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Ver el documento (formato PDF)   Parody, Betiana Paula.  "Caracterización espacial y temporal de la estructura genética del primer insecto blanco del maíz transgénico Bt en Argentina, el barrenador Diatraea saccharalis (Fabricius)"  (2011)
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
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Resumen:
Durante la última década, distintos eventos de maíz transgénico resistente a insectos (maíz Bt) han sido cultivados extensamente en la Argentina. La principal plaga blanco de los primeros eventos de maíz Bt en Argentina ha sido el barrenador del tallo, Diatraea saccharalis (F.) (Crambidae). La eficacia de estos eventos puede verse limitada por la capacidad de los insectos blanco de desarrollar resistencia. La evolución de la resistencia de los insectos a los cultivos Bt depende de muchos factores biológicos, ambientales y genéticos, como la estructura genética espacial de las poblaciones de los insectos blanco, y el flujo génico entre las poblaciones. En Argentina, la CONABIA propicia un plan de manejo de la resistencia de insectos al maíz Bt, el cual es cumplimentado por las compañías semilleras por medio de programas de monitoreo. Hasta el momento, en Argentina, no se ha documentado la aparición de resistencia en poblaciones de campo de D. saccharalis. Aún no se ha investigado la genética las poblaciones del barrenador a fin de entender la estructura genética espacial de esta especie. La estructura genética del insecto blanco del cultivo Bt puede ser una información útil a la hora de determinar las unidades de monitoreo. En este contexto, el principal objeto de la investigación aquí presentada fue el estudio de la estructura genética espacial y temporal de las poblaciones de Diatraea saccharalis para aportar conocimiento sobre esta especie en un contexto de ecología molecular. Se colectaron muestras de poblaciones de D. saccharalis de varias localidades de nuestro país, incluyendo regiones con diferente perfil agroproductivo y relieve geográfico, desde el Noroeste argentino hasta el sur de la provincia de Buenos Aires, incluyendo varias localidades de la región maicera central. También se estudió la posibilidad de existencia de razas asociadas a los diferentes cultivos hospedadores en simpatría y la evolución de los parámetros genético-poblacionales durante un continuo de ocho generaciones a lo largo de dos campañas agrícolas en una misma localidad. Debido a la falta de estudios genéticos previos sobre esta especie, se utilizaron marcadores moleculares RAPD, AFLP y secuencias mitocondriales (COI) en un contexto de genética del paisaje y análisis filogeográfico. El estudio filogeográfico se realizó con el objetivo de discernir si la baja diferenciación genética detectada entre las poblaciones en un rango geográfico tan grande se podría deber a causas pasadas o presentes. Finalmente se analizó la variación en la estructura genética de las poblaciones entre el año 2005 y el 2009 en función de los cambios en la diversidad y en la diferenciación de cada localidad en dicho período de tiempo. Los resultados sugieren que el nivel de estructura genética es bajo con los marcadores nucleares utilizados y la mayor parte de la diversidad genética se encuentra al nivel individual dentro de las poblaciones. A nivel nuclear también se detectó un buen ajuste al modelo genético espacial de aislamiento por distancia en el rango geografico estudiado. No se detectó diferenciación genética entre los grupos de insectos que se desarrollaron simpátricamente sobre hospedadores diferentes. En el contexto de la evolución de la resistencia al maíz Bt, la falta de diferenciación entre hospedadores sugeriría que no habría restricciones para el apareamiento aleatorio entre individuos provenientes de diferentes cultivos hospedadores, pudiendo estar funcionando en el campo estos cultivos no Bt como refugios no estructurales. La variación temporal de la estructura genética a nivel generacional durante dos campañas agrícolas mostró un patrón relacionado a la densidad poblacional, con valores máximos en la última generación estival y mínimos luego del invierno. El análisis filogeográfico detectó una posible expansión demográfica reciente y que las poblaciones estudiadas compartirían el mismo tiempo al ancestro común más reciente, y con una alta migración desde la región núcleo hacia el sur de Buenos Aires. Por lo tanto, los altos niveles de conectividad entre las poblaciones podrían ser el resultado mayoritariamente de la expansión poblacional reciente, y en menor escala del flujo génico actual dado por la vagilidad de la especie y por posibles migraciones pasivas asociadas a la actividad agrícola. En el período comprendido entre el año 2005 y 2009, no se detectaron cambios biológicamente significativos en la estructura genética de la especie a nivel país, acorde a la evolución de los parámetros de diversidad y diferenciación genética.

