Résistance du maïs à la chenille légionnaire d'automne (Spodoptera frugiperda) en Afrique

The fall armyworm (FAW), Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae), a maize pest native to the Americas, was first reported in West and Central Africa in 2016, before invading nearly all sub-Saharan Africa (SSA) in 2017. This new pest causes an estimated 9.4 billion dollars in annual maize yield losses of maize and severely threatens food security in SSA. Faced with this threat, several means of control have been launched by several national and international agricultural research institutions. In the context of the search for rapid solutions, other than the use of synthetic pesticides, the first work undertaken consisted in using silica, a known inducer of plant resistance to biotic and abiotic stresses. A greenhouse study showed that an increase in the silica content of the plant disturbed the development of the larvae of one of the two African populations of FAW. In parallel, a strategy to control FAW in Africa by using host plant resistance from tropical maize germplasm was developed. In this context, an intensive screening against FAW was conducted by artificial infestation in the greenhouse in Kenya between 2017 and 2018 on about 3000 maize lines available in the germplasm collection of the International Maize and Wheat Improvement Center (CIMMYT). Among these lines, four (CKSBL10008, CML71, CML125, and CML370) were found to be resistant to FAW. However, information on the heredity, mechanisms and chemical basis of resistance of these lines was not known. This thesis showed that: 1) for heredity of resistance, heterosis values indicated an increase in resistance of hybrids over the average of inbred line parents. General (GCA) and specific (SCA) combining ability as well as reciprocal were a highly significant source of variation for the inheritance of resistance. CML71 and CKSBL10008 proved to be the best general combiners based on GCA effects for leaf feeding damage. Non-additive genetic effects were highly source of variation for the inheritance of resistance for FAW larval survival, suggesting that heterosis breeding would be the best strategy for improving that resistance trait in the two FAW-resistant inbred lines CML71 and CKSBL10008. 2) Regarding the mechanisms of resistance, CML71 and CKSBL10008 showed the highest level of resistance by antibiosis on leaves due to the low relative growth rates (RGR) of larvae. These two lines were also found to be less preferred by CLA caterpillars due to a lower proportion of larvae found on leaf portions of these genotypes. The non-preference for feeding and low RGR of larvae on these lines suggest biochemical resistance to FAW. 3) Metabolomic analysis revealed that CML71 and CKSBL10008 possess specific metabolites that are absent or less abundant in susceptible lines. From this study, at least 11 metabolites, whose effects against crop pests and diseases have been reported in the literature, were found to be good candidates to explain the resistance to FAW, such as non-protein amino acids like GABA. This thesis reveals that CML71 and CKSBL10008 are very promising lines for breeding native genetic resistance to FAW in tropical maize in SSA.La chenille légionnaire d'automne (CLA), Spodoptera frugiperda (Lepidoptera : Noctuidae), un ravageur du maïs originaire des Amériques, a été signalée pour la première fois en Afrique de l'Ouest et du Centre en 2016, avant