Artificial diets for the production of natural enemies (predators and parasitoids) of greenhouse pest insects

The aim of this contract was to finalise in vitro rearing on artificial diets of entomophagous insects useful to control insect pests mainly in greenhouses through an analytical and rational approach. The work focuses on the development and optimisation of artificial diets for one coccinellid (Harmonia axyridis), two heteropteran predators (Orius laevigatus, Dicyphus tamaninii), and a braconid parasitoid of aphids (Aphidius ervi). The definition of the artificial diets was based on biochemical analyses of their natural food (aphids) or substitution food for the predators (Ephestia kuehniella eggs). Reliable quality control parameters of the entomophages produced were used in order to adjust dietary composition and formulation of the different diets tested.

Adult sampling and larva rearing of the cork oak pest Coraebus undatus (Coleoptera: Buprestidae)

Coraebus undatus is the main insect pest of cork oak worldwide. The larvae tunnel in the cortical cambium filling the bark with galleries and causing the cork to break at harvest. The first objective of this study was to test the effect of purple traps in the attraction of C. undatus because this colour is attractive to other buprestid beetles. The second objective was to develop a diet in which field-collected larvae could be reared to adulthood. Pairs of purple and clear (control) sticky traps were placed in a cork oak forest in Girona, Spain in the summer of 2008

Characterization of an antennal carboxylesterase from the pest moth Spodoptera littoralis degrading a host plant odorant.

Background: Carboxyl/cholinesterases (CCEs) are highly diversified in insects. These enzymes have a broad range of proposed functions, in neuro/developmental processes, dietary detoxification, insecticide resistance or hormone/pheromone degradation. As few functional data are available on purified or recombinant CCEs, the physiological role of most of these enzymes is unknown. Concerning their role in olfaction, only two CCEs able to metabolize sex pheromones have been functionally characterized in insects. These enzymes are only expressed in the male antennae, and secreted into the lumen of the pheromone-sensitive sensilla. CCEs able to hydrolyze other odorants than sex pheromones, such as plant volatiles, have not been identified. Methodology: In Spodoptera littoralis, a major crop pest, a diversity of antennal CCEs has been previously identified. We have employed here a combination of molecular biology, biochemistry and electrophysiology approaches to functionally characterize an intracellular CCE, SlCXE10, whose predominant expression in the olfactory sensilla suggested a role in olfaction. A recombinant protein was produced using the baculovirus system and we tested its catabolic properties towards a plant volatile and the sex pheromone components. Conclusion: We showed that SlCXE10 could efficiently hydrolyze a green leaf volatile and to a lesser extent the sex pheromone components. The transcript level in male antennae was also strongly induced by exposure to this plant odorant. In antennae, SlCXE10 expression was associated with sensilla responding to the sex pheromones and to plant odours. These results suggest that a CCE-based intracellular metabolism of odorants could occur in insect antennae, in addition to the extracellular metabolism occurring within the sensillar lumen. This is the first functional characterization of an Odorant- Degrading Enzyme active towards a host plant volatile.

Implementation of IPM programs on European greenhouse tomato production areas: Tools and constraints

Whiteflies and whitefly-transmitted viruses are some of the major constraints on European tomato production. The main objectives of this study were to: identify where and why whiteflies are a major limitation on tomato crops; collect information about whiteflies and associated viruses; determine the available management tools; and identify key knowledge gaps and research priorities. This study was conducted within the framework of ENDURE (European Network for Durable Exploitation of Crop Protection Strategies). Two whitefly species are the main pests of tomato in Europe: Bemisia tabaci and Trialeurodes vaporariorum. Trialeurodes vaporariorum is widespread to all areas where greenhouse industry is present, and B. tabaci has invaded, since the early 1990’s, all the subtropical and tropical areas. Biotypes B and Q of B. tabaci are widespread and especially problematic. Other key tomato pests are Aculops lycopersici, Helicoverpa armigera, Frankliniella occidentalis, and leaf miners. Tomato crops are particularly susceptible to viruses causingTomato yellow leaf curl disease (TYLCD). High incidences of this disease are associated to high pressure of its vector, B. tabaci. The ranked importance of B. tabaci established in this study correlates with the levels of insecticide use, showing B. tabaci as one of the principal drivers behind chemical control. Confirmed cases of resistance to almost all insecticides have been reported. Integrated Pest Management based on biological control (IPM-BC) is applied in all the surveyed regions and identified as the strategy using fewer insecticides. Other IPM components include greenhouse netting and TYLCD-tolerant tomato cultivars. Sampling techniques differ between regions, where decisions are generally based upon whitefly densities and do not relate to control strategies or growing cycles. For population monitoring and control, whitefly species are always identified. In Europe IPM-BC is the recommended strategy for a sustainable tomato production. The IPM-BC approach is mainly based on inoculative releases of the parasitoids Eretmocerus mundus and Encarsia formosa and/or the polyphagous predators Macrolophus caliginosus and Nesidiocoris tenuis. However, some limitations for a wider implementation have been identified: lack of biological solutions for some pests, costs of beneficials, low farmer confidence, costs of technical advice, and low pest injury thresholds. Research priorities to promote and improve IPM-BC are proposed on the following domains: (i) emergence and invasion of new whitefly-transmitted viruses; (ii) relevance of B. tabaci biotypes regarding insecticide resistance; (iii) biochemistry and genetics of plant resistance; (iv) economic thresholds and sampling techniques of whiteflies for decision making; and (v) conservation and management of native whitefly natural enemies and improvement of biological control of other tomato pests.

