Effet de la température sur les interactions trophiques et intraguildes au sein d’un système plante-herbivore-ennemis naturels : modélisation et approches expérimentales

Doctorat réalisé en cotutelle entre l'Université de Montréal et l'Université Paul Sabatier-Toulouse III

Farmers’ knowledge and perceptions of potato pests and their management in Uganda

As we initiate entomological research on potato (Solanum tuberosum L.) in Uganda, there is need to understand farmers’ knowledge of existing insect pest problems and their management practices. Such information is important for designing a suitable intervention and successful integrated pest management (IPM) strategy. A farm household survey using a structured questionnaire was conducted among 204 potato farmers in six districts of Uganda (i.e., Kabale, Kisoro, Mbale, Kapchorwa, Mubende, and Kyegegwa) during August and September 2013. Diseases, insect pests, price fluctuations, and low market prices were the four highest ranked constraints in potato production, in order of decreasing importance. Cutworms (Agrotis spp.), aphids (Myzus persicae (Sulzer)), and potato tuber moth (Phthorimaea operculella (Zeller)) were the three most severe insect pests. Ants (Dorylis orantalis Westwood), whiteflies (Bemisia tabaci (Gennadius)), and leafminer flies (Liriomyza huidobrensis (Blanchard)) were pests of moderate importance. Major yield losses are predominantly due to late blight (Phytophthora infestans (Mont.) de Bary) and reached 100% without chemical control in the districts of Kabale, Kisoro, Mbale, and Kapchorwa. On average, farmers had little to moderate knowledge about pest characteristics. The predominant control methods were use of fungicides (72% of respondents) and insecticides (62% of respondents). On average, only 5% of the 204 farmers knew about insect pests and their natural enemies. This lack of knowledge calls for training of both farmers and extension workers in insect pest identification, their biology, and control. Empowering farmers with knowledge about insect pests is essential for the reduction of pesticide misuse and uptake of more environmentally friendly approaches like IPM. Field surveys would need follow-up in order to assess the actual field infestation rates and intensities of each insect pest and compare the results with the responses received from farmers.

Artificial diet for aphids - thirty years' experience

Myzus persicae (Sulzer) was reared continuously for over thirty years (until it died out in December 2008) on a totally defined synthetic artificial diet, the procedure for which is described. Development time was extended on diet compared with rearing on Brussels sprout plants (Brassica oleracea L. var. gemmifera L.), and generation time was further increased by an added pre-reproductive period of 4 days. Fecundity was reduced by about two-thirds, and mean relative growth rate in weight (MRGR) was only 60% in comparison with plant-reared aphids. Applying 2 kg/cm(2) pressure to a 10% sucrose solution extended the adult longevity of Aphis fabae Scopoli by less than I day. In contrast, a short experience of half-strength diet Caused a sharp rise in honeydew excretion by A. fabae for several hours, and alternating full-strength diet with diluted diets (including water) Caused a greater weight increase. The poor performance of aphids on diet thus seems to have a behavioural rather than a mechanical explanation. The diet, designed to give optimal performance of the aphids, has proved not to be useful for nutritional studies, as any change is deleterious. Areas of aphid research where the diet has been useful, however, are studies on repellents/attractants/toxins, role of symbionts, maintenance of genotype collections, work on parasitoid behaviour in relation to plant chemistry, and collection of aphid saliva.

Plant chemistry and aphid parasitoids (Hymenoptera : Braconidae): Imprinting and memory

Emerging parasitoids of aphids encounter secondary plant chemistry from cues left by the mother parasitoid at oviposition and from the plant-feeding of the host aphid. In practice, however, it is secondary plant cheinistry oil the Surface of the aphid mummy which influences parasitoid olfactory behaviour. Offspring of Aphidius colemani reared oil Myzus persicae on artificial diet did no distinguish between the odours of bean and cabbage, but showed a clear preference for cabbage odour if sinigrin had been painted oil the back of the mummy. Similarly Aphidius rhopalosiphi reared on Metopolophium dirhodum on wheat preferred the odour of wheat plants grown near tomato plants to odour of wheat alone if the wheat plants oil which they had been reared had been exposed to the volatiles of nearby tomato plants. Aphidius rhopalosiphi reared on M dirhodum, and removed from the mummy before emergence, showed a preference for the odour of a different wheat cultivar if they had contacted a mummy from that cultivar, and similar results were obtained with A. colemani naturally emerged from M. persicae mummies. Aphidius colemani emerged from mummies oil one crucifer were allowed to contact in sequence (for 45 min each) mummies from two different crucifers. The mumber of attacks made in 10 min oil M. persicae was always significantly higher when aphids were feeding oil the same plant as the origin of the last MUMMY offered, or oil the second plant if aphids feeding on the third plant were not included. Chilling emerged A. colemani for 24 h at 5 degrees C appeared to erase the imprint of secondary plant chemistry, and they no longer showed host plant odour preferences in the olfactometer. When the parasitoids were chilled after three Successive mummy experiences, memory of the last experience appeared at least temporarily erased and preference was then shown for the chemistry of the second experience.