d'envahir la quasi-totalité de l'Afrique subsaharienne (ASS) en 2017. Ce nouveau ravageur est à l'origine d'une perte de rendement annuelle du maïs estimée à 9,4 milliards de dollars et menace gravement la sécurité alimentaire en Afrique subsaharienne. Face à cette menace, plusieurs moyens de lutte ont été lancés par plusieurs institutions nationales et internationales de recherche agronomique. Dans un contexte de recherche de solutions rapides, autres que l'utilisation des pesticides de synthèse, le premier travail entrepris dans cette étude a consisté à utiliser la silice, un inducteur connu de résistance des plantes aux stress biotiques et abiotiques. Une étude en serre a permis de montrer qu'une augmentation de la teneur en silice de la plante perturbait le développement des larves d'une des deux populations de la CLA présentes en Afrique. En parallèle, une stratégie de lutte contre la CLA par l'utilisation de la résistance de la plante hôte à partir des matériels issus du germoplasme de maïs tropical a été développée. Dans ce contexte, un criblage intensif contre la CLA a été réalisé par infestation artificielle en serre au Kenya entre 2017 et 2018 sur environ 3000 lignées de maïs disponibles dans le germoplasme du Centre International d'Amélioration du Maïs et du Blé (CIMMYT). Parmi ces lignées, quatre (CKSBL10008, CML71, CML125 et CML370) se sont révélées résistantes à la CLA. Cependant, les informations sur l'hérédité, les mécanismes et la base chimique de la résistance de ces lignées n'étaient pas connues. Cette thèse a montré que : 1) pour l'hérédité de la résistance, les hybrides ont montré une hétérosis avec des niveaux de résistance plus élevés que les lignées parentales. L'aptitude générale (AGC) et spécifique (ASC) à la combinaison ainsi que le croisement réciproque ont constitué une source de variation très significative pour l'hérédité de la résistance. Les lignées CKSBL10008 et CML71 se sont révélées avoir les meilleures AGC pour la résistance à l'alimentation foliaire par les larves. L'action génétique non additive a été une source très importante de variation pour l'hérédité de la résistance pour la survie des larves de la CLA, suggérant que la sélection par hétérosis serait la meilleure stratégie pour améliorer ce caractère de résistance dans les deux lignées CML71 et CKSBL10008. 2) En ce qui concerne les mécanismes de résistance, CML71 et CKSBL10008 ont montré le plus haut niveau de résistance par antibiose suite aux faibles taux de croissance relatifs (RGR) des larves. Ces deux lignées se sont également avérées moins préférées par les chenilles de CLA en raison d'une plus faible proportion de larves trouvées sur les portions de feuilles de ces génotypes. La non-préférence pour l'alimentation et le faible RGR des larves sur ces lignées suggèrent une résistance biochimique à la CLA. 3) L'analyse métabolomique a révélé que CML71 et CKSBL10008 possèdent des métabolites spécifiques qui sont absents ou moins abondants dans les lignées sensibles. De cette étude, 11 métabolites, dont les effets contre les ravageurs et les maladies des cultures ont été rapportés dans la littérature, se sont révélés être de bons candidats pour expliquer la résistance à la CLA. C'est le cas par exemple des acides aminés non-protéiques tel que le GABA. Cette thèse révèle que CML71 et CKSBL10008 sont des lignées très prometteuses pour la sélection d'une résistance génétique native à la CLA dans le maïs tropical en ASS

