On the inheritance and mechanism of baculovirus resistance of the codling moth, Cydia pomonella (L.)

Das Cydia pomonella Granulovirus (CpGV, Baculoviridae) wird seit Ende der 1980er Jahre als hoch-selektives und effizientes biologisches Bekämpfungsmittel zur Kontrolle des Apfelwicklers im Obstanbau eingesetzt. Seit 2004 wurden in Europa verschiedene Apfelwicklerpopulationen beobachtet die resistent gegenüber dem hauptsächlich angewendeten Isolat CpGV-M aufweisen. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Untersuchung der Vererbung und des Mechanismus der CpGV Resistenz. Einzelpaarkreuzungen zwischen einem empfindlichen Laborstamm (CpS) und einem homogen resistenten Stamm (CpRR1) zeigten, dass die Resistenz durch ein einziges dominantes Gen, das auf dem Z-Chromosom lokalisiert ist, vererbt wird. Massernkreuzungen zwischen CpS und einer heterogen resistenten Feldpopulation (CpR) deuteten zunächst auf einen unvollständig dominanten autosomalen Erbgang hin. Einzelpaarkreuzungen zwischen CpS und CpR bewiesen jedoch, dass die Resistenz in CpR ebenfalls monogen dominant und geschlechtsgebunden auf dem Z-Chromosom vererbt wird. Diese Arbeit diskutiert zudem die Vor- und Nachteile von Einzelpaarkreuzungen gegenüber Massernkreuzungen bei der Untersuchung von Vererbungsmechanismen. Die Wirksamkeit eines neuen CpGV Isolates aus dem Iran (CpGV-I12) gegenüber CpRR1 Larven, wurde in Bioassays getestet. Die Ergebnisse zeigen, dass CpGV-I12 die Resistenz in allen Larvenstadien von CpRR1 brechen kann und fast so gut wirkt wie CpGV-M gegenüber CpS Larven. Daher ist CpGV-I12 für die Kontrolle des Apfelwicklers in Anlagen wo die Resistenz aufgetreten ist geeignet. Um den der CpGV Resistenz zugrunde liegenden Mechanismus zu untersuchen, wurden vier verschiedene Experimente durchgeführt: 1) die peritrophische Membran degradiert indem ein optischer Aufheller dem virus-enthaltenden Futtermedium beigefügt wurde. Das Entfernen dieser mechanischen Schutzbarriere, die den Mitteldarm auskleidet, führte allerdings nicht zu einer Reduzierung der Resistenz in CpR Larven. Demnach ist die peritrophische Membran nicht am Resistenzmechanismus beteiligt. 2) Die Injektion von Budded Virus in das Hämocoel führte nicht zur Brechung der Resistenz. Folglich die die Resistenz nicht auf den Mitteldarm beschränkt, sondern auch in der Sekundärinfektion wirksam. 3) Die Replikation von CpGV in verschiedenen Geweben (Mitteldarm, Hämolymphe und Fettkörper) von CpS und CpRR1 wurde mittels quantitativer PCR verfolgt. In CpS Larven konnte in allen drei Gewebetypen sowohl nach oraler als auch nach intra-hämocoelarer Infektion eine Zunahme der CpGV Genome in Abhängigkeit der Zeit festgestellt werden. Dagegen konnte in den Geweben aus CpRR1 nach oraler sowie intra-hämocoelarer Infektion keine Virusreplikation detektiert werden. Dies deutet darauf hin, dass die CpGV Resistenz in allen Zelltypen präsent ist. 4) Um zu untersuchen ob ein humoraler Faktor in der Hämolymphe ursächlich an der Resistenz beteiligt ist, wurde Hämolymphe aus CpRR1 Larven in CpS Larven injiziert und diese anschließend oral mit CpGV infiziert. Es konnte jedoch keine Immunreaktion beobachtet und kein Faktor in der Hämolymphe identifiziert werden, der Resistenz induzieren könnte. Auf Grundlage dieser Ergebnisse kann festgestellt werden, dass in resistenten Apfelwicklerlarven die virale Replikation in allen Zelltypen verhindert wird, was auf eine Virus-Zell Inkompatibilität hinweist. Da in CpRR1 keine DNA Replikation beobachtet wurde, wird die CpGV Resistenz wahrscheinlich durch eine frühe Unterbindung der Virusreplikation verursacht.Das früh exprimierte Gen pe38 codiert für ein Protein, das wahrscheinlich für die Resistenzbrechung durch CpGV-I12 verantwortlich ist. Interaktionen zwischen dem Protein PE38 und Proteinen in CpRR1 wurden mit Hilfe des Yeast Two-Hybrid (Y2H) Systems untersucht. Die detektierten Interaktionen sind noch nicht durch andere Methoden bestätigt, jedoch wurden zwei mögliche Gene auf dem Z-Chromosom und eines auf Chromosom 15 gefunden, wie möglicherweise an der CpGV Resistenz beteiligt sind.

