A taxonomic revision of the genus Pseudostegana Okada, 1978 (Diptera, Drosophilidae)

The genus Pseudostegana is revised, with descriptions of 20 new species from Southeast Asia: P. angustifasciata Chen and Wang, sp. n., P. atrofrons Chen and Toda, sp. n., P. bifasciata Chen and Toda, sp. n., P. bisetosa Chen and Toda, sp. n., P. curvata Chen and Toda, sp. n., P. dactylis Chen and Toda, sp. n., P. dolichopoda Chen and Wang, sp. n., P. hamata Chen and Toda, sp. n., P. latifasciata Chen and Toda, sp. n., P. leptoptera Chen and Toda, sp. n., P. melanogaster Chen and Toda, sp. n., P. melanopogonias Chen and Toda, sp. n., P. myrmecoformis Chen and Toda, sp. n., P. nitidifrons Chen and Wang, sp. n., P. nitidiventris Chen and Toda, sp. n., P. orbicapitata Chen and Toda, sp. n., P. oxycephala Chen and Toda, sp. n., P. pallidimaculata Chen and Wang, sp. n., P. philoga Chen and Wang, sp. n. and P xanthoptera Chen and Wang, sp. n. On the basis of the wing patterns, six species-groups are established: the atrofrons, grandipalpis, fleximediata, javana, latiparma and zonaria groups. A key to the all species of this genus is provided.

Geography and Genetics of Ecological Speciation in Pea Aphids

During ecological speciation, divergent natural selection drives evolution of ecological specialization and genetic differentiation of populations on alternate environments. Populations diverging onto the same alternate environments may be geographically widespread, so that divergence may occur at an array of locations simultaneously. Spatial variation in the process of divergence may produce a pattern of differences in divergence among locations called the Geographic Mosaic of Divergence. Diverging populations may vary in their degree of genetic differentiation and ecological specialization among locations. My dissertation examines the pattern and evolutionary processes of divergence in pea aphids (Acyrthosiphon pisum) on alfalfa (Medicago sativa) and clover (Trifolium pretense). In Chapter One, I examined differences among North American aphid populations in genetic differentiation at nuclear, sequence-based markers and in ecological specialization, measured as aphid fecundity on each host plant. In the East, aphids showed high host-plant associated ecological specialization and high genetic differentiation. In the West, aphids from clover were genetically indistinguishable from aphids on alfalfa, and aphids from clover were less specialized. Thus, the pattern of divergence differed among locations, suggesting a Geographic Mosaic of Divergence. In Chapter Two, I examined genomic heterogeneity in divergence in aphids on alfalfa and clover across North America using amplified fragment length polymorphisms (AFLPs). The degree of genetic differentiation varied greatly among markers, suggesting that divergent natural selection drives aphid divergence in all geographic locations. Three of the same genetic markers were identified as evolving under divergent selection in the eastern and western regions, and additional divergent markers were identified in the East. In Chapter Three, I investigated population structure of aphids in North America, France, and Sweden using AFLPs. Aphids on the same host plant were genetically similar across many parts of their range, so the evolution of host plant specialization does not appear to have occurred independently in every location. While aphids on alfalfa and clover were genetically differentiated in most locations, aphids from alfalfa and clover were genetically similar in both western North America and Sweden. High gene flow from alfalfa onto clover may constrain divergence in these locations.

Étude de l’impact de la température et de l’humidité sur la survie et la dynamique de la ponte de la mouche du chou (Delia radicum L.)

Réalisé en cotutellle avec Gaétan Bourgeois et avec la participation de Guy Boivin, d'Agriculture et Agroalimentaire Canada, du Centre de Recherche et Développement en Horticulture à Saint-Jean-sur-Richelieu, QC J3B 3E6, Canada

