Multiple phenotypes conferred by a single insect symbiont are independent

Many microbial symbionts have multiple phenotypic consequences for their animal hosts. However, the ways in which different symbiont-mediated phenotypes combine to affect fitness are not well understood. We investigated whether there are correlations between different symbiont-mediated phenotypes. We used the symbiont Spiroplasma , a striking example of a bacterial symbiont conferring diverse phenotypes on insect hosts. We took 11 strains of Spiroplasma infecting pea aphids ( Acyrthosiphon pisum ) and assessed their ability to provide protection against the fungal pathogen Pandora neoaphidis and the parasitoids Aphidius ervi and Praon volucre . We also assessed effects on male offspring production for five of the Spiroplasma strains. All but one of the Spiroplasma strains provided very strong protection against the parasitoid P. volucre . As previously reported, variable protection against P. neoaphidis and A. ervi was also present; male-killing was likewise a variable phenotype. We find no evidence of any correlation, positive or negative, between the different phenotypes, nor was there any evidence of an effect of symbiont phylogeny on protective phenotype. We conclude that multiple symbiont-mediated phenotypes can evolve independently from one another without trade-offs between them.

Virulence of Two Entomophthoralean Fungi, Pandora neoaphidis and Entomophthora planchoniana, to Their Conspecific (Sitobion avenae) and Heterospecific (Rhopalosiphum padi) Aphid Hosts

Pandora neoaphidis and Entomophthora planchoniana (phylum Entomophthoromycota) are important fungal pathogens on cereal aphids, Sitobion avenae and Rhopalosiphum padi. Here, we evaluated and compared for the first time the virulence of these two fungi, both produced in S. avenae cadavers, against the two aphid species subjected to the same exposure. Two laboratory bioassays were carried out using a method imitating entomophthoralean transmission in the field. Healthy colonies of the two aphid species were exposed to the same conidial shower of P. neoaphidis or E. planchoniana, in both cases from a cadaver of S. avenae. The experiments were performed under LD 18:6 h at 21 °C and a successful transmission was monitored for a period of nine days after initial exposure. Susceptibility of both S. avenae and R. padi to fungal infection showed a sigmoid trend. The fitted nonlinear model showed that the conspecific host, S. avenae, was more susceptible to E. planchoniana infection than the heterospecific host R. padi, was. In the case of P. neoaphidis, LT50 for S. avenae was 5.0 days compared to 5.9 days for R. padi. For E. planchoniana, the LT50 for S. avenae was 4.9 days, while the measured infection level in R. padi was always below 50 percent. Our results suggest that transmission from conspecific aphid host to heterospecific aphid host can occur in the field, but with expected highest transmission success to the conspecific host.

Hongos entomophthorales patógenos de pulgones plaga de cultivos de cereales y hortícolas de la Región Pampeana de la Argentina

