Oviposition behavior of the willow sawfly Nematus oligospilus (Hymenoptera: Tenthredinidae): the role of semiochemicals in host plants selection

Abstract

Nematus oligospilus representa una amenaza para el cultivo de sauce debido a la intensadefoliación que generan sus larvas. La colonización de las plantas hospederas se iniciacuando las hembras colocan sus huevos en las hojas. Al nacer, las larvas poseen escasamovilidad y carecen de cuidado parental. Por lo tanto, la elección materna del sitio deoviposición resulta crucial para garantizar el éxito de la descendencia. El objetivo general de este trabajo fue identificar las claves de la planta que intervienen en laorientación y elección del sitio de oviposición de N. oligospilus. En primer lugar, sedeterminaron los genotipos de sauce más susceptibles al ataque de la avispa medianteensayos comportamentales en laboratorio. A continuación, se caracterizaron la anatomíafoliar y el patrón de deposición de ceras cuticulares en su superficie, y se midieronpropiedades físicas y químicas básicas de las hojas. Además, se analizaron los perfilesquímicos de emisiones volátiles y de compuestos cuticulares de los genotipos de sauce másy menos preferidos por N. oligospilus, y se diseñaron ensayos comportamentales paraevaluar su rol como claves de oviposición. Por último, se examinó la morfología externa delas antenas y del ovipositor de las hembras en busca de estructuras quimiosensorialespotencialmente involucradas en la elección de la planta hospedera. Salix nigra (genotipo más preferido para oviponer) presentó la menor masa foliar específicay el mayor contenido y diversidad de glicósidos fenólicos. Sus emisiones volátiles totalesfueron más del triple que las de S. viminalis (genotipo menos preferido por la avispa) y superfil de ceras cuticulares resultó más complejo. En conjunto, los resultados sugieren que lapreferencia de oviposición de N. oligospilus es producto de un balance entre la estructuraanatómica foliar, los niveles de nutrientes en las hojas y la presencia de metabolitossecundarios que actuarían como claves químicas. A distancia, las hembras se orientan enfunción al perfil de compuestos volátiles emitido por la planta hospedera. Una vez sobre lasuperficie foliar, la decisión de oviponer depende de la presencia de claves de contactoespecíficas que constituirían una “huella química” que proporciona al insecto las claves parareconocer al genotipo de sauce. Los aportes de este trabajo resultan relevantes para programas de mejoramiento genéticode sauce y contribuyen al desarrollo de herramientas de bajo impacto ambiental destinadasa la protección del cultivo.Nematus oligospilus represents a threat to willow crop due to intense defoliation caused bylarval feeding. Host plants colonization begins when females lay their eggs on the leaves. After hatching, larvae possess little mobility and lack of parental care. Thus, the maternalchoice of the oviposition site is crucial to assure offspring success. The aim of this work was to determine plant cues involved in orientation and selection of theoviposition site by N. oligospilus. First, susceptibility of willow genotypes was determined bymeans of behavioral bioassays in the laboratory. Then, leaf anatomy and patterns ofcuticular waxes deposition were characterized, and basic physical and chemical leaf traitswere measured. Besides, chemical profiles of volatile and cuticular compounds fromdifferent willow genotypes were analyzed, and behavioral bioassays were performed in orderto evaluate their role as oviposition cues. Finally, external morphology of female antennaeand ovipositor were examined in order to search for chemosensory structures possiblyinvolved in host plant selection. Salix nigra (the preferred genotype) showed the lowest specific leaf mass and the highestcontent and diversity of phenolic glycosides. Its total volatile emissions were more than threetimes than those by S. viminalis (the non-preferred genotype) and its cuticular waxes profilewas more complex. Altogether, these results suggest that oviposition preference by N.oligospilus is determined by a balance among anatomical leaf structure, levels of nutrientsand presence of secondary metabolites acting as chemical cues. From a distance, femalesorient to host plants by their volatile profile. Once on the plant surface, the decision whetherto lay eggs is determined by the presence of contact cues that would represent a “chemicalsignature” allowing the insect to recongnize the willow genotype. The contributions of this work are relevant for willow genetic improvement programs andpromote the development of alternative strategies aimed to protect this crop.Fil: Braccini, Celina Laura. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina