TU Darmstadt / ULB / TUprints

Development of eco-friendly methods for monitoring and regulating the box tree pyralid, Cydalima perspectalis (Lepidoptera: Crambidae), an invasive pest in ornamentals

Göttig, Stefanie :
Development of eco-friendly methods for monitoring and regulating the box tree pyralid, Cydalima perspectalis (Lepidoptera: Crambidae), an invasive pest in ornamentals.
Technische Universität, Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2017)

[img]
Preview
Text
Dissertation Stefanie Göttig.pdf - Accepted Version
Available under Only rights of use according to UrhG.

Download (3MB) | Preview
Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Development of eco-friendly methods for monitoring and regulating the box tree pyralid, Cydalima perspectalis (Lepidoptera: Crambidae), an invasive pest in ornamentals
Language: English
Abstract:

As a monophagous herbivorous species that is native to Asia, the Box tree pyralid Cydalima perspectalis Walker (Lepidoptera: Crambidae) is one of the accidentally introduced non-native species that successfully survived, reproduced and became established in Europe. The aesthetic damage and total loss of Buxus is not only limited to local plantings, but also extends widespread in urban areas as well as to the natural Buxus stands, which are already affected or remain highly endangered. The objective of this investigation was the implementation of an effective, eco- and user friendly method for regulating C. perspectalis and preserving unaffected Buxus plants, based on usable biocontrol agents as well as on an effective monitoring system. The occurrence of wild populations of C. perspectalis and seasonal moth flight activity was recorded by pheromone and light traps between 2012 and 2015 in Hessia (GER). Both trap systems were found to be suitable for monitoring C. perspectalis that is required to allow the proper timing of control measures. Two main flight periods were identified, which indicate the existence of two generations. Basic data on the sex ratio (on average 43% ± 10% females) and the appearance of the melanic phenotype (on average 14% ± 2.9%) were collected. The ability of eight parasitoid Trichogramma species to parasitize and locate C. perspectalis eggs was assessed in the laboratory. Despite all tested species examined and oviposited into exposed eggs, resulting parasitation rates were low and ranged between 4% and 20% for most of the species. Only T. dendrolimi parasitized significantly more eggs with rates above 40%. Potentially egg defensive mechanisms were suggested that may impede higher parasitization. Thus, no specialized Trichogramma species had been found yet for a practicable inundative release. The beneficials Chrysoperla carnea Stephens (Neuroptera: Chryspidae) and Orius majusculus Reuter (Heteroptera: Anthocoridae) preyed on C. perspectalis eggs in experimental studies on prey acceptance and prey location on Buxus plants. C. carnea preyed on average 89% offered eggs during the prey acceptance bioassay and 49% offered eggs during the prey location on the Buxus plant within 72 h. In contrast, O. majusculus preyed only 41% and 13%, respectively. Therefore, the conservation of natural enemies as O. majusculus and the inundative release of beneficials such as C. carnea can be considered as supporting tools in the biological control of C. perspectalis. Susceptibility of C. perspectalis to the prospective biological control agents Neem (NeemAzal®-T/S) and Entomopathogenic nematodes (Nemastar®) was assessed in laboratory bioassays and field trials. When NeemAzal®-T/S treated leaf discs were consumed by larvae, a significant effect on vitality and feeding activity was noted after 14 days of exposure (47%-62% mortality; 10% of larvae were still feeding). Larvae (2nd and 4th developmental stage) demonstrated high susceptibility to Nemastar® (50 EPN per larva caused 100% mortality after 7 days). Both agents were much less reliable in their efficacy in field trials in comparison to the constant effectiveness of Bacillus thuringiensis. Their use is only possible in smaller areas, if individual feeding damage will be observed and proper surveillance will be considered. Potential repellent and toxic properties of 13 plant oils and extracts on egg deposition of C. perspectalis female moths and larval mortality were investigated in the greenhouse and the laboratory. When Thymus vulgaris L. and Malaleuca alternifolia M. & B. treated leaf discs were offered to larvae, a significant effect on feeding deterrence, survival and larval weight was noted. T. vulgaris was the most effective oil considering repellent and toxic effects. Its effective lethal concentration (LC50) was determined to be 1% (v/v) at 72 h. None of the tested control options alone provide an opportunity for the effective, eco- and user friendly regulation of C. perspectalis. The application of products based on B. thuringiensis is still the only highly effective and available biological control method but new approaches dealing with moth behaviour manipulation are promising, since the concept leads to the preservation of unaffected Buxus plants. In conclusion, the regulation of the invasive Box tree pyralid C. perspectalis still remains a major challenge for all concerned parties, even 10 years after its introduction.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
