Importance of temperature and seed water content on the induction of imaginal polymorphism in Callosobruchus maculatus

Callosobruchus maculatus (F.) is a tropical insect (Coleoptera: Bruchidae) that develops in Vigna unguiculata (Walp) seeds. In this beetle, there are two distinct adult forms that differ in their morphology, physiology and behaviour, the flight form and the flightless form. The development of C. maculatus is analyzed in a traditional store in Niger. During the dry season, 6 to 7 generations of the flightless form develop in the store. When the atmospheric water content increases during the rainy season, adults of the flight form appear and escape from the store. Experimental studies have shown that the adult polymorphism is induced during post-embryonic development and depends on prevailing abiotic factors during this period. The proportion of flight from adults is high when larvae develop in moist seeds (14–15% of water content). Under dry conditions (6–7% of water content) only flightless adult forms emerge from the seeds. Temperatures during development also influence adult polymorphism. In thermoperiodic conditions with 12–13% seed water content, the proportion of flight from adults increases with increasing duration of the thermophase. However, at low temperatures, a high proportion of flightless adult forms emerge, regardless of seed water content. The adaptive importance of these two abiotic factors on polymorphism induction is examined in this study.

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Résumé Callosobruchus maculatus (F.) est un Coléoptère Bruchidae tropical qui se développe aux dépens des graines de Vigna unguiculata. Les adultes présentent un polymorphisme; il y a en effet deux formes, la forme voilière et la forme non voilière, distinctes par des critères morphologiques, physiologiques et comportementaux. L'évolution des populations de C. maculatus a été suivie pendant toute la saison sèche et le début de la saison des pluies dans la région de Niamey au Niger (13° LN) à l'intérieur d'un grenier traditionnel. Pendant toute la saison sèche, 6 à 7 générations de C. maculatus de la forme non voilière se succèdent à l'intérieur du grenier. Les adultes de la forme voilière, très actifs, apparaissent surtout au cours de la saison des pluies lorsque la teneur en eau de l'atmosphère et la teneur en eau des graines augmentent. Les études expérimentales réalisées au laboratoire montrent que le polymorphisme imaginal est induit au cours du développement post-embryonnaire et dépend des conditions climatiques dans lesquelles celui-ci a lieu. Le taux d'adultes de la forme voilière est élevé lorsque les larves se développent dans des graines à forte teneur en eau (14 ou 15%). Lorsque la teneur en eau des graines est faible (6 à 7%), il n'y a émergence que d'adultes de la forme non voilière. Lorsque la teneur en eau des graines est comprise entre 12 et 13%, le taux d'adultes de la forme voilière s'accroit et varie avec la durée de la thermophase. A basse température il y a toujours émergence d'adultes de la forme non voilière, quelle que soit la teneur en eau des graines. L'influence de ces deux facteurs abiotiques sur l'induction du polymorphisme imaginal joue probablement un rôle important dans les mécanismes adaptatifs permettant le maintien de cette espèce en zone tropicale.