Résistance du maïs à la chenille légionnaire d'automne (Spodoptera frugiperda) en Afrique

The fall armyworm (FAW), Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae), a maize pest native to the Americas, was first reported in West and Central Africa in 2016, before invading nearly all sub-Saharan Africa (SSA) in 2017. This new pest causes an estimated $9.4 billion in annual maize yield losses of maize and severely threatens food security in SSA. Faced with this threat, several means of control have been launched by several national and international agricultural research institutions. In the context of the search for rapid solutions, other than the use of synthetic pesticides, the first work undertaken consisted in using silica, a known inducer of plant resistance to biotic and abiotic stresses. A greenhouse study showed that an increase in the silica content of the plant disturbed the development of the larvae of one of the two African populations of FAW. In parallel, a strategy to control FAW in Africa by using host plant resistance from tropical maize germplasm was developed. In this context, an intensive screening against FAW was conducted by artificial infestation in the greenhouse in Kenya between 2017 and 2018 on about 3000 maize lines available in the germplasm collection of the International Maize and Wheat Improvement Center (CIMMYT). Among these lines, four (CKSBL10008, CML71, CML125, and CML370) were found to be resistant to FAW. However, information on the heredity, mechanisms and chemical basis of resistance of these lines was not known. This thesis showed that: 1) for heredity of resistance, heterosis values indicated an increase in resistance of hybrids over the average of inbred line parents. General (GCA) and specific (SCA) combining ability as well as reciprocal were a highly significant source of variation for the inheritance of resistance. CML71 and CKSBL10008 proved to be the best general combiners based on GCA effects for leaf feeding damage. Non-additive genetic effects were highly source of variation for the inheritance of resistance for FAW larval survival, suggesting that heterosis breeding would be the best strategy for improving that resistance trait in the two FAW-resistant inbred lines CML71 and CKSBL10008. 2) Regarding the mechanisms of resistance, CML71 and CKSBL10008 showed the highest level of resistance by antibiosis on leaves due to the low relative growth rates (RGR) of larvae. These two lines were also found to be less preferred by CLA caterpillars due to a lower proportion of larvae found on leaf portions of these genotypes. The non-preference for feeding and low RGR of larvae on these lines suggest biochemical resistance to FAW. 3) Metabolomic analysis revealed that CML71 and CKSBL10008 possess specific metabolites that are absent or less abundant in susceptible lines. From this study, at least 11 metabolites, whose effects against crop pests and diseases have been reported in the literature, were found to be good candidates to explain the resistance to FAW, such as non-protein amino acids like GABA. This thesis reveals that CML71 and CKSBL10008 are very promising lines for breeding native genetic resistance to FAW in tropical maize in SSA.La chenille légionnaire d'automne (CLA), Spodoptera frugiperda (Lepidoptera : Noctuidae), un ravageur du maïs originaire des Amériques, a été signalée pour la première fois en Afrique de l'Ouest et du Centre en 2016, avant d'envahir la quasi-totalité de l'Afrique subsaharienne (ASS) en 2017. Ce nouveau ravageur est à l'origine d'une perte de rendement annuelle du maïs estimée à 9,4 milliards de dollars et menace gravement la sécurité alimentaire en Afrique subsaharienne. Face à cette menace, plusieurs moyens de lutte ont été lancés par plusieurs institutions nationales et internationales de recherche agronomique. Dans un contexte de recherche de solutions rapides, autres que l'utilisation des pesticides de synthèse, le premier travail entrepris dans cette étude a consisté à utiliser la silice, un inducteur connu de résistance des plantes aux stress biotiques et abiotiques. Une étude en serre a permis de montrer qu'une augmentation de la teneur en silice de la plante perturbait le développement des larves d'une des deux populations de la CLA présentes en Afrique. En parallèle, une stratégie de lutte contre la CLA par l'utilisation de la résistance de la plante hôte à partir des matériels issus du germoplasme de maïs tropical a été développée. Dans ce contexte, un criblage intensif contre la CLA a été réalisé par infestation artificielle en serre au Kenya entre 2017 et 2018 sur environ 3000 lignées de maïs disponibles dans le germoplasme du Centre International d'Amélioration du Maïs et du Blé (CIMMYT). Parmi ces lignées, quatre (CKSBL10008, CML71, CML125 et CML370) se sont révélées résistantes à la CLA. Cependant, les informations sur l'hérédité, les mécanismes et la base chimique de la résistance de ces lignées n'étaient pas connues. Cette thèse a montré que : 1) pour l'hérédité de la résistance, les hybrides ont montré une hétérosis avec des niveaux de résistance plus élevés que les lignées parentales. L'aptitude générale (AGC) et spécifique (ASC) à la combinaison ainsi que le croisement réciproque ont constitué une source de variation très significative pour l'hérédité de la résistance. Les lignées CKSBL10008 et CML71 se sont révélées avoir les meilleures AGC pour la résistance à l'alimentation foliaire par les larves. L'action génétique non additive a été une source très importante de variation pour l'hérédité de la résistance pour la survie des larves de la CLA, suggérant que la sélection par hétérosis serait la meilleure stratégie pour améliorer ce caractère de résistance dans les deux lignées CML71 et CKSBL10008. 2) En ce qui concerne les mécanismes de résistance, CML71 et CKSBL10008 ont montré le plus haut niveau de résistance par antibiose suite aux faibles taux de croissance relatifs (RGR) des larves. Ces deux lignées se sont également avérées moins préférées par les chenilles de CLA en raison d'une plus faible proportion de larves trouvées sur les portions de feuilles de ces génotypes. La non-préférence pour l'alimentation et le faible RGR des larves sur ces lignées suggèrent une résistance biochimique à la CLA. 3) L'analyse métabolomique a révélé que CML71 et CKSBL10008 possèdent des métabolites spécifiques qui sont absents ou moins abondants dans les lignées sensibles. De cette étude, 11 métabolites, dont les effets contre les ravageurs et les maladies des cultures ont été rapportés dans la littérature, se sont révélés être de bons candidats pour expliquer la résistance à la CLA. C'est le cas par exemple des acides aminés non-protéiques tel que le GABA. Cette thèse révèle que CML71 et CKSBL10008 sont des lignées très prometteuses pour la sélection d'une résistance génétique native à la CLA dans le maïs tropical en ASS

