Name: Préparation de champignons entomopathogènes (EPF) et criblage de virulence contre les pucerons de la moutarde
Uploaded: 2023-07-21T14:20:00
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entomopathogenic fungi (epf) preparation and virulence screening against mustard aphids

Optimized Bioassay for Entomopathogenic Fungi Against Mustard Aphid

The mustard aphid (L. erysimi) is a notorious pest that infests a variety of cruciferous crops, causing significant economic losses1. While several systematic insecticides have been recommended to combat aphid infestations, the frequent use of these insecticides raises concerns about pesticide resistance2,3. Therefore, in terms of eco-friendly pest management, entomopathogenic fungi (EPF) could serve as a suitable alternative control strategy. EPF is an insect pathogen with the ability to infect hosts by penetrating their cuticles, making it a potent agent for controlling aphids and other plant-sucking insects4. Furthermore, EPF has proven to be a feasible and sustainable pest management technique, offering benefits such as plant pathogen antagonism and plant growth promotion5.
EPF can be obtained through insect-soil baiting or isolated from insect cadavers in the field6,7. However, before further use of fungal isolates, pathogenicity screening is necessary. Several studies have been conducted on the effectiveness of EPF against aphids, which are significant crop pests that can cause severe damage8,9. Mustard aphids, among various species of aphids, have been tested for susceptibility to several strains of Beauveria spp., Metarhizium spp., Lecanicillium spp., Paecilomyces spp., and even Alternaria, which is primarily known as a saprophytic and plant pathogenic fungus but has shown some lethal effects against mustard aphids10,11,12.
To evaluate the effectiveness of EPF against aphids under laboratory conditions, bioassays can be divided into two main parts: the inoculation chamber and fungal inoculation. The current protocol describes the construction of an inoculation chamber, where aphids can be maintained using various methods such as an excised leaf with a petiole wrapped in moist cotton, an excised leaf disc with a Petri dish lined with damped filter paper, direct maintenance on pot plants, or an excised leaf disc embedded in water agar within a Petri dish or container10,11,13. Common methods for fungal inoculation include conidia spraying, aphid immersion into a conidia suspension, leaf dipping into a conidia suspension, and plant endophyte inoculation11,14,15,16. While various inoculation methods exist, the bioassays should simulate field application conditions. For example, in the case of the leaf dipped method12,17, the efficiency of EPF can be evaluated, but since the aphids infest the fungus-loaded leaves, the dorsal side of the aphid, which is a preferential penetration site, does not usually get exposed to the fungus.
To evaluate the aphidicidal effect of EPF under laboratory conditions, this protocol suggests using the detached-leaf method described by Yokomi and Gottwald18 with some modifications, followed by conidia inoculation using a micro-sprayer. This method maintains approximately 100% humidity in the bioassay chamber for at least seven days without requiring additional replenishment of water18,19. Additionally, confining aphids to one surface ensures their exposure to conidia spraying and facilitates observations20. However, aphids may become stuck in the exposed agar surface while moving within the inoculation chamber. Furthermore, recording data in the Petri dish experiment with mustard aphids, which are parthenogenetic insects, can be challenging due to their rapid development and reproduction. It is difficult to distinguish between inoculated adults and their progeny without removal. The details of how to proceed with this step are seldom mentioned, and some inconsistent factors, such as leaf consumption area, need to be optimized.
This protocol demonstrates a stable system for screening the virulence of EPF isolates against mustard aphids, enabling the selection of potential isolates against various aphid species from an extensive EPF library. Field-collected aphids can be identified, and a sufficient laboratory population of mustard aphids can be established to evaluate the aphidicidal effect of various fungal isolates using an easy and feasible methodology with consistent outcomes. Aphids have developed multiple evolutionary mechanisms in response to intense and repeated anthropogenic pressures in agroecosystems, posing challenges to food security9. Therefore, this described method could be extended to evaluate potential EPF isolates against various aphid species.

Author Spotlight: Eco-Friendly Pest Management Using Entomopathogenic Fungi Against Mustard Aphids 

Évaluation de l’effet aphidicide des champignons entomopathogènes contre l’insecte parthénogénétique, le puceron de la moutarde, Lipaphis erysimi (Kalt.)