Identification of mutations conferring insecticide-insensitive AChE in the cotton-melon aphid, Aphis gossypii Glover

We have identified two mutations in the ace1 gene of Aphis gossypii that are associated with insensitivity of acetylcholinesterase (AChE) to carbamate and organophosphate insecticides. The first of these, S431F (equivalent to F331 in Torpedo californica), is associated with insensitivity to the carbamate insecticide pirimicarb in a range of A. gossypii clones. The S431F mutation is also found in the peach-potato aphid, Myzus persicae (Sulzer), and a rapid RFLP diagnostic allows the identification of individuals of both aphid species with a resistant genotype. This diagnostic further revealed the presence of S431 in several other pirimicarb-susceptible aphid species. The serine at this position in the wild-type enzyme has only been reported for aphids and provides a molecular explanation of why pirimicarb has a specific aphicidal action. A less specific insensitivity to a wide range of carbamates and organophosphates is associated with a second mutation, A302S (A201 in T. californica).

Influence of elevated CO2 on interspecific interactions at higher trophic levels

We report the results of a study investigating the influence of elevated CO2 on species interactions across three trophic levels: a plant (Brassica oleracea), two aphid herbivores (the generalist Myzus persicae and the specialist Brevicoryne brassicae), and two natural enemies (the coccinellid Hippodamia convergens (ladybird) and the parasitoid wasp Diaeretiella rapae). Brassica oleracea plants reared under elevated CO2 conditions (650 ppmv vs. 350 ppmv) were larger and had decreased water and nitrogen content. Brevicoryne brassicae reared on plants grown in elevated CO2 were larger and accumulated more fat, while there was no change in M. persicae traits. Fecundity of individual aphids appeared to be increased when reared on plants grown in elevated CO2. However, these differences were generally lost when aphids were reared in colonies, suggesting that such changes in plant quality will have subtile effects on aphid intraspecific interactions. Nevertheless, CO2 treatment did influence aphid distribution on plants, with significantly fewer M. persicae found on the shoots, and B. brassicae was only found on senescing leaves, when colonies were reared on plants grown in elevated CO2. We reared B. brassicae and M. persicae in competition on plants grown at both the CO2 concentration treatments. We found a significantly lower ratio of M. persicae: B. brassicae on plants grown under elevated CO2 conditions, strongly suggesting that increasing CO2 concentrations can alter the outcome of competition among insect herbivores. This was also reflected in the distribution of the aphids on the plants. While the CO2 treatment did not influence where B. brassicae were found, fewer M. persicae were present on senescing leaves under elevated CO2 conditions. Changes in plant quality resulting from the CO2 treatments did not appear to alter aphid quality as prey species, as the number consumed by the ladybird H. convergens, and the number parasitised by the parasitoid wasp D. rapae, did not change. To our knowledge, this study provides the first empirical evidence that changes in host plant quality mediated by increasing levels of CO2 can alter the outcome of interspecific competition among insect herbivores.

Investigations into plant biochemical wound-response pathways involved in the production of aphid-induced plant volatiles

Feeding damage to plants by insect herbivores induces the production of plant volatiles, which are attractive to the herbivores natural enemies. Little is understood about the plant biochemical pathways involved in aphid-induced plant volatile production. The aphid parasitoid Diaeretiella rapae can detect and respond to aphid-induced volatiles produced by Arabidopsis thaliana. When given experience of those volatiles, it can learn those cues and can therefore be used as a novel biosensor to detect them. The pathways involved in aphid-induced volatile production were investigated by comparing the responses of D. rapae to volatiles from a number of different transgenic mutants of A. thaliana, mutated in their octadecanoid, ethylene or salicylic acid wound-response pathways and also from wild-type plants. Plants were either undamaged or infested by the peach-potato aphid, Myzus persicae. It is demonstrated that the octadecanoid pathway and specifically the COI1 gene are required for aphid-induced volatile production. The presence of salicylic acid is also involved in volatile production. Using this model system, in combination with A. thaliana plants with single point gene mutations, has potential for the precise dissection of biochemical pathways involved in the production of aphid-induced volatiles

