Reducing the impact of the two invasive pests, Delottococcus aberiae (De Lotto) (Hemiptera: Pseudococcidae) and Trioza erytreae (Del Guercio) (Hemiptera: Triozidae), by strengthening sustainability and biological control in Mediterranean citrus

Abstract

Actualmente, el control biológico es la base de los programas de Gestión Integrada de Plagas (GIP) de cítricos en el Mediterráneo. Uno de los mayores riesgos para estos programas de GIP en cítricos es la llegada y establecimiento de plagas exóticas que no tienen agentes de control biológico autóctonos o naturalizados que los puedan controlar. Su establecimiento obliga a los agricultores a utilizar insecticidas de amplio espectro que son incompatibles con la GIP por su elevada toxicidad sobre los agentes de control biológico. Este es el caso de dos de las últimas especies de plagas invasoras en nuestros cítricos: Delottococcus aberiae De Lotto (Hemiptera: Pseudococcidae) y Trioza erytreae (Del Guercio) (Hemiptera: Triozidae). Delottococcus aberiae es un pseudocóccido originario del África subsahariana que fue detectado en nuestros cítricos por primera vez en el año 2009. Este pseudocóccido, al contrario de otras especies de cochinillas algodonosas, causa graves deformaciones en los frutos atacados, lo que conlleva importantes pérdidas económicas. Desde el momento en que D. aberiae se estableció hasta la fecha, el control de D. aberiae ha dependido únicamente de la utilización de insecticidas de amplio espectro debido a la falta de enemigos naturales autóctonos y de un método fiable de muestreo que permita determinar los Niveles de Daño Económico (NDE) y Medioambiental (NDEM). Por ello, en el capítulo 2, se estableció un protocolo de muestreo que permite estimar de forma precisa la densidad poblacional del pseudocóccido así como el NDE y el NDEM. Delottococcus aberiae presentó un patrón de distribución agregado en todos los órganos del árbol estudiados (hoja, brote, y fruto) durante la época en la que causa los mayores daños, esta es entre la floración y julio. Los NDE y NDEM obtenidos fueron 7.1% y 12.1% de frutos ocupados respetivamente. Con estos valores, se recomienda determinar la presencia o ausencia de D. aberiae en 275 cada dos semanas entre la caída de pétalos y el mes de julio. Los parasitoides del género Encyrtidae son junto con el depredador Cryptolaemus montrouzieri Mulsant (Coleoptera: Coccinellidae) el grupo de enemigos naturales más utilizado en el control biológico de pseudocóccidos. Lamentablemente, estudios previos de laboratorio y campo han demostrado que las especies de parasitoides autóctonos no son efectivas para controlar las poblaciones de D. aberiae ya que el pseudocóccido encapsula los huevos de los parasitoides. Ante esta situación, en los capítulos 3 y 4 se evaluó el papel que ejercen otros enemigos naturales en el control biológico de D. aberiae. En el capítulo 3, se analizó el potencial del ácaro del suelo Gaeolaelaps (Hypoaspis) aculeifer (Canestrini) (Acari: Laelapidae) como depredador de D. aberiae. A pesar de que los ácaros depredadores han sido citados como agentes de control biológico de numerosas plagas que, como D. aberiae, pasan parte de su ciclo vital en el suelo, nunca se ha evaluado su potencial como depredadores de pseudocóccidos. Nuestros resultados muestran que bajo condiciones de laboratorio G. aculeifer es capaz de depredar ninfas de D. aberiae. Además, tanto la tasa de depredación como la fecundidad de las hembras fueron significativamente mayores cuando el ácaro se alimentó de ninfas de D. aberiae en vez de huevos. En ensayos llevados a cabo en condiciones de semicampo, se observó que la infestación de plántulas de cítricos fue menor cuando el ácaro G. aculeifer estaba presente en la maceta de la plántula. Por lo tanto, se debería fomentar la presencia de ácaros depredadores en el suelo mediante programas de control biológico por conservación con el fin de aumentar la mortalidad de D. aberiae cuando está en el suelo a finales de invierno y primavera. En el capítulo 4 se analizó el efecto del coccinélido depredador C. montrouzieri sobre las poblaciones de D. aberiae en campo así como sobre los daños que produce el pseudocóccido. Los niveles poblacionales de D. aberiae y de su depredador C. montrouzieri estuvieron sincronizados a lo largo de los dos años de nuestro estudio. Presa y depredador tuvieron dos máximos poblacionales: uno al inicio de primavera y otro en verano. A pesar de este solapamiento temporal, C. montrouzieri no pudo prevenir los daños provocados por D. aberiae en la fruta. Además, la tasa de crecimiento poblacional de D. aberiae no se correlacionó con la densidad poblacional de C. montrouzieri. No obstante, cuando se analizaron los dos años de muestreo consecutivos, el incremento poblacional de D. aberiae del segundo año estuvo negativamente correlacionado con la densidad poblacional de C. montrouzieri del verano