Tese de Doutorado
DOI
https://doi.org/10.11606/T.11.2003.tde-19012004-100211
Documento
Autor
Nome completo
Aline de Holanda Nunes Maia
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2003
Orientador
Banca examinadora
Dourado Neto, Durval (Presidente)
Bernardes, Marcos Silveira
Cruz, Ivan
Dias, Carlos Tadeu dos Santos
Paraíba, Lourival Costa
Título em português
Modelagem da evolução da resistência de pragas a toxinas Bt expressas em culturas transgênicas: quantificação de risco utilizando análise de incertezas.
Palavras-chave em português
bactéria entomopatogênica
controle biológico
plantas produtoras de pesticidas
plantas transgênicas
pragas agrícolas
resistência genética vegetal.
Resumo em português
Um dos principais riscos associados às culturas inseticidas que expressam
toxinas da bactéria Bacillus thuringiensis (Bt) é a evolução de resistência em pragas
alvo, processo governado por fatores genéticos e bioecológicos que se inter-relacionam.
Um dos parâmetros chave que influenciam a evolução de resistência é a freqüência
inicial do alelo de resistência na população da praga alvo (FreqInicial). Devido à
complexidade desse processo, experimentos para estudar sua evolução em larga escala
são praticamente impossíveis. Modelos matemáticos de simulação têm sido utilizados
para estimar a freqüência do alelo de resistência (FreqR) à toxina Bt ao longo das
gerações da praga. O risco de resistência foi estimado utilizado o modelo de Caprio,
incorporando incerteza ao parâmetro FreqInicial. Essa abordagem, denominada análise
de incertezas, possibilita estimar o risco ao longo das gerações da praga, quantificado
pela probabilidade de FreqR exceder um valor crítico. Os principais objetivos deste
trabalho foram: (i) discutir o uso de análise de incertezas no contexto da estimação do
risco de resistência e (ii) avaliar o efeito de diferentes distribuições da freqüência inicial
do alelo de resistência (FreqInicial) sobre as estimativas de risco. Foi desenvolvido um
software (RRiskBt), em linguagem Visual BASIC que permite quantificar o risco de resistência utilizando análise de incertezas. Os resultados da análise de incertezas
indicaram que as estimativas de risco são afetadas pela distribuição de FreqInicial de
modo diferenciado ao longo das gerações. As estimativas do risco de resistência,
considerando a distribuição Normal para FreqInicial, são similares àquelas considerando
a distribuição Triangular quando as referidas distribuições têm a mesma variância. O uso
da distribuição Uniforme, ao invés da Normal ou Triangular em função da falta de
informação sobre FreqInicial, leva à superestimação das estimativas de risco de
resistência nas gerações iniciais e subestimação nas gerações subseqüentes à geração na
qual a freqüência crítica é atingida. A análise de sensibilidade de FreqR a variações nos
parâmetros FreqInicial ou DFRes possibilita estimar a geração a partir da qual a
estimativa de FreqR independe da variação do parâmetro em questão dentro de um
intervalo de valores possíveis preestabelecido. A utilização da análise de incertezas
possibilita estimar a geração da praga alvo a partir da qual o risco de resistência é
superior a 0,99, independentemente da distribuição utilizada para caracterizar a incerteza
associada a FreqInicial.
Título em inglês
Modeling pest resistance evolution to bt toxins expressed by transgenic crops: risk assessment using uncertainty analisys.
Palavras-chave em inglês
agricultural pests
biological control
entomopathogenic bactéria
pest-protected plants
plant genetic resistance.
transgenic plants
Resumo em inglês
One of the main risks associated to transgenic crops expressing Bacillus
thuringiensis (Bt) toxins is the pest resistance evolution, process driven by genetic and
ecological inter related factors. A key parameter that influences the rate of resistance
evolution is the initial frequency of the resistance allele in the pest population
(FreqInicial). Due to complexity of that process, large scale field experiments to
investigate resistance evolution are practically impossible. Mathematical simulation
models have been utilized to estimate the R allele frequency (FreqR) along pest
generations. The resistance risk was estimated using the deterministic Caprios model,
incorporating uncertainty to FreqInicial. That approach, called uncertainty analysis,
allows to estimate resistance risk along generations. The risk is quantified by the
probability of FreqR exceeding a critical value. The main objectives of this work were:
(i) to discuss the use of uncertainty analysis in the context of risk resistance estimation
and (ii) to evaluate the effect of different FreqInicial input probability distributions on
the risk estimates. A software (RRiskBt) was developed in Visual BASIC language to
quantify risk of pest resistance evolution to Bt toxins using uncertainty analysis. The
results of uncertainty analysis showed that the influence of FreqInicial input distributions on the risk estimates changes along pest generations. The risk estimates
considering input Normal distribution for FreqInicial are similar to those ones obtained
considering Triangular distribution if their variances are equal. The use of Uniform
distribution instead the Normal or Triangular due to lack of information about
FreqInicial, leads to super estimation of risk estimates for the initial generations and sub
estimation for the generations after the generation for which the critical frequency is
achieved. The sensitivity analysis of FreqR to FreqInicial or DFRes allows to estimate
the generation after which the FreqR estimates become independent of changes in the
particular parameter. The uncertainty analysis allows to estimate the pest generation
after which the resistance risk is higher than 0.99, independently of the FreqInicial input
distribution.
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Data de Publicação
2004-02-02