Resistência de genótipos de batata, Solanum spp., a afídeos (Homoptera: Aphididae) e influência sobre parasitóides

Avaliou-se a resistência de genótipos de batata aos afídeos Myzus persicae (Sulz.), Macrosiphum euphorbiae (Thomas) e Aphis gossypii (Glover), e a influência desses genótipos sobre parasitóides, em dois ensaios em plantios de inverno (1996 e 1997), em condições de campo, em Jaboticabal, SP. Os genótipos plantados no primeiro ano foram: Achat, Baronesa, Bintje, BR-2, Contenda, Monalisa, N 140-201 e NYL 235-4, distribuídos em quatro blocos ao acaso. Dois levantamentos foram efetuados, aos 70 e 85 dias após o plantio, avaliando-se o número de pulgões/folha e pulgões parasitados, nos terços superior, médio e inferior da planta. em 1997 plantaram-se os mesmos genótipos, excetuando-se o N 140-201, com levantamentos aos 72 e 80 dias. O genótipo NYL 235-4 mostrou-se suscetível a M. euphorbiae, sob infestações médias de 2,90 (1996) e 1,19 pulgões/folha (1997); dentre as cultivares comerciais, Baronesa foi a menos atacada por M. persicae (0,12 e 0,10 pulgões/folha em 1996 e 1997), enquanto BR-2 foi bem suscetível (1,10 e 0,66 pulgões/folha). Os afídeos ocorreram em maior população nas partes média e inferior das plantas; maior número de pulgões mumificados por Aphidius ervi Hal. e Diaretiella rapae (McIntosh), com parasitismo variando de 15 a 36%, foi observado em NYL 235-4, que foi o genótipo mais infestado pelos afídeos.

Diversidade de afídeos na cultura do algodoeiro no município de Campo Verde (MT)

O objetivo deste trabalho foi verificar a diversidade de afídeos (Hemiptera: Aphididae) na cultura do algodoeiro (Gossypium hirsutum L.) no município de Campo Verde (MT). Os afídeos foram amostrados diretamente nas plantas e através de armadilhas tipo Moericke. As amostragens foram realizadas a cada dois dias, até 60 dias após a germinação das plantas. A espécie Aphis gossypii Glover prevaleceu nas amostragens realizadas sobre as plantas. Formas aladas, de ocorrência acidental na cultura, tais como Aphis spiraecola Patch e Rhopalosiphum padi (Linnaeus) também foram observadas. Com as armadilhas tipo Moericke foram capturados 2280 afídeos alados, pertencentes a 13 espécies: R. padi (52,6% do total), A. spiraecola (26,4%), A. gossypii (8,9%), Rhopalosiphum maidis (Fitch) (5,3%), Geopemphigus floccosus (Moreira) (3,1%), Uroleucon ambrosiae (Thomas) (1,5%), Rhopalosiphum rufiabdominalis (Sasaki) (1,3%), Myzus persicae (Sulzer) (0,4%), Sipha flava (Forbes) (0,3%), Pentalonia nigronervosa Coquerel, Tetraneura nigriabdominalis (Sasaki), Lizerius melanocallis (Quednau) e Toxoptera citricidus (Kirkaldy) (0,1% cada uma). Nas amostragens diretamente sobre as plantas foram observados ápteros e alados de A. gossypii e alados de A. spiraecola e R. padi. Nas armadilhas tipo Moericke, as principais espécies capturadas foram R. padi, A. spiraecola, A. gossypii e R. maidis.

Ocorrência de afídeos em alface (Lactuca sativa L.) em cultivo hidropônico

A ocorrência de afideos foi avaliada em alface cultivada hidroponicamente na área de produção da Escola Agrotécnica da Universidade Estadual de São Paulo (UNESP), em Jaboticabal, São Paulo, de janeiro a dezembro de 1999. Foi constatado que o número total de cada espécie de afideo, presentes em amostragens conduzidas semanalmente durante o período, foi correlacionada com a média de temperaturas registradas dentro do período de amostragem. Foi registrada a ocorrência de três espécies de afideos, Uroleucon ambrosiae (Thomas), Myzus persicae (Sulzer) e Macrosiphum euphorbiae (Thomas), sendo as maiores densidades populacionais coincidentes com médias de temperaturas inferiores a 21,5°C. As maiores densidades populacionais de U. ambrosiae ocorreram de maio a junho. Na segunda semana de maio e na terceira semana de novembro foram registrados dois picos populacionais máximos de M. persicae. A espécie M. euphorbiae predominou sobre as demais e as maiores populações dessa espécie foram observadas nos períodos de maio a junho e final de julho a início se setembro. Foi constatada correlação negativa entre populações de afideos e temperatura. Esta correlação, entretanto, foi estatisticamente significativa somente para M. euphorbiae e U. ambrosiae.

