Control biològic del diabló de l’avellaner Curculio nucum, L. (Coleoptera: Curculionidae), mitjançant nematodes entomopatògens (Rhabditida: Steinernematidae i Heterorhabditidae)

Abstract

El diabló de l’avellana, Curculio nucum (L.) (Coleoptera: Curculionidae) és una plaga clau de l’avellaner, responsable de pèrdues important en la collita. Aquest treball pretén estudiar l’efectivitat dels nematodes entomopatògens per controlar C. nucum. Els nematodes entomopatògens pertanyen a les famílies Steinernematidae i Heterorhabditidae. Són paràsits d’insectes que porten associat un bacteri simbiòtic. D’un total de 295 mostres agafades en sòl d’avellaners al NE de la Península Ibérica, en 11 (3,73%) es van aïllar nematodes. Deu steinernemàtids i un heterorhabdítid van ser molecularment identificats com dos S. affine, cinc S. feltiae, dos S. intermedium, un Steinernema sp. i un H. bacteriophora. També es van aïllar fongs entomopatògens en 133 (45,08%) de les mostres, apareixent Metarhizium anisopliae (36,09%) i Beauveria bassiana (42,8%) com les espècies més freqüents. La virulència de vuit d’aquestes espècies de nematodes juntament amb una S. carpocapsae, aïllada en un jardí urbà de Barcelona, contra larves de C. nucum va ser avaluada. La mortalitat de larves deguda als nematodes varià del 10% causat per S. affine i el 78,75% per Steinernema sp. amb diferències significatives. La virulència del bacteri simbiont fou del 100% de mortalitat de larves a excepció de X. bovienii bacteri simbiont de S. affine (93,3%) i X. bovienii de S. feltiae (46,7%). La susceptibilitat de l’adult a quatre espècies de nematodes: S. feltiae, Steinernema sp., S. carpocapsae i H. bacteriophora també va ser avaluada. Els percentatges de mortalitat observats per Steinernema sp., S. feltiae i H. bacteriophora foren 1,7%, 16,7% i 8,3% respectivament, mentre que S. carpocapsae va demostrar ser el nematode més virulent, causant el 100% de mortalitat en l’adult. L’exposició d’adults a S. carpocapsae durant diferents períodes de temps va revelar que 15 minuts són suficients per matar 6,6-17% dels diablons i que el 100% de mortalitat es dóna a partir dels 120-240 minuts d’exposició. Per tal d’estudiar les diferències de susceptibilitat observades entre la larva i l’adult de C. nucum i les diferents espècies de nematodes entomopatògens utilitzats, s’avaluaren la penetració, les vies d’entrada i la resposta immunològica en la larva i l’adult de C. nucum. Els resultats indicaren que la larva és més susceptible a S. feltiae que a S. carpocapsae mentre que els adults foren molt susceptibles a S. carpocapsae. Es va determinar l’anus com a via preferent d’entrada en la larva i l’adult, tant per S. feltiae com per S. carpocapsae. La capacitat de penetració s’observà estar en relació amb la virulència del nematode. Basat en les nostres observacions la resposta immunològica queda descartada com a causa principal per explicar les diferències observades en la susceptibilitat als nematodes entomopatògens de larva i adult. La virulència de sis fongs entomopatògens contra la larva de C. nucum també fou testada. La major mortalitat de larves (80%) fou causada per M. anisopliae. Quan es van aplicar fongs i nematodes entomopatògens de manera combinada no s’observaren efectes antagònics o sinèrgics. Finalment, la persistència i la distribució vertical van ser avaluades en assajos de camp, mostrant que els nematodes foren capaços de persistir un mínim de 9 setmanes després de l’aplicació i que assoliren profunditats de fins a 40 cm. Els nematodes entomopatògens pogueren reduir de forma efectiva la població de C. nucum al camp. Un control eficaç requereix la combinació de diverses estratègies. Una aplicació d’estiu, utilitzant S. feltiae, Steinernema sp. o H. bacteriophora per controlar les larves quan s’enterrin al sòl, i una aplicació de primavera amb les mateixes espècies de nematodes per reduir la població d’insectes hivernants. Una aplicació addicional de primavera amb S. carpocapsae actuarà controlant de manera efectiva tant els adults hivernants com els que emergeixin del terra.

The Hazelnut weevil, Curculio nucum (L.) (Coleoptera: Curculionidae), is a key pest of hazelnuts causing an important economical impact on crop yield. This report summarizes the studies developed to prove the efficacy of entomopathogenic nematodes to control C. nucum. Entomopathogenic nematodes in the Steinernematidae and Heterorhabditidae families are insect lethal parasites with an endosymbiotic bacteria associated. From a total of 295 soil samples taken from hazelnut areas in the NE of the Iberian Peninsula, 11 (3.73%) were positive to entomopathogenic nematodes. Ten steinernematids and one heterorhabditid were molecular identified as two S. affine, five S. feltiae, two S. intermedium, one Steinernema sp. and one H. bacteriophora. Also, entomopathogenic fungi were recovered in 133 (45.08%) of the total samples, being Metarhizium anisopliae (36.09%) and Beauveria bassiana (42.8%) the most frequently isolated. The virulence of eight of these nematode species and strains, together with a S. carpocapsae isolated from an urban garden in Barcelona, was tested against larvae of C. nucum. Larval exposure to entomopathogenic nematodes resulted in mortality between 10% caused by S. affine and 78.75% by Steinernema sp. with significant differences. The virulence of the endosymbiotic bacteria was 100% mortality of larvae except for the X. bovienii belonging to S. affine (93.3%) and X. bovienii belonging to S. feltiae (46.7%). The susceptibility of the adult weevils to four nematodes species: S. feltiae, Steinernema sp., S. carpocapsae and one H. bacteriophora was tested. The mean mortality percentages caused by Steinernema sp., S. feltiae and H. bacteriophora were 1.7%, 16.7% and 8.3% respectively, while S. carpocapsae proved to be the most virulent nematode, causing 100% insect mortality. The adult exposure to S. carpocapsae over different periods of time revealed that 15 minutes were long enough to infect 6.6-17% of the weevils, and adult mortality reached 100% in 120 to 240 minutes of exposure. To assess the observed differences in susceptibility in relation to the insect stage of development and the nematode species used, penetration into the larva and adult of C. nucum, routes of entrance to the insect and insect immune response were evaluated. Results revealed larvae to be more susceptible to S. feltiae than to S. carpocapsae and adults were highly susceptible to S. carpocapsae. The anus was determined as the main entry route of S. carpocapsae and S. feltiae in adult insects and larvae. The penetration rate was found to be related to the nematode virulence. Our findings suggest rejecting the immune system as being responsible for the different susceptibility between larvae and adults. The virulence of six entomopathogenic fungi against larvae of C. nucum was also tested. The highest larvae mortality (reaching 80%) was due to M. anisopliae. When entomopathogenic fungi were applied in combination with entomopathogenic nematodes no antagonistic or synergistic effects were observed. Finally, short-term field persistence and the vertical distribution were assessed showing that nematodes can persist nine weeks after application and that nematodes can reach depths of 40 cm. The entomopathogenic nematodes can effectively reduce C. nucum populations in field. Efficient biocontrol requires a combined strategy. A summer application using S. feltiae, Steinernema sp. or H. bacteriophora to control the larvae when they are burying into the ground and a spring application with same nematodes species to reduce the overwintering larvae population. An additional spring application with S. carpocapsae would effectively control the overwintering and the emerging adults.