Effects of a juvenile hormone analogue on the eggs, post-embryonic development, metamorphosis and diapause induction of the Colorado potato beetle, Leptinotarsa decemlineata

The effect of a juvenile hormone analogue, S-71639, was tested on the eggs, four larval instars and adults of the Colorado potato beetle, Leptinotarsa decemlineata Say, by topical application or after treatment of the foodplant. The last larval instar is very sensitive to S-71639. Treatment of this instar delayed the onset of pupation and prevented adult emergence. Treated animals showed severe abnormalities, but they were not immediately killed at the doses used in this study. Treatment of larvae also interfered with the photoperiodic induction of diapause. Adults, kept under diapausing conditions, started to lay eggs after treatment with S-71639. The ovicidal effect of the compound was rather weak. The implications for practical use of S-71639 in control of the Colorado potato beetle are being discussed.

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Résumé L'effet d'un analogue de l'hormone juvénile, S-71639, a été testé sur les oeufs, les quatre stades larvaires et les adultes du doryphore, Leptinotarsa decemlineata Say, par application topique ou après traitement de la plante-hôte. Le dernier stade larvaire est très sensible au S-71639. Le traitement de ce stade retarde le début de la métamorphose et empêche l'émergence adulte. Les animaux traités montrent de graves anomalies, mais ne sont pas immédiatement tués par les doses utilisées dans cette étude. Le traitement des larves perturbe aussi l'induction photopériodique de la diapause. Les adultes placés dans des conditions de diapause, commencent à pondre après traitement au S-71639. L'effet ovicide de la substance est plutôt faible. Les implications pour l'utilisation pratique du S-71639 dans la lutte contre le doryphore sont discutées.

     

Suppression of larval Colorado potato beetle growth and development by digestive proteinase inhibitors

Evidence is presented that the Colorado potato beetle (CPB) (Leptinotarsa decemlineata (Say)) depends, at least partially, on cysteine proteinases for protein digestion. Midgut homogenates of CPB larvae have a mildly acidic pH and exhibit major proteolytic activity in the mildly acidic pH range. This proteolytic activity is activated by reducing agents, is inhibited by E-64 (a specific cysteine proteinase inhibitor), and is not inhibited by serine proteinase inhibitors. In addition, consumption of E-64 treated potato leaves by CPB larvae at rates as low as 0.8 g/cm² of leaf tissue has a deleterious effect on larval growth and development.

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Résumé Les protéinases intestinales des larves de Leptinotarsa decemlineata sont en partie caractérisées par les pH limitant leur activité, et par l'effet d'inhibiteurs de protéinases de spécificités connues. Les protéinases ont été testées avec la méthémoglobine tritiée comme substrat et nous avons déterminé les taux relatifs de peptides radioactives TCA solubles, libérées, dans des conditions précises, pour des pH compris entre 2,0 et 12,0. Le taux le plus élevé d'activité protéolytique a été observé pour des pH 5,0 à 6,0, bien qu'il y ait eu une activité appréciable aux pH 4,0 et 8,0. Parmi les inhibiteurs examinés, le E-64, inhibiteur protéinase cystéine très sélectif, a été le plus efficace sur l'activité protéinase. La pepstatine, inhibiteur protéinase aspartique, a été actif, mais seulement dans une gamme plus moin de pH. Les inhibiteurs protéinase sérine, ont été pratiquement inactifs sur l'activité protéinase.Chez des larves de doryphores nourries de feuilles de pommes de terre traitées avec différentes concentrations de E-64 ou de pepstatine, la consommation de E-64 a retardé fortement la croissance larvaire et le développement, la pepstatine a provoqué un retard du développement plus limitée.Nos résultats suggèrent que le doryphore dépend, tout au moins partiellement, des protéinases cystéine pour l'assimilation des protéines.

     

Structure-activity studies of modified citrus limonoids as antifeedants for Colorado potato beetle larvae, Leptinotarsa decemlineata

Limonin and ten structurally modified limonins were evaluated as antifeedants against 4th instar larvae of the Colorado potato beetle, Leptinotarsa decemlineata Say, in no-choice leaf dics assays. The epoxide and furan groups were shown to be essential structural requirements for high antifeedant activity.