del año anterior. Este último resultado demuestra que aunque C. montrouzieri no es capaz de evitar los daños en fruto puede ser un valioso agente de control biológico combinado con otros enemigos naturales y medidas racionales. La reciente llegada y expansión de la psila africana de cítricos Trioza erytreae por la Península Ibérica es probablemente el mayor desafío al que se enfrenta la gestión de plagas de cítricos en el Mediterráneo. Este psílido es el vector del Huanglongbing (HLB) o greening: la enfermedad más devastadora de los cítricos en el mundo porque no tiene cura. Trioza erytreae fue detectada en la isla de Madeira (Portugal) en el año 1994 y en las Islas Canarias (España) en 2002. Hasta entonces, permanecía restringida a estas áreas no continentales, pero en 2014 fue detectada por primera vez en el continente europeo, en el noroeste de España y norte de Portugal. En estas regiones, los planes de erradicación no han tenido éxito y T. erytreae se extiende hacia el sur de Portugal. Hasta el momento, el HLB no ha sido detectado en Europa, pero normalmente el establecimiento del vector va seguido por la detección y expansión de la bacteria causante del HLB. Ante esta situación, el control biológico clásico puede ser una medida viable para prevenir la expansión de T. erytreae por las zonas citrícolas del Mediterráneo como ocurrió en la Isla Reunión en los años setenta. Con el fin de iniciar un proyecto de control biológico clásico, en el capítulo 5, se viajó a Sudáfrica para desentrañar el complejo de parasitoides nativos de T. erytreae y la biología de los principales parasitoides. El complejo de parasitoides de T. erytreae está formado por tres especies de parasitoides primarios: Tamarixia dryi (Waterston) (Hymenoptera: Encyrtidae), Psyllaephagus pulvinatus (Waterston) (Hymenoptera: Encyrtidae) y una nueva especie perteneciente al género Tamarixia. Entre ellas, T. dryi fue la especie más abundante pero su abundancia relativa difirió entre las zonas muestreadas. El sexo de la descendencia de T. dryi y Tamarixia sp. dependió del tamaño de las ninfas de T. erytreae que parasitaron. Ambos parasitoides pusieron mayor proporción de hembras cuando las ninfas fueron mayores de 0,6 mm2 en el caso de T. dryi y de 1,2 mm2 para Tamarixia sp. Este resultados sugiere que T. dryi tiene mayor potencial que Tamarixia sp. porque pondrá una mayor proporción de hembras en los estadios iniciales del psílido. Las especies de parasitoides primarios fueron a su vez atacadas por tres especies de hiperparasitoides: Aphidencyrtus cassatus Annecke (Hymenoptera: Encyrtidae), Marietta javensis (Howard) (Hymenoptera: Aphelinidae) y una especie del género Aphanogmus. Aphidencyrtus cassatus fue la especie más abundante entre los hiperparasitoides y emergió de los tamaños ninfales de T. erytreae de mayor tamaño. Por último, en el laboratorio se pudo determinar la longevidad del parasitoide T. dryi y del hiperparasitoide A. cassatus. Las hembras de ambas especies vivieron más de 30 días y presentaron una longevidad similar, lo que muestra el potencial problema que pueden suponer los hiperparasitoides en el programa de control biológico clásico. Como conclusión, los resultados obtenido en Sudáfrica corroboran que la introducción del parasitoide T. dryi en Europa es la solución más prometedora y económica para reducir el avance de T. erytreae.Biological control is the base of the Integrated Pest Management (IPM) programs in Mediterranean citrus nowadays. The greatest risk for citrus is the appearance and emergence of exotic pests in the absence of indigenous natural enemies. Their establishment obligates growers to depend on the use of broad spectrum pesticides. This reversion to the use of pesticides jeopardizes current IPM programs implemented in Mediterranean citrus. This is the case of the two invasive citrus pests, Delottococcus aberiae De Lotto (Hemiptera: Pseudococcidae) and Trioza erytreae (Del Guercio) (Hemiptera: Triozidae). Delottococcus aberiae was first detected in Europe in 2009. Native to Southern Africa, unlike other species of citrus mealybugs, it causes severe fruit size reduction and distortions that lead to significant economic losses. Since D. aberiae established itself, its management has relied on the repeated applications of broad spectrum insecticides due to the lack of effectiveness of the indigenous natural enemies and the absence of a reliable sampling procedure to determine the Economic Injury Levels (EIL) and the Environmental Economic Injury levels (EEIL). Consequently, in chapter 2, an efficient sampling protocol to assess mealybug population density as well as both EIL and EEIL were developed. Delottococcus aberiae tended to aggregate in all the organs of the tree and infested the fruits at the beginning of spring. The EIL and EEIL were calculated as 7.1% and 12.1% of occupied fruits, respectively. With these outcomes, we