Evaluación del parasitoide nativo Goniozus legneri (Hymenoptera: Bethylidae) para el control biológico aumentativo de la polilla de la vid Lobesia botrana (Lepidoptera: Tortricidae)

Abstract

Estamos transitando una crisis de la agricultura y es necesario hacer una agricultura sustentable, en busca de disminuir el uso de insumos, entre estos los insecticidas para el control de plagas. Es por ello que el manejo de plagas requiere una mayor investigación hacia alternativas que permitan una transición desde la agricultura convencional a formas de agricultura sustentables. El control biológico aumentativo es una opción para aquellas plagas clave en dónde un manejo ambiental no es suficiente. Por este motivo en la presente Tesis se evaluó al parasitoide nativo Goniozus legneri Gordh (Hymenoptera: Bethylidae) para un control biológico aumentativo de la polilla de la vid en Mendoza. En el año 2010 ingresa a la Argentina la polilla de la vid (Lobesia botrana (Den. et Shiff.)), plaga cuarentenaria que provoca pérdidas directas por el consumo de inflorescencias y bayas en los viñedos e indirectas por el ingreso de podredumbres y generación de toxinas que se encuentra en uvas y vino. Los insecticidas junto con la técnica de confusión sexual son las principales herramientas que disponen los productores para su control. En cuanto al control biológico y de acuerdo a la información disponible, G. legneri muestras cualidades promisorias por lograr reducir las poblaciones de plagas de hábitos similar en otros cultivos y alrededor del mundo. Es por ello que se propuso a esta especie como un posible agente de control biológico aumentativo de la polilla de la vid. Un primer paso fue averiguar si G. legneri, por tratarse de un parasitoide nativo, se encontraba presente atacando a la plaga de interés. Mediante un extensivo monitoreo entre los años 2019-2022, se encontró a este parasitoide en cuatro distritos del oasis Norte de la provincia de Mendoza parasitando a tres lepidópteros plaga: L. botrana en vid, a Ectomyelois ceratoniae (Zeller) en nogal y “espinillo” (Vachellia caven) y a Cydia pomonella (L.) en nogal. Para corroborar la identificación de la especie del parasitoide y la interfertilidad entre poblaciones, se realizaron estudios de la genitalia de machos y cruzamientos entre poblaciones silvestres y en cautiverio que resultaron en una F2 viable. Se reportó por primera vez la presencia de G. legneri como parasitoide de L. botrana en viñedos de Argentina en condiciones naturales de cultivo, y de esta forma se constata una nueva asociación parasitoide-hospedador en la provincia. Las tablas de vida pueden aportar información sobre la biología y parámetros demográficos que hacen al desempeño de un parasitoide al controlar su hospedador. Por ello, se buscó estudiar la biología y atributos reproductivos de G. legneri al parasitar L. botrana teniendo en cuenta dos condiciones de cría: con cuidado parental, un comportamiento reproductivo característico de esta especie, o no permitiéndolo. Se hizo un seguimiento de 50 larvas de quinto estadio de L. botrana parasitadas para determinar tiempos de desarrollo y supervivencia preimaginal. Para determinar parámetros reproductivos y poblacionales a partir de tablas de vida horizontales, hembras copuladas se colocaron junto a larvas del quinto estadio en las dos condiciones mencionadas: reemplazando nuevas larvas una vez realizada la oviposición o bien cambiándolas cuando la progenie comenzaba a tejer el cocón, permitiendo el comportamiento de cuidado parental. El tiempo de desarrollo de huevo a adulto de G. legneri fue de 15 días a 25 °C con un porcentaje de supervivencia de 25%. La primera postura de hembras sin experiencia previa fue de 9,1 huevos por larva, mientras que al otorgarse continuamente larvas para oviponer descendió a 3,76 huevos por larva y cuando hubo un periodo de cuidado parental depositaron 7,30 huevos por larva. Cuando se le permitió oviponer de forma continua, el parasitoide tuvo una tasa intrínseca de crecimiento (rm) de 0,09 significativamente mayor que cuando el tiempo de cuidado parental fue permitido, mostrando un menor potencial reproductivo con un rm de 0,05. Ambas rm fueron mayores a cero, lo que indica que el parasitoide puede crecer sobre L. botrana. Sin embargo, la supervivencia de los individuos