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Résumé Le pouvoir phagodissuasif de la limonine et de 10 limonines dont la structure avait été modifiée a été évalué sur des disques de feuilles de Solanum tuberosum offerts à des larves du 4ème stade de L. decemlineata. Aucune activité dissuasive n'ayant été observée avec le tétrahydrolimonine ou le déoxylimonine, l'anneau furane et le groupe époxy sont donc nécessaires pour obtenir cette activité. Ni la réduction de la fonction 7-kéto, ni la rupture de l'anneau A de la limonine n'ont eu d'effêt sur cette activité. La réduction des fonctions 16-carbonyl et 7-kéto de la limonine ont diminué l'activité, mettant en évidence une action possible de l'anneau D-lactone dans l'activité phagodissuasive. Tandis que la déépoxydation de la limonine entraîne une perte d'activité totale, une restauration partielle de cette activité a pu être obtenu par une réduction ultérieure de la fonction 7-kéto.

     

Sperm utilization and post-copulatory female-guarding in the Colorado potato beetle, Leptinotarsa decemlineata

Crosses between white and black color morphs of the Colorado potato beetle, Leptinotarsa decemlineata Say, used as genetic markers, showed that male beetles ride and guard females to achieve the three copulations required to fill the spermatheca. Multiple matings are necessary for the females to realize their full reproductive potential. Sperm mixing occurs in the spermatheca providing partial sperm precedence. The data support the competitive mate searching theory.

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Résumé Différentes combinaisons d'accouplements entre des mutants noirs et blancs du doryphore de la pomme de terre, Leptinotarsa decemlineata, servirent à étudier le comportement de guarde de la femelle par le mâle après un premier accouplement. Les résultats indiquent que le sperme de deux mâles accouplant la même femelle se mélange dans la spermathèque assurant ainsi un certain niveau de précédence du sperme du dernier mâle.La masse de sperme dans la spermathèque était inférieure à sa capacité chez les femelles ayant été accouplées une ou deux fois. Le doryphore mâle aurait donc avantage à demeurer sur la femelle après un premier accouplement afin d'obtenir le minimum de trois accouplements requis pour remplir la spermathèque avant que les autres mâles puissent accoupler cette femelle. Les autres mâles ont avantage à essayer de dérober cette femelle pour remplir eux mêmes la spermathèque ou tout au moins profiter d'une certaine précédence du sperme du dernier mâle pour fertiliser une partie des oeufs.Sans accouplements multiples, la femelle ne possède pas suffisamment de sperme pour féconder tous ses oeufs. II semble aussi que les accouplements répétés puissent augmenter sa fécondité.Les résultats supportent une stratégie reproductive de compétition plutôt qu'une simple maximisation du nombre d'accouplements.

     

Longevity and fecundity in the colorado potato beetle, Leptinotarsa decemlineata

Longevity, egg production and sensitivity towards induction of diapause of two laboratory cultures of Leptinotarsa decemlineata Say, the Colorado potato beetle, were compared. One culture was kept ab ovo under long-day conditions (LD: 16 hr photophase; 25°=LD culture); the other was raised ab ovo in short-day condition (SD: 10 hr photophase; 25°), kept in diapause during 9 months at 25° in dry sand and after termination of diapause brought to LD (=DP-LD culture). During 97 days, there were no significant differences in the longevities of the cultures (50% mortality: day 52 in DP-LD; day 58 in LD). The survival curve of each was almost linear, which is rather unusual in animals. If the regression line, representing each survival curve was linearly extrapolated beyond day 97 (end of experiment), a theoretical maximal life span of 121 days was found for the LD culture, and of 110 days for the DP-LD culture. Beetles did not enter a second diapause as easily as the first. The haemolymph protein pattern of old animals that had ceased reproduction was almost similar to that of young reproducing animals. In both cultures, the last egg was laid at day 86. Mated females produced 30–60 eggs per day as compared with virgin females which produced less than ten per day. Application of JH 1, 20-hydroxyecdysone, prostaglandin E₂, haemolymph or brain extracts of females did not increase egg production in virgins.

