A generalized model for quantifying behavioral de-sensitization to antifeedants

Fall armyworm larvae, Spodoptera frugiperda (J. G. Smith), were exposed to leaf disks treated with the feeding deterrent aristolochic acid under two types of regimes: In group 1, untreated leaf tissue was replenished as soon as it was consumed; in group 2, the control tissue was not replenished. A strong feeding deterrence was evident during the early stages of the assay in both groups, but eventually declined in group 2. When the experiment was continued through a second 24 h period, the control tissue was not replenished for either group. During this second trial, group 2 larvae, which had previously fed on treated tissue, fed more rapidly on treated tissue than did group 1 larvae. Moreover, group 2 larvae fed more readily and extensively on treated tissue than they had in the first trial.The time for the onset of behavioral desensitization was determined by subtracting the median onset of feeding on untreated tissue from the median interval between when a larva finished all of the control tissue and when it started feeding on treated tissue under no-choice conditions. Once larvae began to feed on treated tissue, their rate of consumption was equal to that of larvae feeding on control tissue.A general model for determining the onset and degree of desensitization was developed. The implications of these results for future experiments aimed at determining the underlying physiological mechanisms and the use of antifeedants in plant protection are discussed.

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Résumé L'avenir des phagodissuadants en protection des cultures dépend, en particulier, de l'aptitude des insectes à devenir insensibles à ces substances. Les phagodissuadants sont classés en relatifs ou absolus, suivant que les insectes consomment les tissus traités ou se laissent mourir de faim. Cette propriété dépend beaucoup de la structure chimique, mais les paramètres biologiques n'ont pas été étudiés à fond.Des expériences ont donc été entreprises pour apprécier les effets combinés de jeûne et d'autres facteurs physiologiques dans l'apparition et l'évolution de la désensibilisation chez une espèce polyphage: Spodoptera frugiperda (Lep. Noctuidae). Des expériences préliminaires ont montré qu'un alcaloïde, l'acide aristolochique, est un puissant phagodissuadant pour S. frugiperda. Les chenilles, réparties en deux groupes expérimentaux, ont toutes été isolées et ont reçu chacune deux feuilles de Phaseolus lunatus: une témoin et une traitée avec 1000 ppm. Dans le groupe 1), les feuilles étaient remplacées dès consommation; dans le groupe 2), elles ne l'étaient pas.Un puissant effet dissuadant a été observé tout au long de l'expérience pour le groupe 1); dans le groupe 2), les chenilles ont finalement consommé les feuilles traitées. L'apparition de la désensibilisation était liée au jeûne. Quelques individus ont commencé à s'alimenter sur la rondelle traitée 3,5 heures aprés avoir totalement consommé la rondelle témoin; le temps médian du début de cette consommation a été de 5,7 h. Une fois la répulsion surmontée, les chenilles ont consommé le feuillage traité de la même façon que le feuillage témoin.Les expériences ont été recommencées avec les mêmes insectes, mais sans que les feuilles témoins aient alors été remplacées dans aucun des 2 groupes. Dans cette seconde expérience, les chenilles, qui avaient précédemment consommé des feuilles traitées, sont à nouveau dissuadées lors de choix binaires; cependant elles ont mangé plus rapidement les feuilles traitées, que ne l'ont fait les chenilles qui avaient disposé d'une source inépuisable de feuilles témoins. Elles se sont alimentées aussi plus facilement et plus généralement au cours de cette seconde expérience qu'au cours de la première. Quoi qu'il en soit, les deux groupes ont présenté finalement une désensibilisation.Un modèle mathématique général est proposé pour évaluer l'apparition et l'évolution de la désensibilisation. Les possibilités d'utilisation des phagodissuadants dans la protection des cultures sont discutées à la lumière de ces résultats.