Novel isolates of Cydia pomonella granulovirus (CpGV): deciphering the molecular mechanism for overcoming CpGV resistance in codling moth (Cydia pomonella)

During the last twenty years, Cydia pomonolla granulovirus (CpGV, Baculoviridae) has become the most important biological control agent for the codling moth (CM) in organic and integrated apple production. All registered products in Europe are based on the isolate CpGV-M, which was discovered 1964 in Mexico. A serious threat to future application of CpGV is the occurrence of CM field populations resistant to CpGV. Since 2003, populations with up to 10,000-fold reduced susceptibility were reported from orchards in Germany, France, Italy, Switzerland, Austria and the Netherlands. A putative alternative to CpGV-M are novel CpGV isolates which are able to overcome CM resistance. This thesis focuses on the identification and characterisation of resistance overcoming CpGV isolates and the analysis of their molecular difference to CpGV-M.rnSixteen CpGV isolates were tested against CM lab strains in bioassays. Hereby, five isolates were identified which were able to completely overcome resistance. The genomes of these isolates were compared to CpGV-M by restriction fragment length polymorphism (RFLP) analysis. To identify the molecular factor responsible for improved virulence of some CpGV isolates, major genomic differences were sequenced and analysed. A 0.7 kb insertion was found in CpGV-I01, -I12 and -E2, but not in other resistance overcoming isolates. Analysis of the insertions sequence revealed that it might be due to a transposition event, but not involved in overcoming resistance. rnFor unequivocal identification of CpGV isolates, a new method based on molecular analysis was established. Partial sequencing of the conserved polyhedrin/granulin (polh/gran), late expression factor-8 (lef-8) and late expression factor-9 (lef-9) genes revealed single nucleotide polymorphisms (SNPs). SNP analysis correlated with the grouping obtained by RFLP analysis. A phylogenetic classification due to different genome types A-E is proposed. Phylogenetic analysis suggested that CpGV-M was the phylogenetically youngest of the tested CpGV isolates.rnWhole genome sequencing of two resistance overcoming isolates CpGV-I12 (type D genome) and -S (type E genome) and CpGV-M (type A genome) was performed. Comparison of the three genomes revealed a high sequence identity. Several insertions and deletions ranging from 1-700 nucleotides (nt) were found. Comparison on open reading frame (ORF) level revealed that CpGV-I12 and -S shared only one protein alteration when compared to CpGV-M: a stretch of 24 nt present in ORF cp24 was not found in any of the resistance overcoming isolates. Cp24 codes for the early gene pe38. Combined with the results of phylogenetic analysis, it is proposed that these 24 nt are a recent insertion into the CpGV-M genome. The role of pe38 in overcoming resistance was investigated by knocking out pe38 of a CpGV-M based bacmid and swapping of CpGV-I12 pe38 of into the k.o. bacmid. When pe38 of CpGV-I12 was inserted into the k.o. bacmid, the infectivity could not be rescued, suggesting that the genomic portion of pe38 might play a role in its function.rnIt can be concluded that the recently observed CpGV resistance in CM is only related to type A genomes. RFLP and SNP analysis provide tools for identifying and characterising different CpGV isolates reliably, a pre-condition for a future registration of CpGV products based on novel CpGV isolates.rnrnrn

Codling moth biology and control investigations

Mode of access: Internet.

