Isolement reproducteur et spécialisation à la plante-hôte chez les phérotypes de Pyrale du maïs (Ostrinia nubilalis)

The present PhD study investigates the aspect of chemical ecology in the European corn borer (ECB, Ostrinia nubilalis Hübner, Lepidoptera: Crambidae): pherotypes reproductive isolation and host plant specialisation.All the experiences were designed to have ecologically relevant information about the chemical signals released or perceived by ECB moth during the reproduction period. Most of the work was conducted close to natural conditions and taking into account all the behavioural traits of ECB.First we investigated what can be the chemical landscape of maize field for host-seeking ECB moth. The whole volatile blends that make up the olfactory environment of maize field biotope was identified according to the ECB oviposition behaviour (Paper I). Secondly taking into account the diel periodicity of ECB behaviour we studied the diel changes of volatile profiles released from maize plant and from maize field (Paper II). Thirdly, we studied the process of host fidelity within the ECB host plants. The volatiles released from different host plants at the time of ECB oviposition flight were identified and the oviposition behaviour was studied in wind tunnel to evidence the host plant preferences of ovipositing females (Paper III). Fourthly, we address the question on assortative mating in ECB pherotypes and we investigated the chemical signals involved in the reproductive isolation in ECB pherotypes. We focused on the male pheromone produced by hairpencils and on courtship behaviour (Paper IV).La présent étude examine aspect de l'écologie chimique de la Pyrale du maïs (Ostrinia nubilalis, Hübner, Lepidoptera: Crambidae). L’isolement reproducteur des phérotypes et leur spécialisation à la plante hôte ont reçu une attention particulière. Toutes les expériences ont été conçues pour avoir des informations pertinents sur le plan écologique des signaux chimiques libérés ou perçu par la Pyrale du maïs pendant la période de reproduction. La plupart des travaux en cadre de cette thèse dans des conditions naturelles et en tenant compte de tous les traits comportementaux de la Pyrale. Premièrement, le paysage chimique du champ de maïs a été étudié pour connaître les signaux chimiques rencontrés par une femelle de Pyrale du maïs qui est à la recherche d’une plante hôte. Les mélanges des volatiles qui composent l'environnement olfactif du champ de maïs a été identifié et leurs rôles discutés selon la biologie et le comportement d’oviposition de la Pyrale du maïs.Deuxièmement, en tenant compte de la périodicité du comportement de la Pyrale du maïs nous avons étudié les modifications circadiennes des profils des volatiles libérés par les plantes individuelles du maïs et par le champ du maïs.Troisièmement, le fidélité d’hôte plantes de la Pyrale du maïs a été étudié. Les volatiles libérés par différentes plantes hôtes au moment de vol d’oviposition ont été identifiés et le comportement de ponte a été étudié dans le tunnel du vol.Quatrièmement, les signaux chimiques impliqués dans l'isolement reproducteur des phérotypes de la Pyrale du maïs a été étudié. Nous nous sommes concentrés sur la phéromone mâle produite par les pinceaux androconiaux et sur leur rôle dans le comportement de cour

Isolement reproducteur et spécialisation à la plante-hôte chez les phérotypes de Pyrale du maïs (Ostrinia nubilalis)

