval mas para a maioria das atividades de seu ciclo de vida
(detalhes em ALUJA, 1999; DREW; ROMIG, 2000). Assim, a planta hospedeira tem
influência significativa na sobrevivência das espécies e provavelmente exerce importante
função no processo de especiação. Sendo assim, ações que visem o conhecimento dessas
espécies em ambientes conservados devem ser incentivadas.
Em relação aos inimigos naturais (parasitoides), poucos estudos foram conduzidos no
Estado. Estudos aplicados visando compreender a biologia, ecologia e o potencial desses
insetos como agentes de controle biológico ainda não foram realizados. Avaliar os parâmetros
demográficos, estabelecer metodologia para criação em laboratório e avaliar a eficiência de
espécies de parasitoides em larvas de espécies de moscas-das-frutas ainda não foram
conduzidos. Tais estudos poderão subsidiar a implantação de programas de controle biológico
no estado do Amapá. Adicionalmente, estudos que visem avaliar o potencial de espécies
vegetais silvestres, que hospedam moscas-das-frutas, como reservatório natural de
parasitoides são desejáveis. Algumas espécies vegetais já estão sendo pesquisadas e, embora
pouco conhecidas, podem cumprir um papel importante na manutenção de parasitoides.
No que diz respeito à geração de produtos e métodos alternativos para monitoramento
e controle populacional de moscas-das-frutas, ainda não há pesquisadores atuando nessa linha
de pesquisa no Estado. Podem ser enquadrados nessa área, estudos que visem produzir
inseticidas naturais a partir de extratos de plantas, testes de diferentes tipos de armadilhas e
atrativos alimentares, prospecção de substâncias repelentes para adultos e a prospecção de
agentes de controle biológico.
Finalmente, há necessidade de formar recursos humanos qualificados para atuar no
Estado, sendo esta, etapa fundamental para a formação e consolidação de grupos de pesquisas.
Adicionalmente, deve-se estabelecer parcerias com instituição nacionais e internacionais
envolvidas com a temática, a fim de criar e fortalecer redes de pesquisas, o que facilita a
geração e divulgação do conhecimento.
127
Agradecimentos
Os autores agradecem aos pesquisadores Roberto Antonio Zucchi, Keiko Uramoto,
Miguel Francisco de Souza Filho, Pedro Carlos Strikis, Janisete Gomes da Silva, Cristiane
Ramos de Jesus Barros, Jorge Anderson Guimarães e Adilson Lopes Lima, pelo apoio às
pesquisas com moscas-das-frutas no estado do Amapá. Ao senhor Carlos Alberto Moraes,
pelo inestimável apoio aos trabalhos de campo. A Agência de Desenvolvimento da Amazônia,
Secretaria de Estado da Ciência e Tecnologia, Conselho Nacional de Desenvolvimento
Científico e Tecnológico e a Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária, pelo apoio
financeiro.
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135
5. CONCLUSÕES
• A Indonésia é a provável fonte de introdução de B. carambolae na América do Sul.
• Há uma única linhagem da mosca-da-carambola na América do Sul.
• A variação fenotípica interpopulacional de B. carambolae não é influenciada pela
seleção de distintos hospedeiros. Sugerindo a existência de um único morfotipo na
América do Sul.
• Em ambas as áreas de amostragem, A. striata é mais abundante em frutos de goiaba
que A. fraterculus e B. carambolae.
• A distribuição espacial de A. fraterculus, A. striata e B. carambolae é
significativamente explicada pelo modelo de distribuição binomial negativa, o que
sugere agregação.
• O conhecimento sobre moscas-das-frutas, inimigos naturais e plantas hospedeiras no
estado do Amapá avançou significativamente nos últimos dez anos.