The Use of Multi-Criteria Decision Analysis in Performing Alternatives Assessment and Comparative Risk Analysis: The Case Study of Codling Moth Pesticides

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-08

Mortalidade do ácaro predador Neoseiulus californicus (Acari: Phytoseiidae) em testes de toxicidade residual de inseticidas e acaricidas usuais em pomáceas

Os ácaros fitoseídeos, especialmente Neoseiulus californicus (McGregor), são importantes agentes de controle biológico de ácaros tetraniquídeos-praga nas culturas de pomáceas no Alto Valle del Río Negro y Neuquén, Argentina. Neste trabalho, avaliou-se a mortalidade de N. californicus quando exposto a resíduos dos inseticidas azimphos-methyl, carbaryl e cyfluthrin, e dos acaricidas cyhexatin e propargite. Os produtos foram aplicados às concentrações recomendadas em plantas de pereira. Um, três, seis e dez dias após a aplicação (DAA), folhas tratadas foram retiradas das plantas para a preparação de unidades experimentais. Cinco adultos de N. californicus, provenientes de criação-estoque, foram transferidos para cada unidade, onde pólen de taboa foi fornecido como alimento. As unidades foram mantidas a 25 ± 2 ºC, 60 ± 10% de umidade relativa e fotoperíodo de 14 h. A mortalidade do ácaro foi avaliada 24 h após o confinamento. As médias de mortalidade foram comparadas pelo teste de Dunnett, a 5% de probabilidade. A progressão do declínio do efeito dos produtos testados foi submetida à análise de regressão. Nas duas primeiras datas de avaliação, todos os produtos apresentaram valores de mortalidade significativamente diferentes da testemunha tratada com água. Seis dias após a aplicação, propargite, cyhexatin e cyfluthrin apresentaram mortalidade de aproximadamente 30%, enquanto a mortalidade nos tratamentos azimphos-methyl e carbaryl apresentou níveis estatisticamente similares aos da testemunha. Dez dias após a aplicação, a mortalidade em todos os tratamentos não diferiu significativamente da testemunha. O efeito de todos os produtos apresentou declínio progressivo ao longo do período de observação, sendo significativa a 1% de probabilidade a regressão linear negativa para os valores obtidos. Os maiores efeitos negativos sobre a sobrevivência de N. californicus corresponderam aos acaricidas testados. Azimphos-methyl foi o produto que menos afetou a sobrevivência do ácaro predador. Os inseticidas testados, usados na região do Alto Valle del Río Negro y Neuquén para o controle de Cydia pomonella, praga-chave das culturas de pomáceas, apresentaram baixa toxicidade sobre N. californicus.

Desenvolvimento de diferentes populações de Cydia pomonella (Lepidoptera: Tortricidae) em temperaturas variáveis e consequências na modelagem fenológica

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

EC28-36 Spraying Tree Fruits (Revised March 1932)

The production of sound, clean fruit is unquestionably one of the major problems facing the modern fruit grower. Culture may be neglected and pruning delayed for a time but the omission of sprays for even a single season demonstrates their absolute necessity. This applies equally to the commercial grower and to the farmer or gardener who has only a few trees. Spray materials, equipment, management, schedules, insect pests and orchard diseases are discussed in this 1928 extension circular.

