Faculté des sciences

The nutritional value of aphid honeydew for parasitoids of lepidopteran pests

Faria, Cristina Arantes de ; Turlings, Ted C.J. (Dir.)

Thèse de doctorat : Université de Neuchâtel, 2005 ; 1831.

Feeding on carbohydrate food sources is critical for survival and reproductive success of adult parasitoids. This means that females of many parasitoids will have to periodically interrupt host foraging to find food. If host and food are located in different patches, food searching can be time and energy consuming. This is especially true for most agricultural monocultures were nectar is... More

Add to personal list
    Résumé
    La consommation d'hydrates de carbone est indispensable pour la survie et reproduction des parasitoïdes adultes. Ceci veut dire que les femelles de nombreux parasitoïdes devront périodiquement arrêter la recherche des hôtes afin de trouver de la nourriture. Si les hôtes et la nourriture se trouvent à différents endroits, la recherche de nourriture peut conduire à une grande perte en temps et en énergie. Ceci est le cas dans la plupart des monocultures agricoles où le nectar est disponible pour une période limitée voire complètement indisponible. Lorsque les hôtes et les sources de nourriture sont proches l'une de l'autre, les parasitoïdes femelles en bénéficient grandement car elles peuvent se concentrer sur la recherche d'hôtes et minimiser le temps consacrée à trouver la nourriture. Dans ce contexte, le miellat produit par les pucerons peut être considéré comme une source de nutrition alternative d'importance vitale car il se trouve en association proche avec les hôtes même pour les parasitoïdes autres que ceux du puceron. Les effets de l'alimentation avec du miellat sur la performance des parasitoïdes larvaires ont été testés (Chapitre 1). Les femelles parasitoïdes ont vécu plus longtemps et ont produit une descendance plus nombreuse en se nourrissant de miellat comparé à des femelles non nourries. Toutefois, elles ont vécu moins longtemps et ont produit moins de descendants que des femelles nourries avec une solution de sucrose. Le miellat était composé de sucres dérivés de la plante et des pucerons et sa composition changeait avec le temps et avec des taux d'infestations différents. La performance relativement basse avec du miellat ne peut pas être expliquée par sa composition mais plutôt par la difficulté à ingérer le miellat qui est très visqueux comparé à la solution de sucrose. Du miellat facilement accessible serait toutefois une source de nourriture très utile pour de nombreux parasitoïdes. Ainsi donc, l'aptitude à apprendre à distinguer entre hôte et les signaux associés à la nourriture devrait être adaptive car cela permettrait aux parasitoïdes d'économiser de l'énergie et du temps lors du changement entre recherche de nourriture et recherche d'hôte et vice-versa. Nous avons évaluée si le parasitoïde apprend les odeurs associées au miellat et si leur état physiologique affecte le choix entre recherche de nourriture et recherche d'hôte (Chapitre 2). C. marginiventris n'est pas attiré de façon innée à de l'orge infesté par des pucerons. Toutefois, quand les femelles avaient une récompense sous forme de nourriture associée avec l'odeur des plantes infestées par des pucerons, elles étaient attirées par ces odeurs les fois suivantes. Lorsque le choix entre odour de nourriture et odeur associée à l'hôte est donné à C. marginiventris, celle-ci décide selon son état physiologique et ses expériences passées. De plus, les femelles affamées réagissaient moins aux odeurs associées aux hôtes que des femelles bien nourries. La grande augumentation de l'utilisation commerciale des plantes transgéniques a provoqué de nombreuses inquiétudes sur leurs risques potentiels pour des organismes noncibles. Dans ce contexte nous avons testé les effets potentiels des plantes transgéniques Bt sur C. marginiventris à travers le miellat produit par les pucerons (Chapitre 3). De façon surprenante les plantes transgéniques furent plus susceptibles aux pucerons que leurs analogues non-transformés. Des concentrations supérieures en acides aminés dans le phloème des transgéniques explique partiellement la différence de performance des pucerons. Ces différences ont aussi affectés les performances de C. marginiventris. Les femelles de ce parasitoïde ont vécu plus longtemps et ont produits plus de descendants quand elles étaient en présence des transgéniques infestées de pucerons comparés aux femelles qui avaient accès aux plantes isogéniques infestées. La composition en sucre du miellat n'a pas pu expliquer les différentes performances des parasitoïdes. D'autres tests ont permis de suggérer que l'amélioration des performances des parasitoïdes était due à un accès plus facile du miellat sur les plantes transgéniques à cause de leur plus grande susceptibilité aux pucerons.
    Summary
    Feeding on carbohydrate food sources is critical for survival and reproductive success of adult parasitoids. This means that females of many parasitoids will have to periodically interrupt host foraging to find food. If host and food are located in different patches, food searching can be time and energy consuming. This is especially true for most agricultural monocultures were nectar is available for a short period of time or not available at all. Situations where host and food sources are in close proximity from each other are highly beneficial for parasitoid females as this allows them to concentrate in host foraging and thereby minimize time spend on food searching. In this context, aphid-produced honeydew might be regarded as an alternative food source of key importance as it usually occurs in close association with the hosts even for non-aphid parasitoids. We tested the effect that honeydew feeding has on the performance of larval parasitoids (Chapter 1). Parasitoid females lived longer and produced a higher number of offspring when feeding on honeydew when compared to unfed females. However, they lived shorter and produced a smaller number of offspring than females fed with a sucrose solution. The honeydew was composed of both plant-derived and aphid-produced sugars and its composition changed over time and with different infestation rates. The relatively poor performance on honeydew cannot be explained by the honeydew composition, but rather by the slow uptake of the very viscose honeydew as compared to the sucrose solution. Due to its wide availability and its accessibility, honeydew would still make it a very useful food source for many parasitoids. Therefore an ability to learn to distinguish between host and food associated cues should be adaptive as it would allow the parasitoid to save energy and time when switching from host to food searching and vice-versa. We assessed whether C. marginiventris learns honeydew associated odours and how their physiological state affects the choice between host and 6 food searching (Chapter 2). C. marginiventris was not innately attracted to aphid-infested barley. However, when the females had a food reward associated with the odour of aphidinfested plants they were subsequently attracted to this odour when hungry. When given a choice between food and host associated odours C. marginiventris decides between host and food foraging based on their physiological status and previous experience. Moreover, hungry females were less responsive to host-associated odours than well fed ones. The fast increase in the commercial use of transgenic plants has raised concerns about their potential risks for non-target organisms. In this context, we investigated possible effects of Bt-transgenic plants on C. marginiventris through aphid-produced honeydew (Chapter 3). Surprisingly, transgenic plants were more susceptible to aphids than their corresponding untransformed counterparts. Higher amino acid concentrations in the phloem of the transgenic lines partially explained these differences in aphid performance. The differences in aphid performance also affected the performance of C. marginiventris. Females of this parasitoid lived longer and produced more offspring when in the presence of transgenic plants infested with aphids compared to females that had access to near isogenic lines infested with aphids. The sugar composition of the honeydew did not explain these differences in parasitoid performance. Further tests suggested that the increase in parasitoid performance was rather due to a greater availability of honeydew on the transgenic plants due to their higher susceptibility to aphids.