Host quality of different aphid species for rearing Diaeretiella rapae (McIntosh) (Hymenoptera: Braconidae)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Ocorrência de formas aladas de pulgões e sua relação com fatores meteorológicos e plantas hospedeiras

O objetivo deste trabalho foi determinar o padrão de revoadas e a influência de fatores meteorológicos e de Brassicaceae sobre populações de formas aladas dos pulgões Brevicoryne brassicae, Lipaphis erysimi e Myzus persicae. Os pulgões foram amostrados em armadilhas tipo bandeja amarela com água, entre julho de 1997 e agosto de 2005. A correlação parcial de Pearson foi utilizada para verificar a influência da temperatura do ar, umidade relativa, chuva e insolação na abundância de alados das três espécies. A influência de brassicáceas foi avaliada pelo cálculo do número de graus-dia acumulados acima da temperatura base inferior dessas plantas. Lipaphis erysimi foi mais numerosa que M. persicae e B. brassicae. Os alados de B. brassicae apresentaram revoadas que predominaram de agosto a outubro, com o pico de abundância em setembro. Os períodos de revoada de L. erysimi e M. persicae foram mais longos que o de B. brassicae, com os maiores picos de L. erysimi e M. persicae observados de abril a novembro e de junho a outubro, respectivamente. A população de B. brassicae teve correlação significativa com as temperaturas máxima e mínima, insolação e umidade relativa do ar, enquanto L. erysimi e M. persicae foram afetadas apenas pela insolação e umidade relativa.

Predicting the occurrence of alate aphids in Brassicaceae

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Resistência de genótipos de batata ao pulgão

Avaliou-se a resistência (e antibiose) de genótipos de batata, comerciais e em fase de melhoramento, ao pulgão Myzus persicae, em ensaios efetuados com plantas em vasos, sem chance de escolha, em Jaboticabal (SP). Foram efetuados seis experimentos, utilizando-se um total de 16 genótipos, a saber: 'Achat', 'Apuã', 'Aracy', 'Aracy Ruiva', 'Bintje', 'Ibitu Açu', 'Itararé', 'N 140-201', 'NYL 235-4', '288.719-13', '288.764-26', '288.776-3', '288.776-6', '288.794-19', '288.801-6' e '288.814-7'. em cada experimento foram utilizadas combinações variadas dos mesmos. Nos dois primeiros experimentos as plantas foram infestadas com 30 pulgões adultos por planta, distribuídos em três folhas, com três avaliações realizadas em semanas subseqüentes à infestação, contando-se o número de indivíduos por planta. O terceiro experimento foi conduzido aprisionando-se duas fêmeas adultas no interior de pequenas gaiolas fixadas na face abaxial dos folíolos, em número de dez por planta, avaliando-se a reprodução do pulgão após sete dias, em dois plantios. No quarto experimento efetuou-se a infestação da planta com 15 pulgões, avaliando-se o crescimento da população na planta toda durante três semanas consecutivas. No quinto experimento foi avaliada a descendência de uma única fêmea adulta por folíolo e no sexto experimento avaliou-se o peso dos pulgões aos sete dias de vida. Os tricomas glandulares presentes nos folíolos e a funcionalidade dos mesmos também foram avaliados. A cultivar 'Ibitu Açu' apresentou elevado grau de antibiose a M. persicae; os genótipos '288.776-3' e '288.794-19' também apresentaram esse tipo de resistência, em grau moderado; '288.719-13' e '288.764-26' foram resistentes ao pulgão, provavelmente devido à presença de tricomas glandulares funcionais, dos tipos A e B, em seus folíolos (antixenose); entre os mais suscetíveis destacaram-se 'Bintje' e '288.801-6'.

Efeito da temperatura e de hospedeiros no desenvolvimento de Diaeretiella rapae (McIntosh) (Hymenoptera: Braconidae, Aphidiinae)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)