Populationsdynamik des Cydia pomonella Granulovirus

Das Cydia pomonella Granulovirus (CpGV, Fam. Baculoviridae) ist ein sehr virulentes und hoch spezifisches Pathogen des Apfelwicklers (Cydia pomonella), das seit mehreren Jahren in der Bundesrepublik Deutschland und anderen Ländern der EU als Insektizid zugelassen ist. Wie andere Baculoviren auch befällt es die Larven der Insekten und ist aufgrund seiner Selektivität für Nicht-Zielorganismen unbedenklich. In der Vergangenheit konzentrierte sich die Erforschung des CpGV auf Bereiche, die für die Anwendung im Pflanzenschutz relevant waren, wobei nach fast 20 Jahren nach der ersten Zulassung noch immer nicht bekannt ist, ob und wie sich das CpGV in der Umwelt etablieren kann. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden verschiedene Parameter, mit deren Hilfe die Populationsdynamik des CpGV beschrieben werden kann, analysiert und quantitativ bestimmt. Neben den biologischen Eigenschaften wie Virulenz, DNA-Charakterisierung und Quantifizierung der Virusnachkommenschaft wurden insbesondere die horizontale sowie die vertikale Transmission, die Inaktivierung und die Infektion später Larvenstadien untersucht. Letztlich wurden die ermittelten Parameter zusammen mit Daten aus der Literatur in ein mathematisches Modell integriert. Um die Wahrscheinlichkeit der horizontalen Transmission zu quantifizieren, wurde ein Modellsystem mit losen Äpfeln etabliert, in dem verschiedene Szenarien möglicher horizontaler Transmission unter definierten Laborbedingungen getestet wurden. In Versuchsserien, in denen ein Virusfleck, entsprechend der produzierten Virusmenge einer Eilarve, auf einen Apfel appliziert worden war, war unter den aufgesetzten Apfelwicklerlarven lediglich eine sehr geringe Mortalität von 3 - 6% zu beobachten. Wurde jedoch ein an einer Virusinfektion gestorbener Larvenkadaver als Inokulum verwendet, lag die Mortalitätsrate aufgesetzter Larven bei über 40%. Diese beobachtete hohe horizontale Transmissionsrate konnte mit dem Verhalten der Larven erklärt werden. Die Larven zeigten eine deutliche Einbohrpräferenz für den Stielansatz bzw. den Kelch, wodurch die Wahrscheinlichkeit des Zusammentreffens einer an der Infektion verendeten Larve mit einer gesunden Larve um ein Vielfaches zunahm. In einem ähnlich angelegten Freilandversuch konnte eine horizontale Transmission nicht belegt werden. Der Unterschied zur Kontrollgruppe fiel aufgrund einer hohen natürlichen Mortalität und einer damit einhergehenden niedrigen Dichte der Larven zu gering aus. Parallel hierzu wurde außerdem eine Halbwertszeit von 52 Sonnenstunden für das CpGV ermittelt. Weiterhin konnte festgestellt werden, dass die Mortalität von späteren Larvenstadien, die 14 Tage Zeit hatten sich in die Äpfel einzubohren, bevor eine CpGV-Applikation durchgeführt wurde, ebenso hoch war wie bei Larven, die sich im L1-Stadium auf der Apfeloberfläche infizierten. Aufgrund des höheren Alters jener Larven war der Fraßschaden an befallenen Äpfeln jedoch wesentlich größer und vergleichbar mit dem Fraßschaden einer unbehandelten Kontrolle. Der Versuch zur vertikalen Transmission zeigte dass, obwohl die verwendete Apfelwicklerzucht nicht frei von CpGV war, die Mortalitätsrate der Nachkommen subletal infizierter Weibchen (44%) jedoch deutlich höher war als die der Nachkommen subletal infizierter Männchen (28%) und der unbehandelten Kontrolle (27%). Auch in den PCR-Analysen konnte eine größere Menge an CpGV-Trägern bei den Nachkommen subletal infizierter Weibchen (67%) als bei den Nachkommen subletal infizierter Männchen (49%) und bei der Kontrolle (42%) nachgewiesen werden. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine Infektion durch subletal infizierte Weibchen vertikal in die nächste Generation übertragen werden kann. Dies lässt erkennen, dass in der Folgegeneration des Apfelwicklers eine zusätzliche Wirkung des CpGV durch vertikale Transmission auftreten kann. Hierin wäre auch ein potentieller Mechanismus für eine dauerhafte Etablierung des Virus zu sehen. Letztlich wurden alle Parameter, die die CpGV-Apfelwickler-Beziehung beschreiben, in ein mathematisches Modell GRANULO integriert. Nach einer Sensitivitätsanalyse wurde GRANULO teilweise mit Daten aus den Freilandversuchen verifiziert. Durch Modifikation der Virusparameter im Modell konnte anschließend der Einfluss veränderter biologischer Eigenschaften (UV-Stabilität und Transmissionsraten) der Viren in Simulationen theoretisch erprobt werden. Das beschriebene Modell, das allerdings noch einer weitergehenden Verifizierung und Validierung bedarf, ist eine erste Annäherung an die quantitative Erfassung und Modellierung der Populationsdynamik des Systems CpGV-Apfelwickler. Die im Zusammenhang mit der Populationsdynamik des Apfelwicklers erhobenen Daten können einen wertvollen Beitrag zur Optimierung von Kontrollstrategien des Apfelwicklers mittels CpGV leisten. Außerdem geben sie Aufschluss über die Etablierungsmöglichkeiten dieses Bioinsektizids.