Résistance du maïs à la chenille légionnaire d'automne (Spodoptera frugiperda) en Afrique

The fall armyworm (FAW), Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae), a maize pest native to the Americas, was first reported in West and Central Africa in 2016, before invading nearly all sub-Saharan Africa (SSA) in 2017. This new pest causes an estimated $9.4 billion in annual maize yield losses of maize and severely threatens food security in SSA. Faced with this threat, several means of control have been launched by several national and international agricultural research institutions. In the context of the search for rapid solutions, other than the use of synthetic pesticides, the first work undertaken consisted in using silica, a known inducer of plant resistance to biotic and abiotic stresses. A greenhouse study showed that an increase in the silica content of the plant disturbed the development of the larvae of one of the two African populations of FAW. In parallel, a strategy to control FAW in Africa by using host plant resistance from tropical maize germplasm was developed. In this context, an intensive screening against FAW was conducted by artificial infestation in the greenhouse in Kenya between 2017 and 2018 on about 3000 maize lines available in the germplasm collection of the International Maize and Wheat Improvement Center (CIMMYT). Among these lines, four (CKSBL10008, CML71, CML125, and CML370) were found to be resistant to FAW. However, information on the heredity, mechanisms and chemical basis of resistance of these lines was not known. This thesis showed that: 1) for heredity of resistance, heterosis values indicated an increase in resistance of hybrids over the average of inbred line parents. General (GCA) and specific (SCA) combining ability as well as reciprocal were a highly significant source of variation for the inheritance of resistance. CML71 and CKSBL10008 proved to be the best general combiners based on GCA effects for leaf feeding damage. Non-additive genetic effects were highly source of variation for the inheritance of resistance for FAW larval survival, suggesting that heterosis breeding would be the best strategy for improving that resistance trait in the two FAW-resistant inbred lines CML71 and CKSBL10008. 2) Regarding the mechanisms of resistance, CML71 and CKSBL10008 showed the highest level of resistance by antibiosis on leaves due to the low relative growth rates (RGR) of larvae. These two lines were also found to be less preferred by CLA caterpillars due to a lower proportion of larvae found on leaf portions of these genotypes. The non-preference for feeding and low RGR of larvae on these lines suggest biochemical resistance to FAW. 3) Metabolomic analysis revealed that CML71 and CKSBL10008 possess specific metabolites that are absent or less abundant in susceptible lines. From this study, at least 11 metabolites, whose effects against crop pests and diseases have been reported in the literature, were found to be good candidates to explain the resistance to FAW, such as non-protein amino acids like GABA. This thesis reveals that CML71 and CKSBL10008 are very promising lines for breeding native genetic resistance to FAW in tropical maize in SSA.La chenille légionnaire d'automne (CLA), Spodoptera frugiperda (Lepidoptera : Noctuidae), un ravageur du maïs originaire des Amériques, a été signalée pour la première fois en Afrique de l'Ouest et du Centre en 2016, avant