Interações microbianas em colônias da formiga-cortadeira Atta sexdens (L.)

Microorganisms form associations with most animal species, and a fascinating example is the multiple interactions in the colonies of leaf-cutting ants. The effects of these interactions (positive and negative) are exhibited in the health and development of the colonies. Therefore, the understanding of the interactions that occur among the microorganisms into leaf-cutting ants colonies is important to support of biological control of this pest. This work was divided into three chapters. The first chapter aimed to compare the development of colonies of Atta sexdens (Linnaeus) in contact with two types of soil: (i) from an area used for nesting and (ii) from an area not used for nesting of leaf-cutting ants. Two experiments were conducted in the laboratory. In experiment I, newly fertilized females founded the colony in a plastic pot with gypsum and, after 106 days were transferred to a plastic pot with soil. In experiment II, newly fertilized females founded their colonies directly on the soil. Colony mortality rate 106 days after nuptial flight and founding in a plastic pot with gypsum was 28.6%. When they developed directly in contact with the soil, mortality rate increased to 67.2%. The results support that incipient colonies of A. sexdens undergo strong selective pressure from soil microorganisms at the time of foundation. However, after the emergence of the worker force, social immune defense mechanisms likely guarantee the development of the colony, despite the presence of pathogenic microorganisms in the soil of the nests. The second chapter aimed to isolate and identify actinobacteria from soils of fungi garden chambers of A. sexdens and to evaluate the inhibitory effect of these isolates on fungi associated with leaf-cutting colonies. To identify the isolates, the 16S rRNA gene was sequenced from nine actinobacteria: six of Streptomyces genus, two of Nocardia genus and one of Kitasatospora genus. Two Streptomyces and one Kitasatospora isolates inhibited not only the fungus Escovopsis sp., but also the entomopathogenic fungus Metarhizium anisopliae and the antagonistic fungus of the cultivar symbiont of leaf-cutting ant Trichoderma aff. strigosellum. Since there is no evidence of cultivation of actinobacteria on the Atta worker cuticle, it is possible that these workers establish temporary adaptive symbiosis with soil microorganisms producing antifungal and antibiotic substances and living in some part of their nest or even in the interior of their body. It can be hypothesized that pathogenic fungi present in the soil adjacent to the leaf-cutting ant nest, despite the risk they represent, are controlled by the secretions produced by the workers, as well as by the metabolites of some actinobacteria. The third chapter had the objective of verifying the acceptance and incorporation of baits containing mycelium of Escovopsis sp. by young colonies of A. sexdens. We verified the transport of baits in all tested colonies. There was a reduction in the weight of the fungus garden of the colonies that received baits with Escovopsis sp., and an increase in the weight of the fungus garden of colonies that received control treatment. It is concluded that the use of baits with mycelium of Escovopsis sp. was satisfactory to introduce the fungus parasite in the fungus garden of A. sexdens colonies.Microrganismos formam associações com a maioria das espécies animais e um exemplo fascinante são as múltiplas interações nas colônias de formigas-cortadeiras. Os efeitos dessas interações (positivos e negativos) se manifestam na sanidade e desenvolvimento das colônias. Sendo assim, a compreensão das interações que ocorrem entre os microrganismos das colônias de formigas-cortadeiras A. sexdens é importante para fundamentar o controle biológico desta praga. Esse presente trabalho foi dividido em três capítulos. O primeiro capítulo objetivou comparar o desenvolvimento de colônias de Atta sexdens (Linnaeus) em contato com dois solos: (i) de área com ninhos e (ii) de área sem ninhos de formigas-cortadeiras. Foram conduzidos dois experimentos em laboratório. No experimento I, fêmeas recémfecundadas fundaram a colônia em pote com gesso e, após 106 dias, entraram em contato com solo. No experimento II, as fêmeas recém-fecundadas fundaram suas colônias diretamente no solo. A taxa de mortalidade de colônias, após 106 dias da revoada e se desenvolvendo em pote com gesso, foi de 28,6%. Quando se desenvolveram desde o início em contato com o solo, a taxa de mortalidade elevouse a 67,2 %. Os resultados confirmam que as colônias incipientes de A. sexdens sofrem forte pressão seletiva de microrganismos do solo no momento da fundação. No entanto, após o surgimento da força operária, mecanismos de defesa imune social, provavelmente, garantem o desenvolvimento da colônia a despeito da presença de microrganismos patogênicos no solo dos ninhos. O segundo capítulo objetivou isolar e identificar actinobactérias de solos de câmaras de jardim de fungos de A. sexdens e avaliar o efeito inibitório desses isolados sobre fungos associados às colônias de formigas-cortadeiras. Foram sequenciados o gene 16S rRNA de nove actinobactérias, sendo seis do gênero Streptomyces, duas do gênero Nocardia e uma do gênero Kitasatospora. Foi verificado que dois isolados de Streptomyces e um de Kitasatospora inibiram não só o fungo Escovopsis sp., como também o fungo entomopatogênico Metarhizium anisopliae e o fungo antagonista do cultivar simbionte de cortadeiras Trichoderma aff. strigosellum. Uma vez que não existem evidências de cultivo de actinobactérias na cutícula de operárias do gênero Atta, é possível hipotetizar que essas operárias estabeleçam simbiose temporária adaptativa com microrganismos do solo produtores de substâncias antifúngicas e antibióticas e que vivem em alguma parte de seu ninho ou mesmo no interior do seu corpo. Além disso, 10 os fungos patogênicos para colônias de formigas-cortadeiras presentes no solo adjacente ao ninho, apesar de constituírem um risco, podem ser controlados pelas secreções produzidas pelas operárias, bem como pelos metabólitos de algumas actinobactérias. O terceiro capítulo teve como objetivo verificar a aceitação e incorporação de iscas contendo micélio de Escovopsis sp. em colônias jovens de Atta sexdens. Verificou-se o transporte de iscas em todas as colônias do teste. Houve redução no peso do jardim de fungos das colônias que receberam iscas com Escovopsis sp., e aumento no peso do jardim de fungos de colônias que receberam tratamento controle. Conclui-se que a utilização de iscas com micélio de Escovopsis sp. foi satisfatória para introduzir o fungo parasita no jardim de fungos de colônias de Atta sexdens

