Trophic interactions on Zea spp. plants involving the herbivores Spodoptera frugiperda (J.E. Smith), Diatraea saccharalis (Fabricius) and the predator Doru luteipes Scudder

Autor: Naranjo, Natalia Guevara
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2017
Předmět:
Druh dokumentu: Tese de Doutorado
Popis: The earwigs (Dermaptera) contains mostly nocturnal insects, which are considered subsocial due to formation of aggregated family groups and maternal care. Species of Dermaptera have been shown to play an important role as generalist predators in different crop systems worldwide. Despite that, the knowledge about their behavior and insect-plant interactions remains poorly understood. The earwig Doru luteipes (Dermaptera: Forficulidae) is one of the most important generalist predators in different crops, especially in maize (Zea mays ssp. mays) by voraciously consuming eggs and larvae of Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae) and Diatraea saccharalis (Lepidoptera: Crambidae), key pests in this crop. Maize is one of most produced cereals in the word. However, great losses are registered annually due to pest attacks, despite the use of pesticides. Studies have demonstrated that domesticated plants such as maize have reduced defenses against herbivores in detriment to intensely selecting for rapid growth and high yield, when compared with their wild ancestors\' species known as teosintes (Zea spp.). This thesis focuses on the study of the trophic interactions which occur in the system \'Zea plants - herbivores caterpillars - predator earwig\' and is divided in four chapters. In the Chapter 1 is present a general introduction and the thesis outline. In the Chapter 2, we studied through scent collection and multiple-choice bioassays, the communication between D. luteipes individuals which influences their predatory behavior. Our results indicate that earwigs can produce and use chemical cues by conspecifics to orientate them towards foraging resources. In the Chapter 3, we investigated the predation behavior of earwigs during photo- and scotophase and their preference for maize volatiles induced by S. frugiperda or D. saccharalis at different time intervals (early and old damage). Behavior, olfactometry bioassays and plant volatile collections were conducted. As was hypothesized, earwigs showed a predation activity only during night. Besides that, they were attracted by maize odors produced by both caterpillars and showed significant preference to early-damage odors over old-damage. Therefore, it is considered that early-damage volatiles (Green Leaf Volatiles-GLVs) could be the key compounds of D. luteipes attraction. In the last part (Chapter 4) was explored how domestication of Zea plants influences insect-plants interactions through plant defense. Experiments about food utilization by caterpillars, olfactometry bioassays and plant volatile collections were conducted. Interestingly, as in the previous chapter, we suggest that GLVs have an important role in earwig attraction. The results show that life-history of Zea plants influences plant defense and consequently the plant-insect interactions. In conclusion, our findings bring a new contribution to the knowledge about plant defenses in a tritrophic context and predatory strategies in D. luteipes, which would promote alternatives to optimize the conservation and biological control of pest by predators in the field.
As tesourinhas (Dermaptera) são em sua maioria insetos noturnos considerados sub-sociais devido ao cuidado maternal e à formação de grupos familiares agregados. Espécies de Dermaptera possuem um papel importante como predadores generalistas em diferentes culturas em todo mundo. Apesar disso, o conhecimento sobre seu comportamento e as interações inseto-planta permanecem pouco estudadas. A tesourinha Doru luteipes Scudder (Dermaptera: Forficulidae) é um dos predadores mais frequentes em diferentes culturas, especialmente no milho (Zea mays ssp. mays), devido ao voraz consumo de ovos e lagartas de Spodoptera frugiperda e Diatraea saccharalis, pragas chave nesta cultura. O milho é um dos cereais mais produzidos no mundo, embora grandes perdas sejam registradas anualmente devido ao ataque de pragas, apesar do uso de agroquímicos. Estudos recentes demostraram que plantas domesticadas tais como o milho têm reduzido suas defesas contra os herbívoros em detrimento à intensa seleção de cultivares de rápido crescimento e alta produtividade, quando comparados com seus ancestrais selvagens conhecidos como teosintos (Zea spp.). Esta tese foca no estudo das interações tróficas que ocorrem no sistema \'plantas Zea - lagartas herbívoras - tesourinhas predadoras\' e foi dividida em quatro capítulos. No Capítulo 1, apresenta-se uma introdução geral e o esboço da tese. No Capítulo 2, a partir da coleta de voláteis de adultos de D. luteipes e ensaios de múltipla escolha, foi estudada a comunicação química entre estes indivíduos que influencia o comportamento de predação. No Capítulo 3 foi investigado o comportamento de predação das tesourinhas durante a foto e escotofase, e a preferência delas pelos voláteis do milho induzidos por S. frugiperda ou D. saccharalis, em diferentes intervalos de tempo (dano recente ou dano tardio). As tesourinhas mostraram atividade predatória apenas durante a noite, e foram atraídas pelos odores do milho atacados pelas duas lagartas. O dano recente (voláteis de folhas verdes-VFVs) contêm os compostos chaves para a atração de D. luteipes. No Capítulo 4 foi explorado como a domesticação das plantas Zea influenciam as interações com insetos por meio das defesas de plantas. Assim como no capitulo anterior, os VFVs apresentaram um importante papel na atração das tesourinhas. Os resultados indicaram que a história de vida do gênero Zea influenciou as defesas das plantas e consequentemente, as interações inseto-planta. Em conclusão, o presente trabalho traz novas contribuições ao conhecimento sobre defesas de plantas num contexto tritrófico, bem como às estratégias de predação em D. luteipes, o qual pode gerar ferramentas para otimizar a conservação e controle biológico de pragas por predadores em campo.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
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