Als eine monophage herbivore Art die aus Asien stammt, ist der Buchsbaumzünsler Cydalima perspectalis Walker (Lepidoptera: Crambidae) eine der versehentlich eingeführten nicht-einheimischen Arten, die erfolgreich überleben, sich fortpflanzen und auch etablieren konnte. Der ästhetische Schaden und das Absterben von Buxus beschränkt sich nicht nur auf lokale Anpflanzungen, sondern erstrecken sich auch flächendeckend in städtischen Gebieten sowie auf die natürlichen Buchsbestände, die bereits betroffen oder stark gefährdet sind. Ziel dieser Forschungsarbeit war die Implementierung einer wirksamen umwelt- und benutzerfreundlichen Pflanzenschutzmethode zur Regulierung von C. perspectalis, einschließlich der Erhaltung von noch nicht befallenen Buchsbeständen, auf der Basis von anwendbaren biologischen Methoden sowie eines effektiven Monitoring Systems. Das Auftreten von C. perspectalis Populationen sowie der jährliche Verlauf der Flugaktivität wurden in den Jahren 2012-2015 mit Pheromon- und Lichtfallen in Hessen (DE) erfasst. Beide Fallensysteme erwiesen sich als dazu geeignet ein effektives Monitoring von C. perspectalis durchzuführen, welches notwendig ist, um Kontrollmaßnahmen gut terminieren zu können. Es wurden zwei Haupt-Flugphasen identifiziert, die auf die Existenz von zwei Generationen schließen lassen. Grundlegende Daten zum Geschlechtsverhältnis (durchschnittlich 43% ± 10% Weibchen) und zum Vorkommen des melanisierten Phänotyps (durchschnittlich 14% ± 2,9%) wurden erhoben. In Laborstudien wurde die Fähigkeit von acht Trichogramma Arten untersucht, C. perspectalis Eier zu parasitieren und auf der Pflanze zu lokalisieren. Obwohl alle Arten die Eier inspiziert haben und Eiablagen erfolgten, war die daraus resultierende Parasitierung bei fast allen Arten gering und lag zwischen 4% und 20%. Nur T. dendrolimi parasitierte signifikant mehr Eier und erreichte Parasitierungsraten von über 40%. Es ist denkbar, dass Abwehrmechanismen vorliegen, die möglicherweise eine höhere Parasitierung verhindern. Bisher konnte keine spezialisierte Trichogramma Art gefunden werden, die für einen praktikablen inundativen Einsatz in Frage kommt. Die Nützlinge Chrysoperla carnea Stephens (Neuroptera: Chryspidae) und Orius majusculus Reuter (Heteroptera: Anthocoridae) erbeuteten C. perspectalis Eier in Laborstudien zu Akzeptanz und der Lokalisierung auf der Buchspflanze. C. carnea erbeutete im Durchschnitt 89% der angebotenen Eier in den Akzeptanzversuchen und 49% der angebotenen Eier wurden innerhalb von 72 h auf der Buchspflanze gefunden und erbeutet. Im Gegensatz dazu erbeutete O. majusculus nur jeweils 41% und 13%. Daher kann die Erhaltung natürlicher Gegenspieler wie O. majusculus und der inundative Einsatz von Nützlingen wie C. carnea als unterstützendes Instrument in der biologischen Regulierung von C. perspectalis in Betracht gezogen werden. Die Anfälligkeit von C. perspectalis Larven gegenüber den aussichtsvollen biologischen Mitteln Neem (NeemAzal®-T/S) und Entomopathogenen Nematoden (Nemastar®) wurde in Labor- und Freilandversuchen ermittelt. Nach 14 Tagen der Exposition und des Fraßes von Blattscheiben die mit NeemAzal®-T/S behandelt wurden, konnten signifikante Effekte auf die Vitalität (47%-62% Mortalität) und die Fraßaktivität (10% der Larven fraßen noch) festgestellt werden. Larven des 2. und 4. Entwicklungsstadiums zeigten eine hohe Empfindlichkeit gegenüber Nemastar®(100% Mortalität nach 7 Tagen bei 50 Nematoden pro Larve). Beide Mittel waren in ihrer Wirksamkeit in Freilandversuchen, im Vergleich zur konstanten Wirksamkeit von Bacillus thuringiensis, viel weniger zuverlässig. Ihre Verwendung ist nur in kleineren Bereichen möglich, wenn individuelle Fraßschäden beobachtet werden und eine ordnungsgemäße Überwachung berücksichtigt wird. Mögliche repellente und toxische Effekte von 13 Pflanzenölen und -Extrakten auf die Eiablage von C. perspectalis Weibchen und die Mortalität von Larven wurde in Gewächshaus- und Laborversuchen untersucht. Nach der Exposition und des Fraßes von Blattscheiben die mit Thymus vulgaris L. und Malaleuca alternifolia M. & B. behandelt wurden, konnten signifikante Fraß hemmende Effekte sowie Effekte auf die Vitalität und das Larvengewicht festgestellt werden. T. vulgaris war das wirksamste ätherische Öl unter Berücksichtigung von repellenten und toxischen Eigenschaften. Die effektive lethale Konzentration (LC50) belief sich nach 72 h auf 1% (v/v). Keine der untersuchten Pflanzenschutzmaßnahmen allein bietet die Möglichkeit einer effektiven, umwelt- und benutzerfreundlichen Regulierung von C. perspectalis. Die Anwendung von Produkten, die auf B. thuringiensis basieren, ist nach wie vor die einzige hochwirksame und verfügbare biologische Kontrollmethode, aber neue Ansätze, die sich mit der Verhaltensmanipulation der Weibchen beschäftigen, sind vielversprechend, da das Konzept auf dem Schutz noch nicht befallener Buchspflanzen basiert. Als Schlussfolgerung kann man sagen, dass die Regulierung des invasiven Buchsbaumzünslers C. perspectalis nach wie vor eine große Herausforderung für alle beteiligten Parteien ist, sogar 10 Jahre nach seiner Einführung.German
Place of Publication: Darmstadt
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 570 Biowissenschaften, Biologie
Divisions: 10 Department of Biology
Date Deposited: 19 Oct 2017 12:49
Last Modified: 19 Oct 2017 12:49
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-68556
Referees: Jehle, Prof. Dr. Johannes A. and Blüthgen, Prof. Dr. Nico and Herz, Dr. Annette
Refereed: 15 September 2017
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/6855
Export:
Actions (login required)
View Item View Item

Downloads

Downloads per month over past year