Simarouba versicolor (Simaroubaceae) Dispersal by the Leaf-Cutter Ant Atta sexdens

The importance of Simarouba versicolor St. Hil. fruit dispersal by the leaf-cutting ant Atta sexdens (L.) was studied in the Cerrado, Tocantins, Brazil. The trees and nests were located between a forest area and a Brachiaria decumbens Stapf pasture. Seeds were collected in October 2015 along foraging trails and on the anthill of an A. sexdens colony. Germination of three groups of seeds was tested: (1) seeds with the tegument removed by the ants; (2) seeds without tegument, cleaned manually, and (3) seeds with tegument. The germination rates for the three treatments were similar; however, it was verified that the seeds cleaned by ants germinated faster. In addition, it was verified that the ants dispersed the seeds by at least 20 meters in the study area. Simarouba versicolor is a plant studied for its insecticidal properties, and this is the first study to our knowledge reporting its dispersal by ants

Suscetibilidade de operárias de Atta sexdens tratadas com o imunossupressor Sandimmun Neoral a Metarhizium anisopliae

The objective of this work was to evaluate if the immunosuppressant Sandimmun Neoral enhances the activity of Metarhizium anisopliae against the leaf-cutting ant Atta sexdens. The vulnerability to the pathogen was measured by comparing the mortality rate of worker ants subjected to the following treatments: immunosuppressant+control, immunosuppressant+M. anisopliae, excipient+control, excipient+M. anisopliae, control+M. anisopliae, and control. Worker ants treated with immunosuppressant+M. anisopliae showed the highest mortality rate in comparison with those subjected to all other treatments. The use of the immunosuppressant together with entomopathogenic fungus controlled leaf-cutting ants in laboratory conditions.O objetivo deste trabalho foi avaliar se o imunossupressor Sandimmun Neoral favorece a atividade de Metarhizium anisopliae contra a formiga cortadeira Atta sexdens. A vulnerabilidade ao patógeno foi medida ao se comparar a mortalidade de operárias expostas aos seguintes tratamentos: imunossupressor+controle, imunossupressor+M. anisopliae, excipiente+controle, excipiente+M. anisopliae, controle+M. anisopliae e controle. Operárias tratadas com imunossupressor+M. anisopliae apresentaram a maior taxa de mortalidade em comparação às submetidas a todos os outros tratamentos. O uso do imunossupressor juntamente com fungo entomopatogênico controlou as formigas cortadeiras em condições de laboratório