Los cultivos agrícolas se ven expuestos a adversidades de diferentes orígenes, ya sean bióticos o abióticos. En los sistemas extensivos e intensivos de la Región Pampeana Argentina (centro norte) los áfidos representan una importante limitante ya sea en cultivos de cereales u hortícolas. El manejo de las poblaciones de estos insectos se realiza principalmente mediante el uso de insecticidas de síntesis orientando las acciones hacia la eliminación del insecto blanco que se intenta controlar. Se considera al cultivo aislado del ecosistema y por lo tanto del resto de los elementos que lo conforman. El manejo integrado de plagas (MIP) se presenta como una alternativa viable que posibilita la obtención de altos rendimientos compatibles con la sustentabilidad del sistema. Dentro del MIP una estrategia difundida con mayor énfasis en los últimos años, es el Control Biológico mediante la utilización de hongos entomopatógenos. En este grupo de agentes de control biológico, los Hongos Entomophthorales son importantes antagonistas de áfidos en condiciones de campo y presentan un alto potencial para su utilización en estrategias de Control Biológico Conservativo (CBC). Sin embargo, un profundo conocimiento de la biología y ecología de estos organismos es necesario para respaldar la toma de decisiones que permitan potenciar su uso en estrategias de MIP. Los objetivos de este trabajo de tesis se basaron fundamentalmente en la identificación y caracterización de los hongos entomophthorales como factores de mortalidad de los áfidos, en la determinación de los niveles de infección en cada cultivo y en el estudio de los factores que favorecen o inhiben su actividad en condiciones de campo. Además, se consideró el estudio de la vegetación de crecimiento espontáneo presente en los bordes de los cultivos para su posible inclusión en estrategias de CBC de áfidos en agroecosistemas de la región pampeana argentina. Se registraron cuatro especies de hongos Entomophthorales entomopatógenos, infectando áfidos en cultivos de cereales, hortícolas y en la vegetación aledaña a los cultivos. Las identificaciones fueron realizadas por métodos de taxonomía clásica y molecular. La especie más prevalente fue Pandora neoaphidis (Remaudière & Hennebert) Humber, seguido por Zoophthora radicans (Brefeld) Batko, Entomophthora planchoniana Cornu y Neozygites fresenii (Nowakowski) Remaudière & Keller (Neozygitales: Neozygitaceae). Se registraron prevalencias de E. planchoniana y de P. neoaphidis de hasta el 98.1 (n=3212) y 90.2 % (n=278) en cultivos de pimiento y de trigo respectivamente; mientras que infecciones causadas por Z. radicans alcanzaron el 63.7% (n=270) en áfidos en cultivo de trigo. Asimismo se registraron hongos patógenos de áfidos en la vegetación no cultivada presente en los bordes de los cultivos. Pandora neoaphidis fue la especie prevalente alcanzando un nivel de infección de 73.9% (n=88) en Hypermyzus carduellinus (Theobald) sobre la planta sustrato Sonchus oleraceus (L). En relación a los factores bióticos o abióticos que influencian el desarrollo de las micosis en estos insectos, se logró determinar que en algunos casos la densidad de la población hospedadora fue un factor determinante para el desarrollo de epizootias, mientras que en otros no hubo asociación entre estas variables. Se observaron diferencias en las infecciones entre los estados de desarrollo de los áfidos, siendo mayor el riesgo de infección de ninfas en comparación con el riesgo de infección de adultos ápteros y de adultos alados. Asimismo se detectó la presencia de parasitoides y depredadores en simultáneo con la ocurrencia de infecciones fúngicas sin haber sido registradas infecciones en estos enemigos naturales. Por otro lado, infecciones fúngicas se desarrollaron aún con aplicaciones de agroquímicos, lo que permite suponer que los activos de síntesis no inhibieron por completo la transmisión de los hongos entomopatógenos. En cuanto a la estacionalidad, se observaron infecciones fúngicas en todas las estaciones del año, siendo más predominantes en otoño-invierno. Las temperaturas relativamente bajas y los porcentajes de humedad altos propiciaron la transmisión de los hongos patógenos a los insectos “blanco” sanos. Importantes epizootias de P. neoaphidis y de E. planchoniana fueron registradas en cultivos de pimiento, berenjena, trigo y en plantas de crecimiento espontáneo presente en los bordes de los cultivos. En algunos cultivos, en determinados momentos, las infecciones fúngicas lograron reducir las poblaciones de áfidos por debajo del umbral de daño económico. La ocurrencia y los niveles de infección fúngica de hongos entomophthorales permiten inferir que podrían ser utilizados en programas de MIP. La predicción de los momentos en que se presentan podría constituir una herramienta útil en la toma decisiones en programas de manejo sustentable de las poblaciones de áfidos lo cual contribuiría a establecer buenas prácticas agrícolas que tiendan a la sustentabilidad de los sistemas productivos, permitiendo la protección y la integridad de los recursos naturales, siendo rentables para el productor para contribuir al crecimiento económico y el bienestar de la sociedad.

The Occurrence of Two Species of Entomophthorales (Entomophthoromycota), Pathogens ofSitobion avenaeandMyzus persicae(Hemiptera: Aphididae), in Tunisia

The natural occurrence of entomophthoralean fungi pathogenic towards aphids on cereal and potato crops was investigated in the years 2009, 2010, and 2011. Infected aphids were sampled in three bioclimatic zones in Tunisia (Beja, Cap bon, and Kairouan) and fungal species were determined based on morphological characters such as shape, size, and number of nuclei in the primary conidia. Polymerase Chain Reaction (PCR) on the internal transcribed spacer 1 region (ITS1) was used to verify morphological determination. Both methods gave consistent results and we documented for the first time the natural occurrence of two fungal species from the order Entomophthorales (phylum Entomophthoromycota),Pandora neoaphidisandEntomophthora planchoniana. Both fungi were recorded on the aphid speciesSitobion avenaeandMyzus persicaeon barley ears and potato leaves, respectively. Moreover, natural mixed infections by both species (P. neoaphidisandE. planchoniana) were documented on the target aphids. This investigation provides basic information of entomopathogenic fungi infecting economically important aphids in Tunisia.