FUNCTIONING OF A COMMUNITY OF LEPIDOPTERAN MAIZE STEMBORERS AND ASSOCIATED PARASITOIDS FOLLOWING THE FALL ARMYWORM INVASION IN KENYA
FONCTIONNEMENT D’UNE COMMUNAUTÉ DE FOREURS DE MAÏS LÉPIDOPTÈRES ET DES PARASITOÏDES ASSOCIÉS SUITE A L’INVASION DE LA PROCESSIONNAIRE D'AUTOMNE AU KENYA
Résumé
Lepidopteran stemborers are still among the most important pests that are reported to cause maize yield losses in sub-Saharan Africa. In Kenya, there are three main stemborer species, Busseola fusca, Sesamia calamistis and Chilo partellus that seriously limit potential maize yield. The recent invasion of the fall armyworm (FAW), Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae) in the maize growing region of the country has further complicated the management of stemborer pests in maize fields. For proper management of maize pests, the knowledge of the behavioural and chemical ecology, eco-environmental factors and interaction among various pests species in the field is essential. Therefore, this study aimed to identify the main reservoir source of maize stemborers and associated parasitoids that give rise to new populations in succeeding cropping season and evaluate the chemical basis of the female moth oviposition site preference. Furthermore, the communal larval interactions among the stemborer species and FAW larvae and the factors such as larval dispersal potential, environment temperature, larval density and duration of the interactions as well as the susceptibility of FAW larvae to the stemborer associated parasitoids were also studied. The occurrence of maize stemborers and associated parasitoids was investigated in maize stem residues and wild grasses during the non-cropping seasons as potential carry-over populations to subsequent early-season maize plants. Chemical mechanism of oviposition choice was conducted in a community of noctuids, B. fusca and S. calamistis and crambid C. partellus between un-infested, conspecific and interspecific larvae-infested maize plants. The impact of FAW introduction in maize stemborers and associated parasitoids communities was evaluated in maize fields. The performance studies were also carried out on the associated larval parasitoids of maize stemborers, namely Cotesia flavipes, C. sesamiae Inland, C. sesamiae Costal and C. typhiae (Hymenoptera: Braconidae) in laboratory conditions with FAW larvae as host. Larval dispersal either through ballooning or crawling was compared between FAW and individual stemborer species. The study of factors that influence the interactions of stemborers larval communities with the FAW with respect to temperatures (15°C, 20°C, 25°C and 30°C), larval densities (4 larvae, 8 larvae and 12 larvae), and the durations of the interactions (5 days, 10 days, 15 days and 20 days) was conducted using restricted artificial stems in the laboratory. The sources of infestation study showed that the carry-over of these stemborer species and their associated parasitoids during the non-cropping season was significantly (P < 0.05) ensured by the maize residues left in the fields from the previous harvests. The chemical basis of female moth oviposition site preference data highlighted that either conspecific or heterospecific larvae-infested maize plants elicited specific volatile signatures that attract female moths for oviposition. Following the introduction of FAW in maize fields, the study showed that single-species infestation significantly (P < 0.05) decreased in maize field upon communal stemborer and fall amryworm larval interactions. It was also recorded that multi-species significantly (P < 0.05) increased at field level with the introduction of FAW while the overall lepidopteran infestation incidences and larval densities significantly (P < 0.05) increased leading to the accelarated increase of yield losses in the fields. All the tested associated parasitoids inserted their ovipositor into the FAW larvae but without depositing eggs in them except C. typhiae. However, they induced significant (P < 0.05) non-reproductive mortality of FAW larvae. The FAW neonate larvae had a significant (P < 0.05) greater potential of dispersion than of the stemborer species counterparts. Temperature was an important factor that significantly (P < 0.05) influenced the intra- and interspecific interactions, both on survival and relative growth rates (RGR) between larvae of the three stemborer species and the FAW larvae using the same resource. However, in interspecific interactions, the competition was significantly (P < 0.05) less pronounced between the FAW and the stemborers compared to that among the stemborer species across the temperature tested. The results also showed that negative density-dependence survival and RGR significantly (P < 0.05) affected both survival and RGR. The time partitioning of the resource use significantly (P < 0.05) influenced the coexistence of these competing insect species. The carry-over niches findings give rise to new habitat management considerations in IPM strategies. Attractant volatiles identified generate applications in the development of a multi-species lure targeting female moths. FAW constitutes an additional production constraint of cereal crops that can co-exist with stemborer species along different temperature gradients. In addition, the nonreproductive mortality induced by common stemborer specific parasitoids can be explored further as part of FAW biological control contribution.