Interação entre fungos de solos e a formiga-cortadeira Atta sexdens (Linnaeus, 1758)

The leaf-cutting ants (Hymenoptera: Formicidae), Atta and Acromyrmex genera, are the most important forest pests. They are found exclusively in Americas. Its economic importance is due to behavior to cut fresh plant material that serves as a substrate for the mutualistic symbiotic fungus Leucoagaricus gongylophorus (Basidiomycota: Agaricales) that are grown in underground chambers. Fertilized females are responsible for the founding of a new colony and they suffer direct influence of soil microorganisms. Therefore, newly fertilized females of Atta spp. should avoid fertile soils with high microbial load and even forested areas to found their nests. Entomopathogenic fungi and antagonists of L. gongylophorus are naturally present in the soil and they could be used in biological control of leaf-cutting ants. The objectives of this study were to evaluate and to compare the developing of young colonies of Atta sexdens in contact with soil from forested area and in contact with bare soils. Also, this and others procedures served to bioprospect antagonistic fungi of L. gongylophorus (Trichoderma spp.) from Gurupi region soil, and test the antagonistic effect of Trichoderma spp. against L. gongylophorus. In the first hours of start of experiments, Atta workers removed soil from colony recipients. This behavior could have favored colony survival, with a survival rate of 91,67 % during the 13 weeks. It was found that after the colonies have passed the critical period of foundation, the soil appears to exert little influence on the survival of workers and colonies. The soil from forested area had greater quantity and diversity of filamentous fungi than that from bare soil. The use of Tenebrio molitor as bait alive is efficient for bioprospecting by entomopathogenic fungi. All isolates of Trichoderma were able to inhibit in vitro growth of L. gongylophorus. Trichoderma spirale isolated 2 showed slow mycelial growth in Petri dish and strong level of inhibition against L. gongylophorus in vitro. So, this isolate is promising and should be tested in field.As formigas-cortadeiras (Hymenoptera: Formicidae), gêneros Atta e Acromyrmex, são as pragas mais importantes da silvicultura, encontradas exclusivamente nas Américas. Sua importância econômica se deve ao seu hábito alimentar de cortar material vegetal fresco – sendo algumas importantes espécies cultivadas - que serve de substrato para o fungo simbionte mutualista Leucoagaricus gongylophorus (Basidiomycota: Agaricales) o qual é cultivado em câmaras subterrâneas. As fêmeas fecundadas são responsáveis pela fundação de uma nova colônia e sofrem influência direta de microrganismos presentes no solo, assim existem evidências que fêmeas de Atta spp. recém-fecundadas evitam solos férteis, com alta carga microbiana e mesmo as áreas de matas para fundação dos seus ninhos. Os fungos entomopatogênicos e fungos antagonistas de L. gongylophorus, presentes naturalmente no solo, podem ser usados no controle biológico de formigas-cortadeiras. Os objetivos deste trabalho foram avaliar em laboratório o desenvolvendo de colônias jovens de Atta sexdens em contato com solos de área de mata e de área desnuda, realizar a bioprospecção de isolados de fungos antagonistas de L. gongylophorus (Trichoderma spp.), em solos da região de Gurupi - TO, e testar o efeito antagônico desses fungos contra L. gongylophorus. Após 106 dias da revoada, as operárias de A. sexdens das 36 colônias, logo que iniciado o experimento, removeram o solo em todos os tratamentos, e esse comportamento favoreceu a sobrevivência das colônias, apresentando uma taxa de sobrevivência de 91,67% durante as 13 semanas. Verificou-se que, após as colônias terem passado pelo período crítico de fundação, o tipo de solo parece exercer pouca influência na sobrevivência das operárias e das colônias. O solo de área de mata apresenta maior quantidade e diversidade de fungos filamentosos que o solo de área desnuda; A utilização de Tenebrio molitor como isca-viva é eficiente para bioprospecção por fungos entomopatogênicos. Todos os isolados de Trichoderma foram capazes de inibir o crescimento in vitro de L. gongylophorus; Trichoderma spirale isolado 2 apresentou crescimento micelial lento em placa de Petri e inibição contra L. gongylophorus, podendo este ser um isolado promissor em testes em campo