La présent étude examine aspect de l'écologie chimique de la Pyrale du maïs (Ostrinia nubilalis, Hübner, Lepidoptera: Crambidae). L isolement reproducteur des phérotypes et leur spécialisation à la plante hôte ont reçu une attention particulière. Toutes les expériences ont été conçues pour avoir des informations pertinents sur le plan écologique des signaux chimiques libérés ou perçu par la Pyrale du maïs pendant la période de reproduction. La plupart des travaux en cadre de cette thèse dans des conditions naturelles et en tenant compte de tous les traits comportementaux de la Pyrale. Premièrement, le paysage chimique du champ de maïs a été étudié pour connaître les signaux chimiques rencontrés par une femelle de Pyrale du maïs qui est à la recherche d une plante hôte. Les mélanges des volatiles qui composent l'environnement olfactif du champ de maïs a été identifié et leurs rôles discutés selon la biologie et le comportement d oviposition de la Pyrale du maïs.Deuxièmement, en tenant compte de la périodicité du comportement de la Pyrale du maïs nous avons étudié les modifications circadiennes des profils des volatiles libérés par les plantes individuelles du maïs et par le champ du maïs.Troisièmement, le fidélité d hôte plantes de la Pyrale du maïs a été étudié. Les volatiles libérés par différentes plantes hôtes au moment de vol d oviposition ont été identifiés et le comportement de ponte a été étudié dans le tunnel du vol.Quatrièmement, les signaux chimiques impliqués dans l'isolement reproducteur des phérotypes de la Pyrale du maïs a été étudié. Nous nous sommes concentrés sur la phéromone mâle produite par les pinceaux androconiaux et sur leur rôle dans le comportement de cour.The present PhD study investigates the aspect of chemical ecology in the European corn borer (ECB, Ostrinia nubilalis Hübner, Lepidoptera: Crambidae): pherotypes reproductive isolation and host plant specialisation.All the experiences were designed to have ecologically relevant information about the chemical signals released or perceived by ECB moth during the reproduction period. Most of the work was conducted close to natural conditions and taking into account all the behavioural traits of ECB.First we investigated what can be the chemical landscape of maize field for host-seeking ECB moth. The whole volatile blends that make up the olfactory environment of maize field biotope was identified according to the ECB oviposition behaviour (Paper I). Secondly taking into account the diel periodicity of ECB behaviour we studied the diel changes of volatile profiles released from maize plant and from maize field (Paper II). Thirdly, we studied the process of host fidelity within the ECB host plants. The volatiles released from different host plants at the time of ECB oviposition flight were identified and the oviposition behaviour was studied in wind tunnel to evidence the host plant preferences of ovipositing females (Paper III). Fourthly, we address the question on assortative mating in ECB pherotypes and we investigated the chemical signals involved in the reproductive isolation in ECB pherotypes. We focused on the male pheromone produced by hairpencils and on courtship behaviour (Paper IV).PARIS11-SCD-Bib. électronique (914719901) / SudocSudocFranceF

Maize field odorscape during the oviposition flight of the European corn borer

International audienceMost crop pests find a suitable host through chemical cues released from plants, but little is known about the odorscape encountered by host-seeking gravid females under natural, outdoor conditions. In this field study, the volatile organic compound (VOC) composition of maize (Zea mays, L.), a host for the European corn borer (ECB) (Ostrinia nubilalis Hub.) was characterized during the oviposition flight and compared with a forest odorscape. VOCs from maize fields and the forest atmosphere were collected by solid phase microextraction and characterized by gas chromatography-mass spectrometry. The electroantennographic (EAG) response of female ECB antennae to candidate VOCs was tested. Analyses revealed clear differences between the maize field and the forest odorscapes, mainly composed of ubiquitous VOCs but in specific ratios. The maize field odorscape is more complex than the forest odorscape for maize found 18 VOCs but only eight in the forest. Both biotopes shared seven VOCs-green leaf volatiles (GLV), monoterpSnes (MT) and homoterpenes. In addition, we found in the forest a distinctive sesquiterpene (SQT) identified as isoledene. The highest EAG responses were elicited by two GLVs and a MT shared by the two biotopes. SQT elicited weak EAG responses, except beta-farnesene, only found in the maize field odorscape. Our results suggest that the two biotopes produce specific chemical signatures that insects may use as host cues. To the best of our knowledge this paper is the first report on the maize odorscapes under field conditions. The putative role of the VOCs in host plant detection and selection is discussed

Data from: Beyond magic traits: multimodal mating cues in Heliconius butterflies

Species coexistence involves the evolution of reproductive barriers opposing gene flow. Heliconius butterflies display colorful patterns affecting mate choice and survival through warning signaling and mimicry. These patterns are called “magic traits” for speciation because divergent natural selection may promote mimicry shifts in pattern whose role as mating cue facilitates reproductive isolation. By contrast, between comimetic species, natural selection promotes pattern convergence. We addressed whether visual convergence interferes with reproductive isolation by testing for sexual isolation between two closely related species with similar patterns, H. timareta thelxinoe and H. melpomene amaryllis. Experiments with models confirmed visual attraction based on wing phenotype, leading to indiscriminate approach. Nevertheless, mate choice experiments showed assortative mating. Monitoring male behavior toward live females revealed asymmetry in male preference, H. melpomene males courting both species equally while H. timareta males strongly preferred conspecifics. Experiments with hybrid males suggested an important genetic component for such asymmetry. Behavioral observations support a key role for short-distance cues in determining male choice in H. timareta. Scents extracts from wings and genitalia revealed interspecific divergence in chemical signatures, and hybrid female scent composition was significantly associated with courtship intensity by H. timareta males, providing candidate chemical mating cues involved in sexual isolation