d'envahir la quasi-totalité de l'Afrique subsaharienne (ASS) en 2017. Ce nouveau ravageur est à l'origine d'une perte de rendement annuelle du maïs estimée à 9,4 milliards de dollars et menace gravement la sécurité alimentaire en Afrique subsaharienne. Face à cette menace, plusieurs moyens de lutte ont été lancés par plusieurs institutions nationales et internationales de recherche agronomique. Dans un contexte de recherche de solutions rapides, autres que l'utilisation des pesticides de synthèse, le premier travail entrepris dans cette étude a consisté à utiliser la silice, un inducteur connu de résistance des plantes aux stress biotiques et abiotiques. Une étude en serre a permis de montrer qu'une augmentation de la teneur en silice de la plante perturbait le développement des larves d'une des deux populations de la CLA présentes en Afrique. En parallèle, une stratégie de lutte contre la CLA par l'utilisation de la résistance de la plante hôte à partir des matériels issus du germoplasme de maïs tropical a été développée. Dans ce contexte, un criblage intensif contre la CLA a été réalisé par infestation artificielle en serre au Kenya entre 2017 et 2018 sur environ 3000 lignées de maïs disponibles dans le germoplasme du Centre International d'Amélioration du Maïs et du Blé (CIMMYT). Parmi ces lignées, quatre (CKSBL10008, CML71, CML125 et CML370) se sont révélées résistantes à la CLA. Cependant, les informations sur l'hérédité, les mécanismes et la base chimique de la résistance de ces lignées n'étaient pas connues. Cette thèse a montré que : 1) pour l'hérédité de la résistance, les hybrides ont montré une hétérosis avec des niveaux de résistance plus élevés que les lignées parentales. L'aptitude générale (AGC) et spécifique (ASC) à la combinaison ainsi que le croisement réciproque ont constitué une source de variation très significative pour l'hérédité de la résistance. Les lignées CKSBL10008 et CML71 se sont révélées avoir les meilleures AGC pour la résistance à l'alimentation foliaire par les larves. L'action génétique non additive a été une source très importante de variation pour l'hérédité de la résistance pour la survie des larves de la CLA, suggérant que la sélection par hétérosis serait la meilleure stratégie pour améliorer ce caractère de résistance dans les deux lignées CML71 et CKSBL10008. 2) En ce qui concerne les mécanismes de résistance, CML71 et CKSBL10008 ont montré le plus haut niveau de résistance par antibiose suite aux faibles taux de croissance relatifs (RGR) des larves. Ces deux lignées se sont également avérées moins préférées par les chenilles de CLA en raison d'une plus faible proportion de larves trouvées sur les portions de feuilles de ces génotypes. La non-préférence pour l'alimentation et le faible RGR des larves sur ces lignées suggèrent une résistance biochimique à la CLA. 3) L'analyse métabolomique a révélé que CML71 et CKSBL10008 possèdent des métabolites spécifiques qui sont absents ou moins abondants dans les lignées sensibles. De cette étude, 11 métabolites, dont les effets contre les ravageurs et les maladies des cultures ont été rapportés dans la littérature, se sont révélés être de bons candidats pour expliquer la résistance à la CLA. C'est le cas par exemple des acides aminés non-protéiques tel que le GABA. Cette thèse révèle que CML71 et CKSBL10008 sont des lignées très prometteuses pour la sélection d'une résistance génétique native à la CLA dans le maïs tropical en ASS