Écologie saisonnière des parasitoïdes des oeufs de l'arpenteuse de la pruche

Cette étude porte sur l’écologie saisonnière des parasitoïdes des œufs de l’arpenteuse de la pruche (Lepidoptera : Geometridae), un important défoliateur du Québec (Canada). Premièrement, nous décrivons les patrons saisonniers de parasitisme d’hôtes sentinelles par Telenomus coloradensis, T. droozi, T. flavotibiae (Hymenoptera : Scelionidae), et Trichogramma spp., dans la région du Bas-Saint-Laurent. Telenomus flavotibiae et Trichogramma spp. parasitent rarement les œufs de l’arpenteuse de la pruche alors que T. coloradensis et T. droozi sont très abondants au printemps. En laboratoire, la convenance des hôtes pour T. coloradensis diminue rapidement avec leur développement embryonnaire au printemps, affectant négativement les niveaux de parasitisme, ainsi que la survie, la taille, le temps de développement et la longévité de la progéniture. Telenomus coloradensis et T. droozi sont actifs très tôt en saison, alors que les températures sont froides (4°C) pour profiter du développement embryonnaire peu avancé de l’hôte. À partir de paramètres empiriques, nous estimons que la progéniture de T. coloradensis issue du parasitisme printanier émerge au milieu de l’été, alors que l’hôte est totalement absent de l’environnement forestier. La nouvelle génération de femelles serait donc susceptible d’entrer précocement en diapause reproductive. D’ailleurs, nos résultats de laboratoire démontrent qu’une période de privation d’hôtes affecte négativement l’activité parasitaire de T. coloradensis. Ce phénomène pourrait expliquer les niveaux très faibles de parasitisme des œufs de l’arpenteuse de la pruche à l’automne. Étonnamment toutefois, les hôtes en début de diapause (à l’automne) sont de meilleure qualité énergétique que les hôtes en post-diapause (au printemps). Alors que des études précédentes ont démontré que T. coloradensis peut survivre à l’hiver en tant qu’immature à l’intérieur des hôtes, nos résultats indiquent que ce sont principalement les femelles fertilisés qui passent l’hiver en diapause reproductive, avec un point de surfusion automnal moyen de -30,6°C.

Impact des coupes partielles sur l’activité de coléoptères phloeophages et xylophages en forêt boréale

Ce projet de recherche évalue la réponse à court terme de coléoptères phloeophages et xylophages (Cerambycidae et Scolytinae) à différentes intensités de coupes partielles (0, 25 et 40% de la surface terrière prélevée) afin de déterminer la viabilité de cette méthode sylvicole en forêt boréale. Disposant de 12 parcelles expérimentales (4 répétitions pour chaque intensité de coupe) dans une sapinière à bouleau blanc située au sud de la forêt boréale (Québec, Canada), nous avons évalué l’abondance, la diversité ainsi que l’établissement (taux d’attaque) de ces deux groupes d’insectes, et ce dès la première année suivant la coupe. L’échantillonnage a été réalisé à l’aide de pièges à interception multidirectionnelle et de l’écorçage de sections de 3 espèces d’arbres exposées dans l’ensemble des parcelles. Nos résultats montrent une plus grande activité/abondance des deux taxons (abondance 5 à 6 fois plus élevée) ainsi qu’une composition en espèces différente et plus diversifiée dans les peuplements partiellement coupés (25 et 40%). De plus, la présence et la distribution d’espèces colonisant habituellement des hôtes affaiblis (e.g., Trypodendron lineatum, Rhagium inquisitor) – et pouvant donc réduire la valeur économique d’arbres résiduels – a été recensée et semble être favorisée entres autres par l’ouverture de la canopée et des blessures physiques faites aux arbres pendant les opérations sylvicoles. Par ailleurs, l’approche combinant différentes techniques d’échantillonnage a permis une meilleure compréhension des mécanismes de localisation/sélection d’hôte (variant en fonction de l’espèce), un aspect important de la dynamique des insectes pour l’évaluation des risques suite aux coupes forestières. Sur la base de cette étude à court terme, il ne semblerait pas y avoir de différence significative sur les risques pour le milieu quant à l’augmentation d’activité des Cerambycidae et Scolytinae entre les deux traitements de coupe appliqués. Il reste cependant indispensable de vérifier la validité de ces résultats sur une plus longue période afin d’établir des plans d’aménagement forestier durables pour la forêt boréale.