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Préparation de champignons entomopathogènes (EPF) et criblage de virulence contre les pucerons de la moutarde

Pour la récupération de l’EPF à partir de la bibliothèque fongique, commencez par étaler les isolats fongiques sur une plaque SDA d’un quart de force. Incubez-le dans l’obscurité à 25 degrés Celsius pendant 10 à 14 jours avant la récolte des conidies. Ensuite, pipeter 2 à 3 mL de 0,03 % Tween 80 sur une plaque de culture.Ensuite, utilisez une boucle d’inoculation pour gratter les conidies. Ensuite, transférez la suspension fongique dans un tube à centrifuger. Agitez vigoureusement la suspension à la vitesse la plus élevée, puis pipetez un échantillon dans un hémocytomètre pour compter le nombre de conidies.Diluer les conidies à l’intérieur de la suspension en utilisant 0,03 % entre 80 jusqu’à l’obtention de la concentration désirée. Pour préparer la chambre d’inoculation, découpez d’abord un disque de feuilles de 9 centimètres de diamètre en utilisant la boîte de Pétri inférieure comme moule ou avec des ciseaux. Ensuite, préparez de l’agar-agar à 1,5 % d’eau pour chaque plat à l’aide d’un micro-ondes.Versez 30 mL de gélose à l’eau refroidie dans la boîte de Pétri et laissez-la se solidifier dans une hotte à flux laminaire. Lorsque la surface de la gélose est semi-solide, placez le disque foliaire avec sa surface abaxiale vers le haut, puis appuyez légèrement dessus pour l’incruster dans la gélose. Maintenant, placez 20 adultes aptères sur le disque foliaire.Ouvrez le couvercle de la chambre d’inoculation pour pulvériser 0,3 mL de suspension de conidies directement sur les pucerons et le disque foliaire. Une fois la suspension sèche, fermez le couvercle pour éviter la noyade des pucerons de la moutarde. Par la suite, scellez la chambre d’inoculation à l’aide d’un film de paraffine pour maintenir un taux d’humidité élevé.Placez la chambre dans un incubateur réglé à une température de 25 degrés Celsius avec une photopériode claire et foncée de 12 heures chacune. À l’aide d’un stéréomicroscope, comptez la mortalité toutes les 12 heures pendant 5 jours. Le dépistage de la virulence a révélé un taux de survie constant pour les pucerons de la moutarde, le groupe témoin affichant un taux de survie de 85 %.Cordyceps cateninnulata a démontré la capacité de destruction de pucerons la plus rapide, ce qui a entraîné des moralités de 50 % et 90 % à 3 jours et 4,5 jours après l’inoculation, ou DPI. Les souches 141, 143 et 153 de Beauveria ont montré des capacités lentes de destruction des pucerons avec seulement 5 % de mortalité à 3 DPI. À l’exception de Purpureocillium, la plupart des isolats d’EPF présentaient des taux de mortalité corrigés supérieurs à 70 % dans les 5 DPI.Beauveria bassiana a démontré le taux de mortalité le plus élevé de 100 % parmi les isolats d’EPF. Une mycose EPF a été observée sur des cadavres de pucerons de la moutarde infectés par les espèces Metarhizium, Beauveria, Purpureocillium lilacinum et Cordyceps cateniannulata lors du criblage de virulence.

Research

JoVE Journal

Biology

Entomopathogenic Fungi (EPF) Preparation and Virulence Screening Against Mustard Aphids

Assessment of Aphidicidal Effect of Entomopathogenic Fungi against Parthenogenetic Insect, Mustard Aphid, Lipaphis erysimi (Kalt.)

The mustard aphid (L. erysimi) is a pest that infests various cruciferous crops and transmits plant viruses. To achieve eco-friendly pest management, ...

Recherche

Biologie

Collection, Maintenance, and Molecular Identification of Mustard Aphids

Collecte, entretien et identification moléculaire des pucerons de la moutarde

Aphicidal Assessment of Entomopathogenic Fungi by the Statistical Analysis of Corrected Mortality in Mustard Aphids

Évaluation aphicide des champignons entomopathogènes par l’analyse statistique de la mortalité corrigée chez les pucerons de la moutarde