Interações entre estratégias de parasitismo de Aphidius platensis e mecanismos de defesa de pulgões dos cereais

Abstract

Os afídeos (Hemiptera: Aphididae) são insetos fitossucívoros bem-sucedidos na exploração de culturas agrícolas, devido ao seu polifenismo e reprodução assexuada (partenogênese telítoca). As principais espécies registradas em cereais de inverno no Brasil são: Rhopalosiphum padi (Rp), Schizaphis graminum (Sg), Metopolophium dirhodum (Md) e Sitobion avenae (Sa), sendo Aphidius platensis (Ap) o parasitoide mais frequente e abundante, principalmente em pulgões Aphidinii (Rp e Sg). Neste trabalho estudaram-se as relações tróficas entre os pulgões Rp, Sg, Md e Sa com o parasitoide Ap, buscando compreender os fatores associados às taxas de parasitismo e as possíveis estratégias de defesa de afídeos e de ataque do parasitoide, avaliando: 1) a influência do hospedeiro materno no parasitismo e nas respostas quimiotáxicas de Ap; 2) o comportamento de adultos das quatro espécies de pulgões e do parasitoide e como estas interações comportamentais afetam as taxas de parasitismo; 3) a presença de endossimbiontes nos afídeos e os consequentes efeitos destes nas taxas de parasitismo e 4) a exposição de sucessivas gerações de Sg ao parasitoide (Ap) e as possíveis alterações no parasitismo e na produção de descendentes. Desta forma chegamos aos seguintes resultados: Aphidius platensis preferiu hospedeiros Aphidini, indicando afinidade inata. No entanto, sua preferência pode ser modificada dentro dessa tribo, com base nas pistas químicas herdadas de Rp durante o desenvolvimento. Os comportamentos defensivos dos pulgões são insuficientes para os protegerem do parasitismo. O parasitoide ataca igualmente os hospedeiros não-maternos, sendo incapaz de diferenciar a adequação do hospedeiro para o benefício de sua prole. Foi constatada a presença exclusiva do endossimbionte Hamiltonella defensa em Md, o que pode estar relacionado à resistência contra o parasitoide Ap. As defesas de Sg contra o parasitismo podem evoluir rapidamente ao longo das gerações em resposta à pressão de Ap, que foi o principal efeito transgeracional observado. A compreensão das interações entre pulgões e parasitoides e a forma como estas refletem nos índices de parasitismo de diferentes espécies é importante para estabelecimento de programas de controle biológico com parasitoides em cereais de inverno.

Aphids (Hemiptera: Aphididae) are successful phloem-feeding insects exploiting agricultural crops, due to their polyphenism and asexual reproduction (thelytokous parthenogenesis). The main species recorded in winter cereals in Brazil are Rhopalosiphum padi (Rp) and Schizaphis graminum (Sg); Metopolophium dirhodum (Md) and Sitobion avenae (Sa) with Aphidius platensis (Ap) being the most frequent and abundant parasitoid, mainly on Aphidinii aphids (Rp and Sg). This work aimed to study the trophic relationships between the aphids Rp, Sg, Md and Sa and the parasitoid Ap, in other to understand the factors associated with parasitism rates and the possible defense strategies of the aphids and the parasitoid's attack, evaluating: 1) the influence of the maternal host on parasitism and the chemotaxic responses of Ap; 2) the behavior of adults of the four aphid species and the parasitoid when exposed together and evaluate how these interactions are reflected in parasitism rates; 3) the presence of endosymbionts in aphids and their consequent effects on parasitism rates; and 4) the exposition of successive generations of Sg to the parasitoid (Ap) and the possible changes in parasitism rates and in the production of offspring. We thus found the following results: Aphidius platensis preferred Aphidini hosts, indicating innate affinities. However, their preference can be modified within this tribe, based on the chemical cues inherited by Rp during development. The aphids' defensive behaviors are insufficient to defend them. The parasitoid attacks non-maternal hosts equally and is unable to differentiate between the suitability of the host for the benefit of its offspring. The exclusive presence of the endosymbiont Hamiltonella defensa was found in Md, which may have conferred resistance against the parasitoid Ap. Schizaphis graminum's defenses against parasitism may evolve rapidly over generations in response to pressure from Ap, which was the main transgenerational effect observed. Understanding the interactions between aphids and parasitoids and how these reflect on the parasitism rates of different species is important for establishing biological control programs with parasitoids in winter cereals.