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Résumé La longévité, la fécondité et la sensibilité à l'induction de la diapause ont été comparées chez deux souches de laboratoire du doryphore, Leptinotarsa decemlineata. Une souche a été conservée ab ovo en jours longs (LD: 16 h de photophase; 25°=LD culture). L'autre souche a été élevée ab ovo en jours courts (SD: 10 h de photophase; 25°); elle est restée en diapause pendant 9 mois à 25° dans du sable sec et a été placée en LD après la fin de diapause (= DP-LD culture). Jusqu'au 97ième jour de l'expérience, il n'y avait pas de différence significative entre les longévités des deux souches. Les courbes de survie des deux souches étaient presque rectilignes, ce qui est plutôt rare chez des animaux.En extrapolant linéairement après le 97ième jour (fin de l'expérience) les lignes de régression linéaire correspondant aux deux courbes, une durée de vie maximale théorique de 121 jours a pu être déduite dans la souche LD et de 110 jours pour la souche DP-LD. Aucune différence significative n'a été observée entre les fécondités des deux souches. Le dernier uf a été pondu le 86ième jour. Les doryphores qui avaient déjà été en diapause, n'y retournaient pas aussi aisément que ceux qui n'avaient jamais été en diapause avant leur vie reproductive. Le protéinogramme de l'hémolymphe des animaux âgés ne différait pas de celui des jeunes animaux reproducteurs. Tandis que les femelles accouplées ont pondu 30 à 60 ufs par jour, les femelles vierges n'en ont pas émis généralement plus de 10. L'application d'hormone juvénile 1, de 20-hydroxyecdysone, de prostaglatine E², d'hémolymphe ou d'extraits céphaliques de femelles n'a pas accru la production d'ufs.

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This research was supported by the National Foundation of Scientific Research (N.F.W.O.) of Belgium.     

Survival of the Colorado potato beetle on virus-infected tomato in relation to plant nitrogen and alkaloid content

Infection by tobacco mosaic virus improved the suitability of tomato, Lycopersicon esculentum Mill. for survival of Colorado potato beetle, Leptinotarsa decemlineata (Say), larvae. This improvement was due, at least in part, to the increase in total nitrogen content of virus-infected plants. The simultaneous increase in tomatine content had no discernable effect on L. decemlineata survival. Our results are consistent with the suggestions that virus infection may improve the suitability of partially resistant or non-preferred hosts, and that virus infection may facilitate the adaption of phytophagous insects to such marginal host plant species.

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Résumé Pour vérifier l'hypothèse selon laquelle une contamination par un virs végétal peut accroître la consommation de plantes délaissées ou partiellement résistantes, nous avons examiné les interactions entre Leptinotarsa decemlineata Say, Lycopersicon esculentum Mill., et le virus de la mosaïque du tabac (TMV). La survie des larves de L. decemlineata a augmenté avec la contamination par TMV; les teneurs en azote et en tomatine étaient toutes deux plus élevées dans les plantes contaminées par le virus. La survie a augmenté linéairement avec la teneur en azote, mais sans dépendre de la teneur en tomatine. L'influence positive pour L. decemlineata de la contamination par le virus peut être attribuée au moins en partie à la teneur en azote plus élevée. Nos résultats correspondent à l'hypothèse selon laquelle la consommation de plantes délaissées ou partiellement résistantes peut être augmentée par la contamination virale, et que cette contamination peut faciliter l'adaptation d'insectes phytophages sur des plantes marginalement consommables.

     

ÉTUDE DE LA FÉCONDITÉ CHEZ DES COUPLES ISOLÉS D‘OSCINELLA PUSILLA (DIPT. CHLOROPIDAE)

Résumé En l'absence de données précises ou concordantes sur la fécondité d'Oscinella pusilla, une étude expérimentale est menée sur des couples isolés, à l'aide d'un dispositif permettant de recueillir commodément la totalité de la ponte.La vie imaginale à 21°C dure en moyenne 32 jours et présente une période reproductrice importante de l'ordre de 25 jours. Durant cette période, la fécondité moyenne est de 83 ufs. Les résultats observés sont complétés par l'étude de dissections d'ovaires.Le dépot des ufs, pendant la période reproductrice, a lieu selon un certain rythme correspondant à l'activité ovarienne.Un rythme nycthéméral de l'activité de ponte est mis en évidence.Enfin, il existe entre la longévité et la fécondité une certaine relation.