recommend sampling 275 fruits using a binomial sampling methodology or alternatively, 140 fruits with an enumerative method bimonthly between petal fall and July. Among natural enemies, parasitoids are the most used and effective biological control agents against mealybug pests. Unfortunately, a previous laboratory study demonstrated that indigenous parasitoids are ineffective to control D. aberiae because the mealybug encapsulates parasitoid eggs. In this context, in chapter 3 and 4 the role that other indigenous natural enemies of D. aberiae play in biological control was evaluated. In chapter 3, the predatory potential of the soil dwelling mite Gaeolaelaps (Hypoaspis) aculeifer (Canestrini) (Acari: Laelapidae) for D. aberiae was analysed. Even though predatory mites have been recorded as natural enemies of key pests that spend part of their life cycle in the soil, they have never been evaluated as mealybug predators that also inhabit the soil. Our results showed that under laboratory conditions G. aculeifer preyed on D. aberiae. Both predation rates and the proportion of G. aculeifer females that laid eggs were significantly higher when having preyed on mealybug nymphs than on eggs. In trials conducted under semi-field conditions, releases of G. aculeifer decreased D. aberiae density levels on potted citrus plants. Therefore, the presence of predatory mites should be promoted in conservation biological control strategies to reduce D. aberiae population densities when the mealybug migrates to the soil at the end of the winter and in spring. In chapter 4, we evaluated the impact of Cryptolaemus montrouzieri Mulsant (Coleoptera: Cocinellidae), one of the predators in the biological control of mealybugs most used worldwide to control D. aberiae in the field. Throughout the two years of our field study, C. montrouzieri and D. aberiae had two main synchronised population peaks per year: early spring and summer. However, in spite of this synchrony, C. montrouzieri did not prevent fruit damage. In addition, D. aberiae population growth rates were not correlated with C. montrouzieri density. Nevertheless, when two consecutive years were analysed, the increase of D. aberiae in the second year was negatively correlated with the density of C. montrouzieri in summer of the previous year. According to our results, C. montrouzieri was not able to prevent fruit damage produced by the mealybug. However, it could become a valuable addition to the natural enemy guild when combined with other natural enemies and rational control measures. Even more serious than the presence of the mealybug, it is the expansion of the African citrus psyllid Trioza erytreae in the Iberian Peninsula. This psyllid is the vector of the most devastating citrus disease in the world: the Huanglongbing (HLB) or citrus greening. In Europe, T. erytreae was first recorded in the islands of Madeira (Portugal) in 1994 and in the Canary Islands (Spain) in 2002. Until then, it had remained restricted to non-continental areas. In 2014 it was first detected in mainland Europe: north-western Spain and northern Portugal. In these regions the current contingency plans have not been successful and T. erytreae is now spreading quickly towards the south. At present, HLB has not been detected in Europe, but the establishment of the vector is normally followed by the arrival of the bacteria. Therefore, the implementation of an efficient and sustainable pest management program is needed. In this context, classical biological control seems to be the most feasible measure for preventing T. erytreae to spread further into the Mediterranean citrus growing areas. In chapter 5, the parasitoid complex of T. erytreae in South Africa was disentangled with both morphological and molecular characterization. Our results showed that the parasitoid complex of T. erytreae included three species of primary parasitoids: Tamarixia dryi (Waterston) (Hymenoptera: Encyrtidae), Psyllaephagus pulvinatus (Waterston) (Hymenoptera: Encyrtidae) and one new species from the genus Tamarixia. Among them, T. dryi was the most abundant species even though its relative abundance differed between sampling locations. The secondary sex ratio (males/females) of T. dryi and Tamarixia sp. became female biased when T. erytreae nymphs were larger than 0.6 and 1.2 mm2, respectively. Primary parasitoids were attacked by three species of hyperparasitoids: Aphidencyrtus cassatus Annecke (Hymenoptera: Encyrtidae), Marietta javensis (Howard) (Hymenoptera: Aphelinidae) and a species of the genus Aphanogmus. Aphidencyrtus cassatus was the most abundant hyperparasitoid which emerged from large nymphs. Both A. cassatus and T. dryi adult females showed similar longevity. In light of these results, the introduction of the parasitoid T. dryi into Europe will be the most promising biological control strategy to slow down T. erytreae spread