Beyond magic traits: multimodal mating cues in <em>Heliconius</em> butterflies

International audienceSpecies coexistence involves the evolution of reproductive barriers opposing gene flow. Heliconius butterflies display colorful patterns affecting mate choice and survival through warning signaling and mimicry. These patterns are called "magic traits" for speciation because divergent natural selection may promote mimicry shifts in pattern whose role as mating cue facilitates reproductive isolation. By contrast, between comimetic species, natural selection promotes pattern convergence. We addressed whether visual convergence interferes with reproductive isolation by testing for sexual isolation between two closely related species with similar patterns, H. timareta thelxinoe and H. melpomene amaryllis. Experiments with models confirmed visual attraction based on wing phenotype, leading to indiscriminate approach. Nevertheless, mate choice experiments showed assortative mating. Monitoring male behavior toward live females revealed asymmetry in male preference, H. melpomene males courting both species equally while H. timareta males strongly preferred conspecifics. Experiments with hybrid males suggested an important genetic component for such asymmetry. Behavioral observations support a key role for short-distance cues in determining male choice in H. timareta. Scents extracts from wings and genitalia revealed interspecific divergence in chemical signatures, and hybrid female scent composition was significantly associated with courtship intensity by H. timareta males, providing candidate chemical mating cues involved in sexual isolation

Les composés organiques volatils des graines de haricot médiateurs dans le choix de l’hôte chez Acanthoscelides obtectus Say (Coleoptera : Chrysomelidae : Bruchinae)

International audienceTwo-choice tests were conducted on five bean cultivars of Phaseolus vulgaris L. and one of Vigna unguiculata (Walp.) to evaluate the attractiveness for mated males and females of a worldwide granary pest, Acanthoscelides obtectus Say. Attraction behaviour was studied under choice conditions in a static air and dynamic airflow olfactometer on red, white and cowpea cultivars against control beans. Behavioural differences between males and females were recorded. In the static atmosphere test, males were more attracted than females to dry beans, especially red and white cultivars; whereas cowpea beans attracted fewer females. Yellow and brown beans were attractive to males but were not significantly different from control beans. A dynamic air olfactometer experiment gave different results. The best responsiveness of females was when stimulated by red and control cultivar beans. They were not attracted by cowpea beans. Volatile organic compounds (VOCs), released from red, cowpea and control beans, were tentatively identified from solid phase microextraction (SPME) collections and headspace gas chromatography coupled to mass spectrometry (HS-GCMS). Analysis revealed a presence of 33 and 32 VOCs respectively in control and cowpea beans and 29 in red beans. VOC blends, released by studied cultivars, were mainly composed of terpenic compounds with a specific ratio for each cultivar. A comparison of linalool/limonene ratios for each cultivar suggests emission of specific chemical signals in control and red beans, whereas in cowpea beans the ratio of linalool and limonene was reversed and associated with a high level of pentanal. Qualitative and quantitative differences in the blend composition of red, cowpea and control beans may explain the choice behaviour of the bruchid, which is discussed in a biological and behavioural context.Des tests de choix sont conduits sur les graines de 5 cultivars de Phaseolus vulgaris L. et d’un cultivar de Vigna unguiculata (Walp.) afin d’évaluer leur attractivité vis-à-vis des mâles et des femelles gravides de la bruche du haricot, Acanthoscelides obtectus Say, un ravageur important des graines stockées. L’attractivité des cinq cultivars de graines a été étudiée dans des boites de Pétri (air statique). Trois cultivars rouge, blanc et le niébé sont testés dans un olfactomètre à quatre voies (air dynamique). Des différences de comportement entre les mâles et les femelles ont été enregistrées, ainsi que des différences de réponses suivant les types de tests. Les mâles sont plus attirés que les femelles dans les tests en atmosphère statique, surtout par les cultivars rouge et blanc, alors que les graines de niébé se sont montré moins attractives pour les femelles. L’olfactométrie en air dynamique produit des résultats différents avec une bonne réponse des femelles stimulées par les graines des cultivars, rouge et contrôle. Le niébé n’est pas du tout attractif pour ces dernières. Les composés organiques volatils (COVs) émis par le cultivar attractif rouge, le niébé ainsi que le témoin ont été identifiés par HS-GCMS et l’analyse a révélé la présence de 33 et 32 composés volatils chez les graines du témoin et du niébé contre 29 chez le cultivar rouge. Les mélanges de COVs émis par les trois cultivars sont principalement constitués par des composés terpéniques avec des ratios spécifiques pour chaque cultivar. La comparaison du ratio linalool-limonene pour les trois cultivars suggère l’émission d’un signal chimique spécifique. Les graines de niébé émettent une faible quantité de linalool alors qu’il est majoritaire chez les cultivars, rouge et témoin. Les graines de niébé sont aussi caractérisées par la présence de pentanal comme composé principal, qui est absent chez le cultivar rouge et présent en petites quantités chez le témoin. Ces différences qualitatives et quantitatives de la composition des COVs pourraient expliquer le comportement de choix de la bruche du haricot qui est discuté dans un contexte biologique et comportemental