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Summary Since no precise or consistent information on oviposition and especially on fecundity of Oscinella pusilla is available, we have undertaken such a study of this pest of cereals. The fecundity observed previously in the laboratory (25 to 30 eggs) is incompatible with the rates of increase under natural conditions.Here isolated mating pairs were held in an apparatus allowing easy collection of all eggs laid. The mean adult life was 32 days at 21°C, with an oviposition period of about 25 days and a mean of 83 eggs laid. Dissection of ovaries was also done, in order to analyse the causes of the high variability observed.There is a rhythmicity in oviposition, that becomes less clear as the females grow older. A daily rhythm also exists, 90% of the eggs being laid during the 8 hours in the middle of the 16-hour period of illumination.There is a weak positive correlation between fecundity and longevity.

     

A sampling plan for studies on the population dynamics of Leptinotarsa decemlineata (Coleoptera: Chrysomelidae) on tomato

A study of sampling variability in field populations of the Colorado potato beetle, Leptinotarsa decemlineata (Say), on tomato in eastern Ontario, showed that inter-plant variance was the major source of variation for eggs and larvae, and that intra-plant variance was the major source for adults. For eggs and larvae, the most appropriate sample unit was the basal one-sixth of the plant with its foliage or fruit. For adults, it was preferable to take the whole plant. The number of plants required for reliable population estimates was inversely proportional to population density; this relationship was graphed for three levels of sampling precision (10%, 15%, and 20% standard error).

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Résumé Dans le but d'expliquer pourquoi le Doryphore est un ravageur de peu d'importance pour la tomate, des études de populations ont été entreprises dans l'est de l'Ontario en 1968. L'objet était de réaliser des tables de vie écologiques et d'élucider le ou les facteurs qui sur tomate agissent sur les populations de l'insecte. Ce travail rapporte la variation entre les échantillons pour les différents stades de développement et se base sur l'étude de ces faits pour concevoir une méthode d'échantillonnage pour l'estimation des populations et de leur mortalité.L'analyse de variance montre que la variance entre les plantes hôtes est la source principale de la variation du nombre d'ufs et de larves, et que la variance à l'intérieur de l'échantillon de plante-hôte était à l'origine de la variation observée dans le nombre d'adultes.Pour les ufs et les larves l'unité d'échantillonnage la plus favorable est la partie basale de la plante avec son feuillage et ses fruits, représentant 1/6 de l'individu entier. Pour les adultes il est préférable de prendre la plante entière. Le nombre des plantes nécessaires pour aboutir à des estimations valables est inversement proportionnel à la densité de population; ces relations ont été traduites en graphiques pour 3 niveaux de précision de l'échantillonnage (10%, 15% et 20% de l'erreur standard). Dans les conditions des populations existantes il a été montré qu'un homme travaillant 40 heures/semaine pourrait recueillir et examiner un nombre suffisant d'échantillons pour obtenir une précision de 15%.

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Contribution No. 338, Ottawa Research Station.     

Fecundity of brachypterous and macropterous alatae in Drepanosiphum dixoni (Callaphididae, Aphididae)

In Drepanosiphum dixoni H. R. L. the heavier the adult the greater the fecundity. However, brachypterous alatae are more fecund than macropterous alatae in the first 10 days of adult life as well as in the first 10 days of reproductive life. There is no difference in the weight at birth between the offspring of brachypterous and macropterous alatae.

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Résumé Les ailés brachyptères et les ailés macroptères de Drepanosiphum dixoni sont très semblables dans leurs structures. Les brachyptères sont dépourvus des muscles indirects du vol et leurs ailes, quoique de forme parfaite, sont plus courtes que celles des ailés macroptères.La fécondité est d'autant plus grande que l'insecte adulte est plus lourd. Cependant, les ailés brachyptères sont plus féconds que les ailés macroptères aussi bien pendant les 10 premiers jours de leur vie adulte (Fig. 1A) que pendant les 10 premiers jours de leur reproduction (Fig. 1B). La différence de fécondité est plus marquée quand on se réfère aux 10 premiers jours de la vie adulte, (comparer Fig. 1, A et B), car le délai entre la mue imaginale et le début de la reproduction est plus court chez les brachyptères (2, 4 jours) que chez les macroptères (3, 3 jours).On n'observe pas de différences dans le poids à la naissance de la descendance de chacune des 2 formes.Dans l'évolution de l'aptérisme chez les Aphides il est vraisemblable que l'avantage initial réside dans un accroissement de fécondité, comme chez D. dixoni. Un développement secondaire possible dans l'évolution du dimorphisme alaire chez les Aphides est celui observé chez A. fabae où les ailés produisent une plus petite descendance, la proportion de celle-ci qui naît dans les quelques premiers jours de la vie adulte étant plus élevée que chez les formes aptères.