Abstract:
Different events of transgenic insect resistant maize (Bt corn) have been grown extensively across Argentina during the last decade. The main lepidopteran target pest of Bt corn in this country is the sugarcane borer, Diatraea saccharalis (F.) (Crambidae). The efficacy of these transgenic events might be limited by the capacity of the target insect to develop resistance. The evolution of insect resistance to Bt crops depends on many different biological, environmental and genetic factors, such as insect population structure and gene flow among populations. In Argentina, an insect resistance management plan for Bt corn is encouraged by the Regulatory Agency (CONABIA) and complied with by the seed companies by means of a monitoring program. So far, no resistance has been documented for field populations of D. saccharalis in this country. Additionally, there has been no research into the genetics of the local sugarcane borer populations intended to understand the genetic structure of this species. The genetic structure of a Bt-crop target insect might be useful information for the determination of the monitoring units. In this context, the main object of the research presented here was to study the spatial and temporal population genetic structure of this target insect in a molecular ecology framework. Samples of Diatraea saccharalis populations were collected from several locations along the country, including regions with different agricultural practices and geography, from the northwestern province of Salta to the southern region of the province of Buenos Aires, covering several corn producing locations. Additional studies were carried out in one location to determine whether this species presents host-races and to evaluate the variation of genetic parameters along eight consecutive generations during two cropping seasons. Due to the lack of previous genetic studies on this species, RAPD, AFLP and mitochondrial sequences (COI) were used as molecular markers for landscape genetics and phylogeographic analysis. The phylogeographic analysis was performed to understand the possible historical demographical reasons that might have still an impact on the genetic structure of this species. The last study was carried out to characterize the temporal variation in the genetic structure of D. saccharalis from 2005 to 2009 in all the locations included in the spatial analysis. The results obtained using molecular markers (AFLP) suggest that the level of genetic structure is low and that most of the genetic diversity is at the individual level within populations. These markers also determined a good fit to the model of isolation by distance at the spatial range studied. No genetic differentiation was detected among groups of insects which develop on different hosts. In the context of resistance evolution, the lack of host race differentiation would suggest no mating restriction for insects developing on different crops in neighboring fields, which are considered as functional non-structural refuges. The temporal variation of genetic structure for the continuous of eight generations within one location demonstrated that the diversity levels are associated with population density levels, highest in the last summer generation and lowest after the wintering period. The phylogeogrphic analysis detected a recent demographic and range expansion event, probably a common genetic pool as ancestry for all the populations included in this study and high levels of gene flow from the corn-belt region to the southern region. Therefore, the high level of connectivity among the populations might be mainly the result of the recent expansion, and as a second and minor reason for high correlation among populations, current gene flow restricted by the vagility of this species could be also be probable at the short distance together with some low level of long distance dispersal associated with agricultural practices. No biologically significant changes were detected for the temporal genetic study from 2005 to 2009 based on diversity and differentiation parameters.

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Registro:
Título : Caracterización espacial y temporal de la estructura genética del primer insecto blanco del maíz transgénico Bt en Argentina, el barrenador Diatraea saccharalis (Fabricius)     =    Spatial and temporal characterization of the genetic structure of the first target insect of Bt corn in Argentina, the sugarcane borer Diatraea saccharalis (Fabricius)
Autor : Parody, Betiana Paula
Director : Tosto, Daniela
Consejero : Hopp, Esteban
Jurados : Burachik, Moisés  ; Confalonieri, Viviana  ; Alzogaray, Raúl
Año : 2011
Editor : Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
Filiación : Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Biotecnología
Grado obtenido : Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias Biológicas
Ubicación : Preservación - http://digital.bl.fcen.uba.ar/gsdl-282/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=tesis&d=Tesis_4976_Parody
Idioma : Español
Area Temática : Biología / Agrobiotecnología
Biología / Agronomía
Palabras claves : INSECTO BLANCO DEL MAIZ BT; ESTRUCTURA GENETICA DE LAS POBLACIONES; FILOGEOGRAFIA Y GENETICA DEL PAISAJE; PROCESOS DEMOGRAFICOS; FLUJO GENICO; MONITOREO DE LA RESISTENCIA DE INSECTOS AL MAIZ BT; BT CORN TARGET INSECT; POPULATION GENETIC STRUCTURE; PHYLOGEOGRAPHY AND LANDSCAPE GENETICS; DEMOGRAPHICAL EVENTS; GENE FLOW; INSECT RESISTANCE MONITORING FOR BT CORN
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