Resistance of maize to fall armyworm (Spodoptera frugiperda) in Africa

La chenille légionnaire d'automne (CLA), Spodoptera frugiperda (Lepidoptera : Noctuidae), un ravageur du maïs originaire des Amériques, a été signalée pour la première fois en Afrique de l'Ouest et du Centre en 2016, avant d'envahir la quasi-totalité de l'Afrique subsaharienne (ASS) en 2017. Ce nouveau ravageur est à l'origine d'une perte de rendement annuelle du maïs estimée à 9,4 milliards de dollars et menace gravement la sécurité alimentaire en Afrique subsaharienne. Face à cette menace, plusieurs moyens de lutte ont été lancés par plusieurs institutions nationales et internationales de recherche agronomique. Dans un contexte de recherche de solutions rapides, autres que l'utilisation des pesticides de synthèse, le premier travail entrepris dans cette étude a consisté à utiliser la silice, un inducteur connu de résistance des plantes aux stress biotiques et abiotiques. Une étude en serre a permis de montrer qu'une augmentation de la teneur en silice de la plante perturbait le développement des larves d'une des deux populations de la CLA présentes en Afrique. En parallèle, une stratégie de lutte contre la CLA par l'utilisation de la résistance de la plante hôte à partir des matériels issus du germoplasme de maïs tropical a été développée. Dans ce contexte, un criblage intensif contre la CLA a été réalisé par infestation artificielle en serre au Kenya entre 2017 et 2018 sur environ 3000 lignées de maïs disponibles dans le germoplasme du Centre International d'Amélioration du Maïs et du Blé (CIMMYT). Parmi ces lignées, quatre (CKSBL10008, CML71, CML125 et CML370) se sont révélées résistantes à la CLA. Cependant, les informations sur l'hérédité, les mécanismes et la base chimique de la résistance de ces lignées n'étaient pas connues. Cette thèse a montré que : 1) pour l'hérédité de la résistance, les hybrides ont montré une hétérosis avec des niveaux de résistance plus élevés que les lignées parentales. L'aptitude générale (AGC) et spécifique (ASC) à la combinaison ainsi que le croisement réciproque ont constitué une source de variation très significative pour l'hérédité de la résistance. Les lignées CKSBL10008 et CML71 se sont révélées avoir les meilleures AGC pour la résistance à l'alimentation foliaire par les larves. L'action génétique non additive a été une source très importante de variation pour l'hérédité de la résistance pour la survie des larves de la CLA, suggérant que la sélection par hétérosis serait la meilleure stratégie pour améliorer ce caractère de résistance dans les deux lignées CML71 et CKSBL10008. 2) En ce qui concerne les mécanismes de résistance, CML71 et CKSBL10008 ont montré le plus haut niveau de résistance par antibiose suite aux faibles taux de croissance relatifs (RGR) des larves. Ces deux lignées se sont également avérées moins préférées par les chenilles de CLA en raison d'une plus faible proportion de larves trouvées sur les portions de feuilles de ces génotypes. La non-préférence pour l'alimentation et le faible RGR des larves sur ces lignées suggèrent une résistance biochimique à la CLA. 3) L'analyse métabolomique a révélé que CML71 et CKSBL10008 possèdent des métabolites spécifiques qui sont absents ou moins abondants dans les lignées sensibles. De cette étude, 11 métabolites, dont les effets contre les ravageurs et les maladies des cultures ont été rapportés dans la littérature, se sont révélés être de bons candidats pour expliquer la résistance à la CLA. C'est le cas par exemple des acides aminés non-protéiques tel que le GABA. Cette thèse révèle que CML71 et CKSBL10008 sont des lignées très prometteuses pour la sélection d'une résistance génétique native à la CLA dans le maïs tropical en ASS.The fall armyworm (FAW), Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae), a maize pest native to the Americas, was first reported in West and Central Africa in 2016, before invading nearly all sub-Saharan Africa (SSA) in 2017. This new pest causes an estimated 9.4 billion dollars in annual maize yield losses of maize and severely threatens food security in SSA. Faced with this threat, several means of control have been launched by several national and international agricultural research institutions. In the context of the search for rapid solutions, other than the use of synthetic pesticides, the first work undertaken consisted in using silica, a known inducer of plant resistance to biotic and abiotic stresses. A greenhouse study showed that an increase in the silica content of the plant disturbed the development of the larvae of one of the two African populations of FAW. In parallel, a strategy to control FAW in Africa by using host plant resistance from tropical maize germplasm was developed. In this context, an intensive screening against FAW was conducted by artificial infestation in the greenhouse in Kenya between 2017 and 2018 on about 3000 maize lines available in the germplasm collection of the International Maize and Wheat Improvement Center (CIMMYT). Among these lines, four (CKSBL10008, CML71, CML125, and CML370) were found to be resistant to FAW. However, information on the heredity, mechanisms and chemical basis of resistance of these lines was not known. This thesis showed that: 1) for heredity of resistance, heterosis values indicated an increase in resistance of hybrids over the average of inbred line parents. General (GCA) and specific (SCA) combining ability as well as reciprocal were a highly significant source of variation for the inheritance of resistance. CML71 and CKSBL10008 proved to be the best general combiners based on GCA effects for leaf feeding damage. Non-additive genetic effects were highly source of variation for the inheritance of resistance for FAW larval survival, suggesting that heterosis breeding would be the best strategy for improving that resistance trait in the two FAW-resistant inbred lines CML71 and CKSBL10008. 2) Regarding the mechanisms of resistance, CML71 and CKSBL10008 showed the highest level of resistance by antibiosis on leaves due to the low relative growth rates (RGR) of larvae. These two lines were also found to be less preferred by CLA caterpillars due to a lower proportion of larvae found on leaf portions of these genotypes. The non-preference for feeding and low RGR of larvae on these lines suggest biochemical resistance to FAW. 3) Metabolomic analysis revealed that CML71 and CKSBL10008 possess specific metabolites that are absent or less abundant in susceptible lines. From this study, at least 11 metabolites, whose effects against crop pests and diseases have been reported in the literature, were found to be good candidates to explain the resistance to FAW, such as non-protein amino acids like GABA. This thesis reveals that CML71 and CKSBL10008 are very promising lines for breeding native genetic resistance to FAW in tropical maize in SSA

