Biological control of the invasive maize pest Diabrotica virgifera virgifera by the entomopathogenic fungus Metarhizium anisopliae

Abstract

In dieser Arbeit wurde schrittweise die Eignung des insektentötenden Pilzes Metarhizium anisopliae gegen den Maisschädling Diabrotica virgifera virgifera geprüft. Im ersten Schritt wurden natürlich verpilzte Insekten in Schädlingspopulationen gesucht; es wurden die Pilzarten M. anisopliae und Beauveria sp. isoliert. Die Pathogenität und Virulenz dieser Isolate und jene von „Standardisolaten“ aus der Kollektion der ART Agroscope Reckenholz wurden in Biotests an Larven und Adulten getestet. Metarhizium anisopliae Stämme zeigten eine bessere Wirkung (Mortalität und Infektion) als Beauveria spp. Stämme. Weiters zeigten Stämme, abisoliert von D. v. virgifera höhere Mortalitäten als Stämme von anderen Wirten. Aufgrund dieser Virulenzdaten und Daten über die Eignung zur Massenvermehrung auf Medien wurden zwei M. anisopliae Isolate zur Anwendung in Feldversuchen ausgewählt (M. anisopliae Isolat „2277“ und „Bipesco 5“). In Feldversuchen in Ungarn wurde die Wirksamkeit auf das Schadinsekt erhoben, einerseits auf die sich im Boden entwickelnden Stadien durch Formulierung und Einbringung des Pilzes als „Pilzgerste“ und andererseits auf das adulte Stadium durch Ausbringung von Sporensuspension. Die Ausbringung der Pilzgerste bewirkte eine signifikante Reduktion der bodenbewohnenden Entwicklungsstadien. Auch die Ausbringung von Sporensuspension zeigte eine signifikante Reduktion der Adulten von etwa 35%. Für den Erfolg einer Ausbringung eines „biological control agents“ ist neben der Wirkung auf das Schadinsekt auch die Etablierung und Persistenz des Pilzes im Habitat des Schädlings wichtig. Der Pilz M. anisopliae konnte für mindestens 15 Monate im Boden nachgewiesen werden, die höchsten Pilzdichten wurden 2 Monate nach der Applikation. Da zu diesem Zeitpunkt die Larvenentwicklung von D. v. virgifera erfolgt, sind die Infektionschancen optimal.This thesis followed a step by step approach in the development of a biological control agent. As a first step naturally occurring entomopathogenic fungi from several pest populations were collected from larvae, pupae and adults of Diabrotica virgifera virgifera in maize fields. In the next step all isolated strains of M. anisopliae and Beauveria spp. together with standard strains were evaluated for pathogenicity and virulence against larvae and adults of D. v. virgifera in bioassays. Screening for virulent fungal strains revealed that isolates of M. anisopliae caused significantly higher mortalities when compared to B. brongniartii and B. bassiana isolates and especially isolates obtained from D. v. virgifera samples were more virulent than those from other hosts. Based on these bioassays and on mass production capability we selected the two most promising M. anisopliae strains for future investigations. These strains were formulated as so called fungal colonized barley kernels (FCBK) for inoculations into the soil to target soil-inhibiting stages and as spore suspension to target adults on maize plants. Field trials during the summer seasons 2006 and 2007 were carried out in maize fields in South-East Hungary. After application of M. anisopliae against larvae of D. v. virgifera, the persistence of the fungal strains was determined too. Highest densities of the fungal biological control agent were found at the time when D. v. virgifera were in the larval stage but even a long term persistence of at least fifteen months could be recorded. In the treated areas adult emergence was significantly reduced as compared to the control; efficacies between 31% and 43% were obtained with these two selected strains. Strategies for adult control were developed by the application of spore suspensions on beetles feeding on maize plants. Depending on the fungal strain we recorded mortalities of about 35% after fungus applications.von Christina PilzAbweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des VerfassersZsfassung in dt. SpracheWien, Univ. für Bodenkultur, Diss., 2008OeBB(VLID)193013