     

Host-habitat conditioning in the eulophid egg parasitoid, Edovum puttleri: effects of herbivore's host and its food plant

The egg parasitoid, Edovum puttleri Grissell, was cultured from eggs of two Leptinotarsa hosts, L. decemlineata (Say) and L. texana Schaeffer, and experienced on eggs from three L. decemlineata food plants, namely potato, Solanum tuberosum tuberosum L., eggplant, S. melongena L., and tomato, Lycopersicon esculentum Mill. Host preference of the various cultures was determined using choice tests. parasitoid choices were influenced by the Leptinotarsa rearing host. Wasps, reared from L. decemlineata eggs from a mixture of all three food plants and experienced on egg masses from all three food plants, preferred to parasitize egg masses from potato. Wasps, reared from L. texana eggs from silver leaf nightshade, S. elaeagnifolium L., and experienced on egg masses from all three food plants, preferred to parasitize egg masses from tomato. Choices were also influenced by the herbivore's food plant that wasps were conditioned to. Wasps, reared from L. texana and experienced on egg masses from potato, preferred to parasitize egg masses from potato. Wasps, reared from L. decemlineata on potato and experienced on egg masses from potato, preferred to parasitize egg masses from potato. Wasps, reared from L. decemlineata on tomato and experienced on egg masses from tomato, did not display a distinct host preference. Within-egg mass parasitism (i.e., number of eggs per mass that were parasitized, probed, etc.) did not consistently differ among the three food plants. The implications of these data in parasitoid ecology and biological control programs for L. decemlineata are discussed.

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Résumé L'oophage, E. puttleri a été élevé à partir des oeufs de Leptinotarsa decemlineata et L. texana. Il a été mis en expérience sur l'une des 3 plantes consommées par L. decemlineata: Solanum tuberosum tuberosum, S. melongena et Lycopersicon esculentum. Des expériences de choix ont permis de déterminer ses préférences pour les différentes catégories d'oeufs. Le choix de l'oophage est influencé par l'espèce de Leptinotarsa sur laquelle il a été élevé. E. puttleri élevé sur oeufs de L. decemlineata récoltés sur un mélange des 3 solanées, et mis en présence d'un choix de groupes d'oeufs provenant de ces 3 plantes, a parasité préférentiellement les oeufs récoltés sur S. t. tuberosum; élevé à partir d'oeufs de L. texana récoltés sur S. elaeagnifolium, et mis en présence d'un mélange de pontes des 3 solanées, il a préféré parasiter les oeufs provenant de L. esculentum. Son choix a été influencé aussi par la plante qui l'avait conditionné. E. puttleri, élevé à partir de L. texana et mis en expérience sur des pontes provenant de S. t. tuberosum a préféré pondre sur les oeufs provenant de cette solanée. De même, élevé à partir d'oeufs de L. decemlineata pondus sur S. t. tuberosum, il a préféré pondre sur les oeufs provenant de cette plante. Cependant, les oophages élevés à partir d'oeufs de L. decemlineata provenant de L. esculentum, et mis en présence de pontes provenant de L. esculentum, n'ont pas préféré significativement ces oeufs au détriment de ceux provenant des autres solanées, bien que les pontes récoltées sur L. esculentum aient été parasitées plus fréquemment quand 2 des 3 pontes (une de chaque plante) avaient été sondées ou parasitées. Le parasitisme à l'intérieur d'une ponte (nombre d'oeufs de la ponte parasités, sondés, etc) ne varie pas significativement avec la solanée d'origine. La discussion a porté sur les conséquences de ces observations sur l'écologie de l'oophage et sur la lutte biologique contre L. decemlineata.