inmaduros y la proporción sexual secundaria son bajas en relación con las obtenidas sobre otros lepidópteros lo que podría indicar que L. botrana es un hospedero de baja calidad para el parasitoide. Los betílidos pueden encontrar hospederos ocultos orientados por señales olfativas como las contenidas en las heces y la seda producida por larvas fitófagas al alimentarse. Se indagó sobre aspectos en el forrajeo de hospederos por parte de G. legneri. Se evaluó preferencia por distintas especies y se comenzaron a dilucidar las posibles fuentes de señales volátiles utilizadas por G. legneri para ubicar a las larvas hospederas dentro de las galerías que forman para alimentarse. En una prueba de doble elección se analizó la preferencia del parasitoide por distintos hospederos: L. botrana, C. pomonella y Plodia interpunctella Hübner (Lepidoptera: Pyralidae). Se encontró que G. legneri prefiere P. interpunctella por sobre C. pomonella y L. botrana, y entre estas últimas dos fue indiferente. En cuanto a la capacidad innata de explotar posibles volátiles provenientes de racimos atacados por L. botrana, se probaron diferentes fuentes de olores en un olfatómetro de tubo en Y: 1) racimo entero: un racimo de vid en los estados de inflorescencia/bayas verdes/bayas en envero con la presencia de daño de L. botrana, seis larvas en el quinto estadio y sus heces; 2) larvas: seis larvas de L. botrana de quinto estadio solas, alimentadas en racimos de cada estado fenológico considerado anteriormente; 3) heces: de larvas alimentadas en cada estado fenológico de la planta; 4) racimo dañado: por L. botrana pero solo con presencia de seda tejida por las larvas hospederas en cada estado fenológico. Se expuso individualmente a hembras sin experiencia del parasitoide a un estímulo a la vez en uno de los brazos del olfatómetro mientras que en el otro brazo circulaba aire limpio como control. El tiempo de residencia arrojó diferencias significativas para aquellos tratamientos en la etapa de baya verde que incluyeron racimos enteros (1) 75” vs 46” para aire limpio, y racimos con daño solamente (4) 84” vs 35” en aire limpio. En conclusión, G. legneri puede encontrar a L. botrana principalmente en racimos en el estado fenológico de baya verde mediante señales olfativas provocadas por la alimentación de la larva. Estas características indican que este agente de control biológico es capaz de localizar a L. botrana aun cuando provenga de la cría artificial sobre otro hospedante y en el estado fenológico de baya verde. Para evaluar el impacto de G. legneri sobre la densidad de L. botrana se realizaron liberaciones en jaulas de inclusión. El diseño de jaulas de inclusión permite manipular las poblaciones de la plaga y el enemigo natural dentro de las mismas encerrando partes de una planta o de un sector que ocupa un cultivo. Para determinar experimentalmente el grado de control de G. legneri sobre L. botrana en condiciones de semicampo se emplearon jaulas (1x 0,5m) que encerraron brotes de vid enteros, cada uno con dos racimos, luego se infestaron artificialmente con la plaga y se liberaron hembras de G. legneri, a una densidad relativa de 1:1 (hospedador:parasitoide). Las liberaciones se repitieron en las tres generaciones de la plaga en el cultivo por temporada y durante tres temporadas consecutivas (2018-2021). Se registró una reducción de alrededor del 50% de su densidad en la segunda generación de la plaga, en la temporada 2019-20, aunque se constató que los niveles de daño de L. botrana no disminuyeron. Los resultados obtenidos se corresponden con lo observado en los ensayos en olfatómetro en donde solamente en el estado de baya verde (segunda generación) el parasitoide pudo orientarse hacia el hospedero. En base a los resultados obtenidos, se concluye que G. legneri no es capaz de controlar naturalmente a la polilla de la vid. También se ha comprobado que L. botrana es un hospedador de baja calidad. Por otro lado, en condiciones de semicampo se alcanzó en la segunda generación ca. 50% del nivel de control, un resultado prometedor. Se proponen futuras investigaciones sobre la acción depredadora sobre L. botrana, estudiar estrategias que promuevan el control biológico mediante la conservación del parasitoide y continuar con la evaluación en campo ensayando diferentes dosis de liberación.