I︠a︡blochnai︠a︡ plodojorka ...

Translation into Russian, of the author's bulletin on The codling moth, by S. A. Mokschetsky.

Oviposition and reproductive performance of a generalist parasitoid (Trichogramma pretiosum) exposed to host species that differ in their physical characteristics

The response of generalist egg parasitoids to alternative natural hosts that are present simultaneously is not well known. We investigated the behavior of Trichogramma pretiosum Riley (Hymenoptera: Trichogrammatidae) in relation to two field hosts Helicoverpa armigera Hubner and Spodoptera litura Fabricius, in choice and no choice tests. We quantified the effects of natal host species and post-emergence adult age on the oviposition preference of the parasitoids. H. armigera eggs were consistently preferred over S. litura eggs, regardless of the natal host and adult age. When only S. litura eggs were available as hosts, they were parasitized at statistically similar rates to H. armigera eggs (average of 17 +/- 2.7 vs. 13 +/- 3.0, H. armigera to S. litura). The adult lifespan and lifetime fecundity of T. pretiosum were variable but were affected by natal host species and/or host species to which they were exposed. Mean lifespan and fecundity of parasitoids that had developed in H. armigera eggs and were exposed to H. armigera eggs for oviposition were 13.9 +/- 1.8 days and 98.7 +/- 11.0 adult offspring. By contrast, those that developed in S. litura eggs and were exposed to S. litura eggs for oviposition lived for 7 +/- 0.9 days and produced 53.8 +/- 8.0 adult offspring. The ovigeny index (OI) was significantly lower in the parasitoids exposed to H. armigera eggs than in those exposed to S. litura eggs, regardless of the natal host, indicating that H. armigera eggs sustain the adult parasitoids better than S. litura eggs. These results are used to predict parasitoid behavior in the field when both hosts are available. (c) 2006 Elsevier Inc. All rights reserved.