Development of specific ITS markers for plant DNA identification within herbivorous insects

DNA based techniques have proved to be very useful methods to study trophic relationships 17 between pests and their natural enemies. However, most predators are best defined as omnivores, 18 and the identification of plant-specific DNA should also allow the identification of the plant 19 species the predators have been feeding on. In this study, a PCR approach based on the 20 development of specific primers was developed as a self-marking technique to detect plant DNA 21 within the gut of one heteropteran omnivorous predator (Macrolophus pygmaeus) and two 22 lepidopteran pest species (Helicoverpa armigera and Tuta absoluta). Specific tomato primers 23 were designed from the ITS 1-2 region, which allowed the amplification of a tomato DNA 24 fragment of 332 bp within the three insect species tested in all cases (100% of detection at t = 0) 25 and did not detect DNA of other plants nor of the starved insects. Plant DNA half-lives at 25ºC 26 ranged from 5.8h, to 27.7h and 28.7h within M. pygmaeus, H. armigera and T. absoluta, 27 respectively. Tomato DNA detection within field collected M. pygmaeus suggests dietary mixing 28 in this omnivorous predator and showed a higher detection of tomato DNA in females and 29 nymphs than males. This study provides a useful tool to detect and to identify plant food sources 30 of arthropods and to evaluate crop colonization from surrounding vegetation in conservation 31 biological control programs.

Control biològic del Rhynchophorus ferrugineus a partir de diferents soques de nematodes entomopatògens i la seva problemàtica a Catalunya

En el present treball s’ha avaluat el potencial dels nemàtodes entomopatògens per a controlar la plaga de R. ferrugineus. Per fer-ho, s’ha determinat la susceptibilitat d’aquesta a 4 espècies diferents de nemàtodes: Steinernema carpocasae (soca B14, IDEBIO, BIOVERD), Steinernema feltiae (soca D114), Steinernema sp. (D122) i Heterorhabditis bacteriophora (soca DG46). D’altra banda, s’ha determinat la predació de Steinernema carpocapsae per part de l’àcar Centroupeda almerodai (Acari: Acaridae) per comprovar si aquest pot influir negativament en l’efectivitat de S. carpocapsae com agent de control biològic. S’ha vist que el morrut de les palmeres és molt susceptible als nemàtodes entomopatògens en especial una soca comercial (S. carpocapsae), la qual produeix mortalitats del 91,67%. Hi ha evidències de que l’àcar C. almerodai depreda les formes infectives de S. carpocapsae encara que no és suficient important com perquè es vegi compromès l’efectivitat com a bioinsecticida. L’ús de nemàtodes entomopatògens com a control biològic és una alternativa viable als mètodes químics de eficàcia similar però menys respectuosos amb el medi ambient.

Estudi de l'evolució i distribució de Rhynchophorus ferrugineus. Bloc 1: Anàlisi de l'evolució a Catalunya i determinació d'un model lineal generalitzat mixte

El morrut de les palmeres, R. ferrugineus, està actualment considerat com la plaga més perjudicial de les palmeres ja que la seva infestació produeix, de forma comuna, la seva mort. Des de la seva instal·lació en els països de la conca mediterrània, en els últims anys, són milers les palmeres que han mort degut a la plaga. La ràpida dispersió que s’ha produït de l’insecte així com la difícil detecció en els períodes primerencs de les infestacions fa que el R. ferrugineus posi en perill ecosistemes naturals de palmeres així com hàbitats rurals i urbans amb un ús ornamental d’aquestes plantes. És necessari desenvolupar estudis que permetin un millor coneixement del comportament d’aquest insecte així com, aquelles característiques intrínseques de la palmeres i variables externes que afavoreixen la instauració del coleòpter i, per tant, noves metodologies pel seu control.