Évaluation de suppléments alimentaires pour deux espèces d’acariens prédateurs, Amblyseius swirskii et Neoseiulus cucumeris (Acari: Phytoseiidae) pour l’optimisation du contrôle biologique du thrips des petits fruits (Frankliniella occidentalis) en serriculture

Projet réalisé en cotutelle avec Jacques Brodeur et Les Shipp

Influence de la variété de laitue (Lactuca sativa) sur le puceron (Nasonovia ribisnigri) et le parasitoïde (Aphidius ervi) dans le contexte d’une relation tritrophique

Plusieurs recherches sont effectuées sur la laitue commercialisée (Lactuca sativa L.), afin d’améliorer sa résistance aux ravageurs. L’objectif de cette étude est d’examiner les impacts de la résistance de la laitue sur le puceron de la laitue, Nasonovia ribisnigri (Mosley) (Hemiptera : Aphididae) et son parasitoïde, Aphidius ervi Haliday (Hymenoptera: Braconidae). La résistance de la laitue affecte négativement la valeur adaptative du puceron en augmentant sa mortalité et son temps de développement et en diminuant sa fécondité, sa taille et son poids. Cet impact sur la valeur adaptative du puceron affecte aussi négativement le parasitoïde qui s'y développe en diminuant le pourcentage d’émergence, la taille et le poids des adultes, et en diminuant la fécondité des femelles. La femelle parasitoïde estime de manière absolue la qualité de ses hôtes puisqu’elle peut discriminer entre des hôtes de bonne et de faible qualité, sans expérience préalable. L’acceptation des hôtes de bonne qualité est similaire lorsqu’ils sont présentés successivement à la femelle; l’estimation de la valeur des hôtes est donc adéquate dès la première rencontre. Cependant, cet estimé absolu est modifié par l'expérience, puisque la femelle peut changer son exploitation selon la qualité des agrégats rencontrés. Lorsque des hôtes de basse qualité sont présentés successivement, l’acceptation de la femelle augmente. Accepter des hôtes de mauvaise qualité pour l’oviposition peut être préférable que de risquer de ne pas pondre tous ses œufs. L’utilisation d’une estimation absolue et relative par A. ervi peut mener à une exploitation optimale des agrégats.

La compétition et l’exploitation optimale des ressources chez les parasitoïdes

Les femelles parasitoïdes exploitant un agrégat d’hôtes doivent ajuster leurs comportements en fonction des facteurs environnementaux auxquels elles sont soumises, dont la présence de compétiteurs dans l’environnement. L’objectif de cette étude est de mesurer les impacts de la compétition sur les stratégies d’exploitation d’agrégats chez deux espèces de parasitoïdes non agressives. Les espèces Trichogramma pintoi et T. minutum (Hymenoptera : Trichogrammatidae), des parasitoïdes d’œufs de lépidoptères, furent utilisées et leurs temps de résidence dans l’agrégat, leurs mécanismes de prise de décision et le sexe des descendants alloués furent mesurés en l'absence de compétition et en situation de compétition directe et indirecte, intra- et interspécifique. Trichogramma pintoi privilégie une stratégie générale basée uniquement sur la qualité perçue de l’agrégat. À l’inverse, T. minutum privilégie une stratégie adaptée au type de la compétition (directe ou indirecte) et à la nature des compétiteurs (intra ou interspécifiques), sans égards à la qualité de l’agrégat. La distinction de ces deux stratégies amène des perspectives de recherche intéressantes sur les impacts de la compétition à l’échelle du paysage, et est d’un intérêt certain pour ceux voulant améliorer l’efficacité des programmes et des élevages de masse utilisés en lutte biologique.

Developmental, morphological, and behavioural plasticity in the reproductive strategies of stink bugs and their egg parasitoids