Test of the enemy release hypothesis: the native magpie moth prefers a native fireweed (Senecio pinnatifolius) to its introduced congener (S.Madagascariensis)

Abstract The enemy release hypothesis predicts that native herbivores will either prefer or cause more damage to native than introduced plant species. We tested this using preference and performance experiments in the laboratory and surveys of leaf damage caused by the magpie moth Nyctemera amica on a co-occuring native and introduced species of fireweed (Senecio) in eastern Australia. In the laboratory, ovipositing females and feeding larvae preferred the native S. pinnatifolius over the introduced S. madagascariensis. Larvae performed equally well on foliage of S. pinnatifolius and S. madagascariensis: pupal weights did not differ between insects reared on the two species, but growth rates were significantly faster on S. pinnatifolius. In the field, foliage damage was significantly greater on native S. pinnatifolius than introduced S. madagascariensis. These results support the enemy release hypothesis, and suggest that the failure of native consumers to switch to introduced species contributes to their invasive success. Both plant species experienced reduced, rather than increased, levels of herbivory when growing in mixed populations, as opposed to pure stands in the field; thus, there was no evidence that apparent competition occurred.

Increased plant volatile production affects oviposition, but not larval development, in the moth Helicoverpa armigera

It is well established that herbivorous insects respond to changes in plant odour production, but little attention has been given to whether these responses relate to direct fitness costs of plant volatile production on insect growth and survival. Here, we use transgenic Nicotiana tabacum (tobacco) plants that produce relatively large amounts of the volatile (S)-linalool to study whether the responses of egg-laying herbivorous insects to linalool production relate directly to the growth and survival of offspring. In choice tests, fewer eggs were laid on transgenic plants compared with non-transformed controls, indicating that increased linalool emissions have a deterrent effect on Helicoverpa armigera oviposition. Larval survival and larval mass after feeding on transgenic leaves, however, was comparable to non-transformed controls. (S)-linalool, whether in volatile or sequestered form, does not appear to have a direct effect on offspring fitness in this moth. We discuss how the ecology of this polyphagous moth species may necessitate a high tolerance for certain volatiles and their related non-volatile compounds, and suggest that responses by adult female H. armigera moths towards increased linalool production may be context specific and relate to other indirect effects on fitness.

Egg parasitoids of the diamondback moth, Plutella xylostella (L.) (Lepidoptera: Plutellidae), from south-east Queensland

Field surveys of egg parasitoids of the diamondback moth, Plutella xylostella, were conducted at Redlands and Gatton, south-east Queensland. Eggs of P. xylostella were present all year round in both localities, and parasitized eggs were consistently found between late spring and early winter. Percent parasitism in the range 30–75% was recorded on many occasions, although rates less than 10% were more common. The major parasitoids included Trichogrammatoidea bactrae Nagaraja and Trichogramma pretiosum Riley. Laboratory evaluation showed that the T. pretiosum from Gatton has a high capacity to parasitize P. xylostella eggs under suitable conditions. This study represents the first record of egg parasitoids of P. xylostella from Australia.

A comparison of the performance and biological efficiency of new knapsack sprayers and a controlled droplet application (CDA) sprayer for the control of the diamondback moth, Plutella xylostella L. (Lepidoptera: Plutellidae)

Field trials and laboratory bioassays were undertaken to compare the performance and efficacy (mortality of diamondback moth larvae) of insecticides applied to cabbages with three high volume hydraulic knapsack sprayers (NS-16, PB-20 and Selecta 12V) and a controlled droplet application (CDA) sprayer. In field experiments, the high volume knapsack sprayers (application rate 500-600 L ha-') provided better spray coverage on the upper and lower surfaces of inner leaves, the upper surfaces of middle and outer leaves, and greater biological efficacy than the CDA sprayer (application rate 20~40 L ha-'). The PB-20 provided better spray coverage on the upper surface of middle leaves and both Surfaces of outer leaves when compared with the Selecta I2V. However, its biological efficacy in the field was not significantly different from that of the other high volume sprayers. Increasing the application rate from 20 to 40 L ha - ' for the CDA sprayer significantly increased droplet density but had no impact on test insect mortality. Laboratory evaluations of biological efficacy yielded higher estimates than field evaluations and there was no significant difference between the performance of the PB-20 and the CDA sprayer. Significant positive relationships were detected between insect mortality and droplet density deposited for both the PB-20 and the CDA sprayers