Estudi de l'evolució i distribució de Rhynchophorus ferrugineus. Bloc 2: Aplicació d'un model lineal generalitzat mixte a les localitats de Matadepera i Tossa de Mar

El morrut de les palmeres, R. ferrugineus, està actualment considerat com la plaga més perjudicial de les palmeres ja que la seva infestació produeix, de forma comuna, la seva mort. Des de la seva instal·lació en els països de la conca mediterrània, en els últims anys, són milers les palmeres que han mort degut a la plaga. La ràpida dispersió que s’ha produït de l’insecte així com la difícil detecció en els períodes primerencs de les infestacions fa que el R. ferrugineus posi en perill ecosistemes naturals de palmeres així com hàbitats rurals i urbans amb un ús ornamental d’aquestes plantes. És necessari desenvolupar estudis que permetin un millor coneixement del comportament d’aquest insecte així com, aquelles característiques intrínseques de la palmeres i variables externes que afavoreixen la instauració del coleòpter i, per tant, noves metodologies pel seu control.

Desarrollo de una matriz empleo-exposición (MEE) para describir la exposición de los trabajadores a plaguicidas en España (1996-2005)

Introducción: En 2005 se consumían en España más de 100.000 toneladas/año de plaguicidas, en actividades tan diversas como la agricultura y la ganadería o el tratamiento de la madera y la gestión de plagas estructurales. A pesar de los demostrados efectos negativos de estas sustancias sobre la salud de las personas, existe muy poca información relativa a los niveles y la frecuencia de exposición de los trabajadores expuestos, así como de las ocupaciones más afectadas. Este trabajo tiene como objetivo recopilar la información disponible sobre exposición laboral a plaguicidas en España, en forma de una matriz empleo-exposición (MEE), un sistema de información que permite ordenar de forma sistemática la información más relevante sobre ocupaciones, agentes, prevalencia y nivel/intensidad de exposición en un determinado contexto (país, periodo, etc.).

Degradation of pheromone and plant volatile components by a same Odorant-Degrading Enzyme in the cotton leafworm, Spodoptera littoralis

Background: Odorant-Degrading Enzymes (ODEs) are supposed to be involved in the signal inactivation step within the olfactory sensilla of insects by quickly removing odorant molecules from the vicinity of the olfactory receptors. Only three ODEs have been both identified at the molecular level and functionally characterized: two were specialized in the degradation of pheromone compounds and the last one was shown to degrade a plant odorant. Methodology: Previous work has shown that the antennae of the cotton leafworm Spodoptera littoralis , a worldwide pest of agricultural crops, express numerous candidate ODEs. We focused on an esterase overexpressed in males antennae, namely SlCXE7. We studied its expression patterns and tested its catalytic properties towards three odorants, i.e. the two female sex pheromone components and a green leaf volatile emitted by host plants. Conclusion: SlCXE7 expression was concomitant during development with male responsiveness to odorants and during adult scotophase with the period of male most active sexual behaviour. Furthermore, SlCXE7 transcription could be induced by male exposure to the main pheromone component, suggesting a role of Pheromone-Degrading Enzyme. Interestingly, recombinant SlCXE7 was able to efficiently hydrolyze the pheromone compounds but also the plant volatile, with a higher affinity for the pheromone than for the plant compound. In male antennae, SlCXE7 expression was associated with both long and short sensilla, tuned to sex pheromones or plant odours, respectively. Our results thus suggested that a same ODE could have a dual function depending of it sensillar localisation. Within the pheromone-sensitive sensilla, SlCXE7 may play a role in pheromone signal termination and in reduction of odorant background noise, whereas it could be involved in plant odorant inactivation within the short sensilla.

Desarrollo larvario y número de estadios larvarios de "Pseudaletia unipuncta" alimentada con dos variedades de maíz y dos dietas semisintéticas

Pseudaletia ( Mythimna) unipuncta (Haworth) es una plaga defoliadora del maíz presente año tras año en la Cuenca del Ebro, que realiza en el maíz daños esporádicos pero a veces devastadores. La implantación creciente de maíz resistente a taladros ha producido, en la zona del presente estudio, la disminución casi total de los daños debidos a los taladros Sesamia nonagrioides (Lefebvre) y Ostrinia nubilalis (Hübner). Sin embargo, no se sabe aún cómo el incremento de maíz transgénico puede afectar a las poblaciones de P. unipuncta. Actualmente no hay datos sobre biología o parámetros del desarrollo de la especie en la Península Ibérica necesarios para evaluar los posibles efectos de las nuevas variedades utilizadas. Para ello es necesario primero establecer un método de cría adecuado y posteriormente iniciar los estudios sobre la biología de la misma. En el presente trabajo se planteó conocer diferentes parámetros del desarrollo larvario de poblaciones locales de P. unipuncta alimentada sobre hoja de maíz (variedades Tietar y PR33P66) y sobre dos dietas semisintéticas, una a base de alubias. Phaseolus vulgaris, y otra a base de maíz, Zea maya. Los resultados mostraron que las larvas desarrolladas en dieta a base de alubias sufrieron menor mortalidad, que las desarrolladas con planta o sobre la otra dieta, además el peso de las pupas resultantes fue mayor y presentaron menos malformaciones. En cuanto al numero de estadios larvarios, la mayoría pupó tras seis mudas larvarias, necesitando, las de dieta de maíz, estadios larvarios adicionales. Estos resultados indican que la dieta a base de alubias es la más adecuada para posteriores trabajos con esta especie.