Raw data for behaviour and chemical signature

Data are provided for male choice on models, male choice on virgin females, female hybrid success as well as wing and genital chemical signature from both sexes. Each set of data ison a separate sheet of the excel file with all relevant information. Please refer to the methods and Table S1 if neede

Trapping the pasture odorscape using open-air solid-phase micro extraction, a tool to assess grassland value

International audienceBesides supporting cattle feeding, grasslands are home to a diversity of plants and insects that interact with each other by emitting volatile compounds. The aim of this work was to develop a method to determine permanent grassland odorscape and relate it to flower-visiting insects. Two grasslands were chosen for their contrasting levels of botanical diversity, resulting from differing grazing managements. Measurements were made over two periods of three consecutive days at the beginning of grazing, and just after the cows had left the plots. Volatile compounds were trapped using solid-phase microextraction (SPME) fibers exposed eight hours a day in three exclosures per plot, and then analyzed by gas-chromatography-mass spectrometry (GC-MS). Insects were trapped using pan traps and a net, sorted and counted. The open air SPME method yielded volatile compound profiles that were richer than maize field profiles, comprising the common green leaf volatiles (GLV) and more specific ones. Differences between the odorscapes of the two grasslands were found, but they were not as marked as expected from their botanical composition. By contrast, there were sharp differences between the two periods, resulting from the combined effects of changes in weather conditions, plant phenological stage and grazing progress. Several correlations between insect counts and volatile compounds were found. Although their correlation coefficients were low, some of them were confirmed when tested by Spearman rank correlation, and could be logically explained. This method of grassland odorscape deserves to be developed because it can provide information on many aspects of grassland function and on the stresses that grassland plants undergo

Le parfum des prairies permanentes : liens avec les insectes pollinisateurs et la qualité du lait

National audienceLes prairies permanentes hébergent une diversité d’organismes microbiens, végétaux et animaux qui tous émettent dans l’atmosphère des composés organiques volatils (COV). Il en résulte un paysage chimique qui contient des informations inexplorées sur le statut biotique des prairies et les services écosystémiques qu’elles rendent. Nous avons mesuré in situ le paysage chimique de deux prairies permanentes par micro extraction en phase solide GC-MS, durant 2 périodes de 3 jours en juillet et dans 3 mises en défens par prairie. Nous avons obtenu des profils riches en COV (67 composés au total) avec une proportion faible de terpènes. La différence de paysages chimiques entre les deux pâtures s’est avérée plus faible que ce que nous attendions au regard de la diversité végétale contrastée entre les deux prairies. Nous avons néanmoins mis en évidence quelques COV caractéristiques de l’une ou l’autre des prairies. Nous avons également montré un effet significatif de la période sur beaucoup de COV, pouvant s’expliquer par un effet combiné des conditions climatiques, plus favorables en deuxième période, de l’évolution du stade phénologique des plantes et du prélèvement par les vaches. Enfin, nous avons identifié des COV corrélés positivement ou négativement à la présence d’insectes pollinisateurs. Nous avons ainsi démontré qu’il est possible d’obtenir le paysage chimique d’une prairie et que ce paysage semble effectivement riche en information. Il nous faut à présent augmenter la puissance analytique et statistique de la méthode pour obtenir des pics plus intenses et des corrélations plus nettes avec les insectes. Ces améliorations pourraient nous donner accès à d’autres indicateurs de services écosystémiques comme la qualité des produits, l’activité microbienne du sol, la présence de parasites des animaux domestiques etc., ouvrant ainsi la voie à un outil d’évaluation multicritère des prairies

Le paysage odorant des prairies permanentes de montagne

National audienc