L’environnement façonne la physiologie, la morphologie et le comportement des organismes par l’entremise de processus écologiques et évolutifs complexes et multidimensionnels. Le succès reproducteur des animaux est déterminé par la valeur adaptative d’un phénotype dans un environnement en modification constante selon une échelle temporelle d’une à plusieurs générations. De plus, les phénotypes sont façonnés par l’environnement, ce qui entraine des modifications adaptatives des stratégies de reproduction tout en imposant des contraintes. Dans cette thèse, considérant des punaises et leurs parasitoïdes comme organismes modèles, j’ai investigué comment plusieurs types de plasticité peuvent interagir pour influencer la valeur adaptative, et comment la plasticité des stratégies de reproduction répond à plusieurs composantes des changements environnementaux (qualité de l’hôte, radiation ultraviolette, température, invasion biologique). Premièrement, j’ai comparé la réponse comportementale et de traits d’histoire de vie à la variation de taille corporelle chez le parasitoïde Telenomus podisi Ashmead (Hymenoptera : Platygastridae), démontrant que les normes de réaction des comportements étaient plus souvent positives que celles des traits d’histoires de vie. Ensuite, j’ai démontré que la punaise prédatrice Podisus maculiventris Say (Hemiptera : Pentatomidae) peut contrôler la couleur de ses œufs, et que la pigmentation des œufs protège les embryons du rayonnement ultraviolet; une composante d’une stratégie complexe de ponte qui a évoluée en réponse à une multitude de facteurs environnementaux. Puis, j’ai testé comment le stress thermique affectait la dynamique de la mémoire du parasitoïde Trissolcus basalis (Wollaston) (Hymenoptera : Platygastridae) lors de l’apprentissage de la fiabilité des traces chimiques laissées par son hôte. Ces expériences ont révélé que des températures hautes et basses prévenaient l’oubli, affectant ainsi l’allocation du temps passé par les parasitoïdes dans des agrégats d’hôtes contenant des traces chimiques. J’ai aussi développé un cadre théorique général pour classifier les effets de la température sur l’ensemble des aspects comportementaux des ectothermes, distinguant les contraintes des adaptations. Finalement, j’ai testé l’habileté d’un parasitoïde indigène (T. podisi) à exploiter les œufs d’un nouveau ravageur invasif en agriculture, Halyomorpha halys Stål (Hemiptera : Pentatomidae). Les résultats ont montré que T. podisi attaque les œufs de H. halys, mais qu’il ne peut s’y développer, indiquant que le ravageur invasif s’avère un « piège évolutif » pour ce parasitoïde. Cela pourrait indirectement bénéficier aux espèces indigènes de punaises en agissant comme un puits écologique de ressources (œufs) et de temps pour le parasitoïde. Ces résultats ont des implications importantes sur la réponse des insectes, incluant ceux impliqués dans les programmes de lutte biologique, face aux changements environnementaux.

Sequence and function of lysosomal and digestive cathepsin D-like proteinases of Musca domestica midgut

Musca domestica larvae display in anterior and middle midgut contents, a proteolytic activity with pH optimum of 3.0-3.5 and kinetic properties like cathepsin D. Three cDNAs coding for preprocathepsin D-like proteinases (ppCAD 1, ppCAD 2, ppCAD 3) were cloned from a M. domestica midgut cDNA library. The coded protein sequences included the signal peptide, propeptide and mature enzyme that has all conserved catalytic and substrate binding residues found in bovine lysosomal cathepsin D. Nevertheless, ppCAD 2 and ppCAD 3 lack the characteristic proline loop and glycosylation sites. A comparison among the sequences of cathepsin D-like enzymes from some vertebrates and those found in M. domestica and in the genomes of Aedes aegypti, Drosophila melanogaster, Tribolium castaneum, and Bombyx mori showed that only flies have enzymes lacking the proline loop (as defined by the motif: DxPxPx(G/A)P), thus resembling vertebrate pepsin. ppCAD 3 should correspond to the digestive cathepsin D-like proteinase (CAD) found in enzyme assays because: (1) it seems to be the most expressed CAD, based on the frequency of ESTs found. (2) The mRNA for CAD 3 is expressed only in the anterior and proximal middle midgut. (3) Recombinant procathepsin D-like proteinase (pCAD 3), after auto-activation has a pH optimum of 2.5-3.0 that is close to the luminal pH of M. domestica midgut. (4) Immunoblots of proteins from different tissues revealed with anti-pCAD 3 serum were positive only in samples of anterior and middle midgut tissue and contents. (5) CAD 3 is localized with immunogold inside secretory vesicles and around microvilli in anterior and middle midguit cells. The data support the view that on adapting to deal with a bacteria-rich food in an acid midgut region, M. domestica digestive CAD resulted from the same archetypical gene as the intracellular cathepsin D, paralleling what happened with vertebrates. The lack of the proline loop may be somehow associated with the extracellular role of both pepsin and digestive CAD 3. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

The DNA puff 4C expresses a salivary secretion protein in Trichosia pubescens (Diptera; Sciaridae)

DNA puffs are genomic regions of polytene chromosomes that undergo developmentally controlled DNA amplification and transcription in salivary glands of sciarid flies. Here, we tested the hypothesis that DNA puff genes code for salivary proteins in Trichosia pubescens. To do that, we generated antibodies against saliva and immunoscreened a cDNA library made from salivary glands. We isolated clones corresponding to DNA puff regions, including clone D-50 that contained the entire coding sequence of the previously isolated C4B1 gene from puff 4C. Indeed, we showed that puff 4C is a DNA puff region detecting its local transcription and its extra rounds of DNA incorporation compared to neighboring regions. We further confirmed D-50 clone identity in Western blots reacted with the anti-saliva anitiserum. We detected a recombinant protein expressed by this clone that had the expected size for a full-length product of the gene. We end with a discussion of the relationship between DNA puff genes and their products.