Plagas de los espacios verdes urbanos: bases para su control integrado

En España, las plagas de los espacios verdes urbanos suponen cada año un notable esfuerzo de control y la aplicación de plaguicidas es la estrategia de control empleada casi exclusivamente, con los subsiguientes riesgos que conlleva para las personas, animales y el medio ambiente. El control integrado es una alternativa pero requiere, para poder ser aplicada, un conocimiento profundo de las especies-plaga implicadas, de su biología, dinámica de poblaciones, daños, metodologías de muestreo y posibles sistemas de control. Esta información es difícil de encontrar en España debido a que existen pocos trabajos publicados sobre plagas de zonas verdes urbanas llevados a cabo de una forma sistematizada y a medio o largo plazo. En el presente artículo se analizan los condicionantes del control integrado de plagas en espacios verdes urbanos y se presenta un ejemplo, a partir de los estudios llevados a cabo en la ciudad de Lleida durante el período 2001-2003, de cómo la información básica necesaria para la implementación de posibles programas de control integrado puede ser obtenida.

Metcalfa pruinosa (Say) (Homoptera: Flatidae), ¿una plaga potencial de plantas ornamentales en espacios verdes urbanos de Cataluña?

Se ha determinado la presencia y abundancia de Metcalfa pruinosa (Say) en espacios verdes urbanos de Cataluña. M. pruinosa es una especie ampliamente establecida en Cataluña, especialmente en la zona costera. Se ha registrado el insecto sobre más de 100 plantas distintas. La abundancia del insecto ha sido grande en parques y jardines de localidades como Figueres, Girona, Barcelona, Vilanova i la Geltrú, Tarragona o Salou, ocasionando daños estéticos de consideración. Por tanto, M. pruinosa puede considerarse ya una plaga real de los espacios verdes urbanos de Cataluña, aunque su abundancia y capacidad de daño pueden aumentar en el futuro.

Daños de Palaeococcus fuscipennis Burm (Homoptera: Margarodidae) en pinos y cipreses de los parques de Lleida

Durante el inicio de la primavera del 2001 (primera quincena de abril) se detectaron ataques muy fuertes de Palaeococcus fuscipennis Burm. en Pinus halepensis y en Pinus pinea en los parques municipales de Lleida. Algunos ejemplares de Cupressus sempervirens fueron también fuertemente atacados. Se ha estudiado la evolución del margaródido en árboles tratados contra la cochinilla y sin tratar, se ha comparado el ataque en P. pinea y P. halepensis y se ha evaluado la presencia de enemigos naturales.

Caracterización de la actividad antialimentaria de extractos de frutos y semillas de Melia azedarach L. y de Azadirachta indica A. sobre larvas del lepidópteroSesamia nonagrioides Lef.

Los extractos metanólicos de semillas y de frutos de Melia azedarach han mostrado una buena actividad antialimentaria frente a larvas de 2º estadio del lepidóptero noctuido Sesamia nonagrioides, plaga del maíz. Los productos a probar se introdujeron en la dieta artificial del insecto a concentraciones de 1000 y 2000 ppm. Los parámetros utilizados para el seguimiento de la experiencia fueron: evolución del peso medio de las larvas, incremento del peso medio de las larvas entre pesadas sucesivas, duración del periodo larvario, mortalidad acumulada, anormalidades de la muda, cantidad de alimento ingerido, cantidad de excrementos producidos, índice de fagodepresión/fagoestimulación y cantidad de tratamiento ingerido. El extracto de semillas ha mostrado una gran bioactividad a las dos concentraciones utilizadas. Utilizado la dosis alta (2000 ppm), dicha actividad resultó comparable a la mostrada por Azadiractina pura (1,25 ppm) y por un extracto comercial de «neem» de contrastada actividad (75 ppm). El extracto de frutos resultó ser menos activo, y tan solo ha mostrado cierta actividad biológica a la concentración mayor.