We are going through a crisis in agriculture and sustainable agriculture is necessary, which seeks to reduce the use of inputs, including insecticides for pest control. This is why pest management requires further research towards alternatives that allow a transition from a conventional model to a sustainable agriculture. Augmentative biological control is an option for those key pests where environmental management is not sufficient. For this reason, in the present Thesis the native parasitoid Goniozus legneri Gordh (Hymenoptera: Bethylidae) was evaluated for an augmentative biological control of the European grapevine moth in Mendoza. In 2010, the European grapevine moth (Lobesia botrana (Den. et Shiff.)) entered Argentina, a quarantine pest that causes direct losses through the consumption of inflorescences and berries in vineyards and indirect losses through the entry of rot and generation of toxins presents in grapes and wine. Insecticides together with mate disruption are the main tools available to growers for its control. As for biological control and according to available information, G. legneri shows promising qualities for reducing populations of similar pests in other crops and around the world. For this reason, this species was proposed as a possible agent for augmentative biological control of the grapevine moth. A first step was to find out if G. legneri, being a native parasitoid, was present attacking the pest of interest. Through extensive monitoring between 2019-2022, this parasitoid was found in four districts of the northern oasis of Mendoza province parasitizing three lepidopteran pests: L. botrana on grapevine, Ectomyelois ceratoniae (Zeller) on walnut and "espinillo" (Vachellia caven) and Cydia pomonella (L.) on walnut. To corroborate the identification of the parasitoid species and interfertility between populations, genitalia studies of males and crosses between wild and captive populations that resulted in a viable F2. This is the first report of the presence of G. legneri as a parasitoid of L. botrana in vineyards in Argentina under natural growing conditions, thus confirming a new parasitoid-host association in the province. Life tables can provide information on the biology and demographic parameters that affect the parasitoid's performance in controlling its host. Therefore, we sought to study the biology and reproductive attributes of G. legneri when parasitizing L. botrana taking into account two rearing conditions, with parental care, a reproductive behavior characteristic of this species, or not allowing it. Fifty parasitized fifth instar larvae of L. botrana were monitored to determine preimaginal development times and survival. To determine reproductive and population parameters from horizontal life tables, copulated females were placed next to fifth instar larvae in two conditions: placing new larvae after oviposition or when the progeny began to spin the cocoon, allowing parental care behavior. The egg-to-adult development time of G. legneri was 15 days at 25 °C with a survival rate of 25%. Inexperience female oviposition per larva was 9.1 eggs, while when larvae were continuously allowed to oviposit it decreased to 3.76 eggs and when there was a period of parental care they laid 7.30 eggs per larva. When G. legneri were allowed to oviposit continuously they had an intrinsic growth rate (rm) of 0.09 significantly higher than when parental care time was allowed, showing a lower reproductive potential with an rm of 0.05. Both rm were greater than zero, indicating that the parasitoid can grow on L. botrana. Nevertheless, the survival of immature individuals and the secondary sex ratio are low in relation to those obtained in other Lepidoptera, which could indicate that L. botrana is a low quality host for the parasitoid. Bethylids can find hidden hosts oriented by olfactory signals such as those contained in feces and silk produced by feeding phytophagous larvae. Aspects of host foraging by G. legneri were investigated. Preference for different species was evaluated and the possible sources of volatile signals used by G. legneri to locate host within galleries formed by feeding larvae were investigated. In a bi choice test, parasitoid preference for different hosts was evaluated among L. botrana, C. pomonella and Plodia interpunctella Hübner (Lepidoptera: Pyralidae). A preference for P. interpunctella over C. pomonella and L. botrana was found, and between the latter two it was indifferent. Regarding the innate ability to exploit volatiles from L. botrana attacked clusters, different odor sources were tested in a Y-tube olfactometer: 1) complete cluster: a vine cluster in the inflorescence/green berry/veraison berry stages with the presence of L. botrana damage, six fifth instar larvae and their feces; 2) larvae: six fifth instar L. botrana larvae alone fed on clusters of each phenological stage considered above; 3) feces: from larva fed at each phenological stage of the plant; 4) injured clusters: by L. botrana but only with the presence of silk woven by host larvae at each phenological stage. Inexperience females of the parasitoid were exposed individually to one stimulus at a time in one of the olfactometer arms while clean air was circulated in the other arm as a control. The time spent in each arm was recorded for five minutes. Residence time showed significant differences for those treatments at the green berry stage that included complete cluster (1) 75" vs. 46" for clean air, and injured clusters (4) 84" vs. 35" for clean air. Ultimately, G. legneri can encounter L. botrana mainly in clusters at the green berry phenological stage through olfactory signals elicited by larval feeding. These characteristics indicate that this biological control agent can locate L. botrana, even when it comes from artificial rearing on another host and at the green berry phenological stage. To evaluate the impact of G. legneri on the density of L. botrana, releases were made in inclusion cages. The design of inclusion cages allows manipulation of pest and natural enemy populations within the cages by enclosing parts of a plant or a sector of a crop. To experimentally evaluate the degree of control of G. legneri on L. botrana under semi-field conditions, cages (1m by 0.5m) were used that enclosed whole vine shoots, each with two clusters, which were artificially infested with the pest and G. legneri females were released at a relative density of 1:1 (host:parasitoid). The releases were repeated for all three generations of the pest in the crop per season and for three consecutive seasons (2018-2021). There was no decrease in the damage levels of L. botrana, but a reduction of about 50% of its density was observed in the second generation of the pest, in the 2019-20 season. The results obtained correspond to those observed in olfactometer trials, where only in the green berry stage (second generation) the parasitoid was able to orient itself towards the host. Based on the results obtained, G. legneri alone is not capable of naturally controlling the grapevine moth. Lobesia botrana has been found to be a lower quality host also. On the other hand, for the parasitoid:host density tested in semi-field conditions, reach in the second generation ca. 50% of control level one of the years, a promising result. Nevertheless, with the information obtained so far, future research on the host-feeding predatory action of L. botrana is proposed, to study strategies that promote biological control by conservation of the parasitoid and to continue with the field evaluation of augmentative releases by testing different release doses.