Les lépidoptères foreurs de tiges font toujours partie des ravageurs les plus importants qui causent des pertes de rendement du maïs en Afrique subsaharienne. Au Kenya, il existe trois principales espèces de foreurs de tiges, Busseola fusca, Sesamia calamistis et Chilo partellus, qui limitent sérieusement le rendement du maïs. La récente invasion de la légionnaire d'automne (FAW), Spodoptera frugiperda (Lepidoptera : Noctuidae) dans la région de culture du maïs du pays a encore compliqué la gestion des ravageurs dans les champs de maïs. Pour une bonne gestion des ravageurs du maïs, il est essentiel de connaître l'écologie comportementale et chimique, les facteurs éco-environnementaux et l'interaction entre les différentes espèces de ravageurs sur le terrain. C'est pourquoi cette étude visait à identifier la principale source de réservoir de foreurs de tiges de maïs et des parasitoïdes associés qui donnent naissance à de nouvelles populations au cours de la saison de culture suivante et à évaluer la base chimique de la préférence des femelles pour le site de ponte. En outre, les interactions larvaires communes entre les espèces de foreurs de tiges et les larves de FAW et les facteurs tels que le potentiel de dispersion des larves, la température de l'environnement, la densité larvaire et la durée des interactions ainsi que la sensibilité des larves de FAW aux parasitoïdes associés aux foreurs de tiges ont également été étudiés. La présence de foreurs de tiges de maïs et de parasitoïdes associés a été étudiée dans les résidus de tiges de maïs et les herbes sauvages pendant les saisons non culturales comme populations potentielles de report sur les plants de maïs de début de saison ultérieurs. Le mécanisme chimique du choix de la ponte a été réalisé dans une communauté de noctuelles, B. fusca et S. calamistis et de crambe C. partellus entre des plants de maïs non infestés, congénères et interspécifiques infestés de larves. L'impact de l'introduction de FAW dans les communautés de foreurs de tiges de maïs et de parasitoïdes associés a été évalué dans des champs de maïs. Les études de performance ont également été menées sur les parasitoïdes larvaires associés des foreurs de tiges de maïs, à savoir Cotesia flavipes, C. sesamiae Inland, C. sesamiae Costal et C. typhiae (Hymenoptera : Braconidae) dans des conditions de laboratoire avec les larves de FAW comme hôte. La dispersion des larves par ballon ou par rampement a été comparée entre les espèces de FAW et les espèces de foreurs de tiges individuelles. L'étude des facteurs qui influencent les interactions des communautés larvaires de foreurs de tiges avec les FAW en ce qui concerne les températures (15°C, 20°C, 25°C et 30°C), les densités larvaires (4 larves, 8 larves et 12 larves), et les durées des interactions (5 jours, 10 jours, 15 jours et 20 jours) a été menée en utilisant des tiges artificielles restreintes en laboratoire. L'étude des sources d'infestation a montré que le report de ces espèces de foreurs de tiges et de leurs parasitoïdes associés pendant la saison non culturale a été assuré de manière significative (P < 0,05) par les résidus de maïs laissés dans les champs lors des récoltes précédentes. La base chimique des données sur les préférences des femelles en matière de sites de ponte a mis en évidence le fait que les plants de maïs infestés de larves congénitales ou hétérogénitales présentent des signatures volatiles spécifiques qui attirent les femelles pour la ponte. Suite à l'introduction de la FAW dans les champs de maïs, l'étude a montré que l'infestation d'une seule espèce diminuait de manière significative (P < 0,05) dans les champs de maïs lors des interactions entre les larves de la tordeuse commune et de l'amrylate d'automne. Il a également été enregistré que l'infestation multi-espèces a augmenté de manière significative (P < 0,05) au niveau des champs avec l'introduction de l'AFW, tandis que l'incidence globale de l'infestation par les lépidoptères et la densité larvaire ont augmenté de manière significative (P < 0,05), ce qui a accéléré l'augmentation des pertes de rendement dans les champs. Tous les parasitoïdes associés testés ont inséré leur ovipositeur dans les larves de FAW, mais sans y déposer d'oeufs, à l'exception de C. typhiae. Cependant, ils ont induit une mortalité non reproductive significative (P < 0,05) des larves de FAW. Les larves néonates de FAW avaient un potentiel de dispersion significativement plus élevé (P < 0,05) que leurs homologues des espèces de foreurs de tiges. La température était un facteur important qui influençait de manière significative (P < 0,05) les interactions intra et interspécifiques, à la fois sur la survie et les taux de croissance relatifs (RGR) entre les larves des trois espèces de foreurs de tiges et les larves de FAW utilisant la même ressource. Cependant, dans les interactions interspécifiques, la compétition était significativement (P < 0,05) moins prononcée entre les FAW et les foreurs de tiges que celle entre les espèces de foreurs de tiges pour l'ensemble des températures testées. Les résultats ont également montré que la survie et le RGR dépendaient de la densité de manière négative et que cela affectait de manière significative (P < 0,05) à la fois la survie et le RGR. La répartition dans le temps de l'utilisation des ressources a influencé de manière significative (P < 0,05) la coexistence de ces espèces d'insectes concurrentes. Les résultats des niches de report donnent lieu à de nouvelles considérations sur la gestion de l'habitat dans les stratégies de lutte intégrée. Les volatiles attractifs identifiés génèrent des applications dans le développement d'un leurre multi-espèces ciblant les papillons de nuit femelles. Le FAW constitue une contrainte de production supplémentaire pour les cultures céréalières qui peuvent coexister avec des espèces de foreurs de tiges le long de différents gradients de température. En outre, la mortalité non reproductive induite par les parasitoïdes spécifiques du foreur de tiges commun peut être étudiée plus en détail dans le cadre de la contribution de la lutte biologique contre les FAW.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)