Caves as a Winter Refuge by a Neotropical Harvestman (Arachnida, Opiliones)

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

Mating behavior of Sickius longibulbi (Araneae, Theraphosidae, Ischnocolinae), a spider that lacks spermathecae

We describe the mating behavior in the spermatheca-lacking theraphosid species Sickius longibulbi Soares & Camargo 1948. The behavior in captivity of nine pairs of S. longibulbi was videotaped and analyzed. The matting of this species presented an uncommon theraphosid pattern. There is little in the way of overt courtship by the male, the primary behavior seen being the male`s use of legs I and II to touch the female`s first pairs of legs and her chelicerae. Sometimes the male clasped one of the female`s first pairs of legs, bringing her close to him. While the female raised her body, the male clasped her fangs and held her tightly with his legs III wrapped around her prosoma. The male seemed to try to knock the female down, pushing her entire body until she lay on her dorsum. In this phase we observed the male biting the female on the sternum or on the leg joints. When the female fell, the male attempted to position himself at an angle of 90 degrees from the female. These movements appear to demand a lot of energy, particularly because the female is not passive during the mating. Our findings suggest that copulating in this position is, for the male, more successful than adopting other positions because it allows his extremely long palpal bulbs to deposit more sperm in the female oviduct where - since she lacks spermathecae - she retains the sperm. We suggest that the further he reaches into the oviduct, the greater the chance that he will fertilize the female`s eggs.

Molecular analysis of a mutant Anticarsia gemmatalis multiple nucleopolyhedrovirus (AgMNPV) shows an interruption of an inhibitor of apoptosis gene (iap-3) by a new class-II piggyBac-related insect transposon

A new piggyBac-related transposable element (TE) was found in the genome of a mutant Anticarsia gemmatalis multiple nucleopolyhedrovirus interrupting an inhibitor of apoptosis gene. This mutant virus induces apoptosis upon infection of an Anticarsia gemmatalis cell line, but not in a Trichoplusia ni cell line. The sequence of the new TE (which was named IDT for iap disruptor transposon) has 2531 bp with two DNA sequences flanking a putative Transposase (Tpase) ORF of 1719 bp coding for a protein with 572 amino acids. These structural features are similar to the piggyBac TE, also reported for the first time in the genome of a baculovirus. We have also isolated variants of this new TE from different lepidopteran insect cells and compared their Tpase sequences.

Transcriptome and gene expression profile of ovarian follicle tissue of the triatomine bug Rhodnius prolixus

Insect oocytes grow in close association with the ovarian follicular epithelium (OFE), which escorts the oocyte during oogenesis and is responsible for synthesis and secretion of the eggshell. We describe a transcriptome of OFE of the triatomine bug Rhodnius prolixus, a vector of Chagas disease, to increase our knowledge of the role of FE in egg development. Random clones were sequenced from a cDNA library of different stages of follicle development. The transcriptome showed high commitment to transcription, protein synthesis, and secretion. The most abundant cDNA was a secreted (S) small, proline-rich protein with maximal expression in the vitellogenic follicle, suggesting a role in oocyte maturation. We also found Rp45, a chorion protein already described, and a putative chitin-associated cuticle protein that was an eggshell component candidate. Six transcripts coding for proteins related to the unfolded-protein response (UPR) by were chosen and their expression analyzed. Surprisingly, transcripts related to UPR showed higher expression during early stages of development and downregulation during late stages, when transcripts coding for S proteins participating in chorion formation were highly expressed. Several transcripts with potential roles in oogenesis and embryo development are also discussed. We propose that intense protein synthesis at the FE results in reticulum stress (RS) and that lowering expression of a set of genes related to cell survival should lead to degeneration of follicular cells at oocyte maturation. This paradoxical suppression of UPR suggests that ovarian follicles may represent an interesting model for studying control of RS and cell survival in professional S cell types. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.