Influence of Si in maize plants in Kenyan populations of Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae)

The fall armyworm (FAW), Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae), native to the Americas, was confirmed in West and Central Africa in 2016 and reported in almost all countries of sub-Saharan Africa in 2017, becoming thereafter one of the major constraints on the production of maize, the main staple food crop in the region. Cereals depend on silicon (Si)-based defences to fight off herbivores. Both FAW strains, namely rice and corn strains, have been found to be present in Kenya. The present study tested the influence of Si on larval survival and relative growth rate according to the FAW strain, using potted maize plants treated with 10 and 20 g of Si. The results showed that plants treated with Si disturbed the larval growth of FAW larvae only from the corn strain but not from the rice strain. Overall, the corn strain performed better on maize as compared to the rice strain regardless of Si treatment, explaining why it has become the most abundant strain in Africa

Influence of Si in maize plants in Kenyan populations of Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae)

The fall armyworm (FAW), Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae), native to the Americas, was confirmed in West and Central Africa in 2016 and reported in almost all countries of sub-Saharan Africa in 2017, becoming thereafter one of the major constraints on the production of maize, the main staple food crop in the region. Cereals depend on silicon (Si)-based defences to fight off herbivores. Both FAW strains, namely rice and corn strains, have been found to be present in Kenya. The present study tested the influence of Si on larval survival and relative growth rate according to the FAW strain, using potted maize plants treated with 10 and 20 g of Si. The results showed that plants treated with Si disturbed the larval growth of FAW larvae only from the corn strain but not from the rice strain. Overall, the corn strain performed better on maize as compared to the rice strain regardless of Si treatment, explaining why it has become the most abundant strain in Africa

Assessment of Resistance Mechanisms to Fall Armyworm, <i>Spodoptera frugiperda</i> in Tropical Maize Inbred Lines

The fall armyworm (FAW), Spodoptera frugiperda, a pest of maize native to the Americas first reported in West and Central Africa in 2016, severely threatens maize production and food security in Sub-Saharan Africa. Native genetic resistance is one of the best methods of control of insect pests as it is contained in the seed making it more amenable for use by farmers compared to other interventions and it is also compatible with other integrated pest management (IPM) options. An intensive screening against FAW was carried out by artificial infestation in greenhouse conditions in Kenya between 2017 and 2018 on about 3000 inbred lines available in the germplasm collection of the International Maize and Wheat Improvement Center (CIMMYT). Among these lines, only four showed to be resistant to FAW, but the mechanisms of resistance are not yet known. The objective of this study was to determine the resistance mechanisms specifically non-preference and antibiosis to S. frugiperda in these four selected resistant inbred lines. The studies were conducted under laboratory and net house conditions in Kenya from April 2020 to November 2021. Non-preference was assessed estimating the feeding preference by counting the number of FAW neonates found on each leaf portion, silk portion and grain using binary and multiple choice methods under laboratory conditions, while antibiosis was assessed through the relative growth rate (RGR) and developmental time of FAW larvae on leaves, silks and grains under both laboratory and net house conditions. Among the four resistant maize inbred lines tested, two, namely CML71 and CKSBL10008, exhibited the highest level of antibiosis resistance on leaves. Under laboratory conditions, the larval RGR reduced from 13 mg/d on the most susceptible line to 8 mg/d on CML71. CML71 also showed a good non-preference on leaves compared to other tested lines. Only 6% of neonates choose to feed on CML71 whereas more than 10% choose to feed on the other lines (and 15% on the most susceptible) in multiple choice tests. The non-preference for feeding and lower RGR of larvae on CML71 suggest a biochemical involvement resistance to FAW. Through this study, CML71 is revealed as a highly promising line for use in breeding for native genetic resistance to FAW in tropical maize