Fungos Filamentosos Associados às Espécies Atta sexdens (Linnaeus) e Atta laevigata (F. Smith) (Hymenoptera: Formicidae)

Leaf-cutting ants, Atta and Acromyrmex genera, are considered major pests in a neotropical agroforestry system because they cut plant material that will serve as food for the symbiotic fungus cultivated by them. Several fungi naturally occurring in the soil can be found associated with leaf-cutting ants, many of them are demonstrably entomopathogenic. However, these agents have not been used as biological control of leaf-cutting ants. The aim of this study was to isolate and to identify filamentous fungi associated with forage workers of Atta sexdens (Linnaeus) and Atta laevigata (F. Smith) and to test their pathogenicity against workers from laboratory colonies. To isolate filamentous fungi, it was collected a total of 180 forage workers (30 in each colony) in six field colonies, 90 of A. sexdens and 90 workers of A. laevigata. Six fungi species from A. sexdens were isolated and identified: Metarhizium anisopliae (Metchnikoff) Sorokin, Aspergillus flavus Link, Acremonium sp. 1, Aspergillus sp. 1, Colletotrichum sp. and Acremonium sp. 2. In A. laevigata, it was found four species: Mucor sp., Aspergillus flavus, Fusarium solani (Martius) Saccardo, Aspergillus niger van Tieghem. Three of these fungi were selected for pathogenicity tests against workers of the leaf-cutting ant A. sexdens: A. flavus, A. niger and M. anisopliae. The LT50 (time to cause 50% mortality of workers) in tests with A. niger and M. anisopliae were five days and significantly lower than the control group. Therefore, further tests should proceed with those isolates to demonstrate their potential use in the biological control of leaf-cutting ants.As formigas-cortadeiras, Atta e Acromyrmex, são consideradas as principais pragas no sistema agroflorestal da Região Neotropical. Isso porque cortam material vegetal que servirá de alimento ao fungo simbionte que elas cultivam. Diversos fungos, que ocorrem em condições naturais no solo, podem ser encontrados associados às formigas-cortadeiras, muitos deles comprovadamente entomopatogênicos. No entanto, esses agentes não têm sido usados em programa de controle biológico dessas formigas. O objetivo deste estudo foi isolar e identificar fungos filamentosos associados às operárias de Atta sexdens e Atta laevigata e testar sua patogenicidade contra operárias da formiga A. sexdens. Para isolamento dos fungos, foi coletado um total de 180 operárias forrageadoras em seis colônias (30 por colônia), sendo 90 de A. sexdens e 90 de A. laevigata. Dentre os fungos isolados das operárias de A. sexdens,foram identificados Metarhizium anisopliae (Metchnikoff) Sorokin, Aspergillus flavus Link, Acremonium sp. 1, Aspergillus sp.1, Colletotrichum sp. e Acremonium sp. 2. Os fungos encontrados em associação com as operárias da A. laevigata foram Mucor sp., Aspergillus flavus, Fusarium solani (Martius) Saccardo, A. niger van Tieghem. A patogenicidade de três desses fungos (A. flavus, A. niger e M. anisopliae) foi testada em operárias de A. sexdens. Nos testes com A. niger e M. anisopliae, o tempo para causar mortalidade de 50% das operárias foi de cinco dias (TL50 = 5 dias) e, nos dois casos, o TL50 foi significativamente inferior ao tratamento controle. Assim, testes devem prosseguir com esses isolados que apresentam potencial no uso do controle biológico das formigas-cortadeiras