Jekyll or Hyde?:The genome (and more) of <i>Nesidiocoris tenuis</i>, a zoophytophagous predatory bug that is both a biological control agent and a pest

Nesidiocoris tenuis (Reuter) is an efficient predatory biological control agent used throughout the Mediterranean Basin in tomato crops but regarded as a pest in northern European countries. From the family Miridae, it is an economically important insect yet very little is known in terms of genetic information and no genomic or transcriptomic studies have been published. Here, we use a linked-read sequencing strategy on a single female N. tenuis. From this, we assembled the 355 Mbp genome and delivered an ab initio, homology-based and evidence-based annotation. Along the way, the bacterial “contamination” was removed from the assembly. In addition, bacterial lateral gene transfer (LGT) candidates were detected in the N. tenuis genome. The complete gene set is composed of 24 688 genes; the associated proteins were compared to other hemipterans (Cimex lectularis, Halyomorpha halys and Acyrthosiphon pisum). We visualized the genome using various cytogenetic techniques, such as karyotyping, CGH and GISH, indicating a karyotype of 2n = 32. Additional analyses include the localization of 18S rDNA and unique satellite probes as well as pooled sequencing to assess nucleotide diversity and neutrality of the commercial population. This is one of the first mirid genomes to be released and the first of a mirid biological control agent.</p

Studies on the identification and biological and ecological characteristics of the parasitoids Aphidius colemani Viereck and Aphidius transcaspicus Telenga: hymenoptera: braconidae

In Aphidiinae, a subfamily of Braconidae, 400 species have been described divided over 60 genera and subgenera. Members ofthis subfamily are endoparasitoids of aphids and include genera in which many species are important for biological control. Aphidius colemani Viereck (Hymenoptera: Aphidiinae) is a polyphagous parasitoid widely used in biological control of Aphis gossypii (Glover) (Homoptera: Aphididae) and Myzuspersicae (Sulzer) in protected crops. Aphidius transcaspicus Telenga (Hymenoptera: Aphidiinae) has been described from the aphid genera Hyalopterus (Koch), Melanaphis (Van der Goot) and Rhopalosiphum (Koch) and it has been proved an effective natural enemy of Hyalopteruspruni (Geoffroy). The taxonomic status of the aphid parasitoid A. colemani has been questioned especially in regard to A. transcaspicus. The genetic association between A. colemani and A. transcaspicus was searched with cross matings between individuals of A. colemani and A. transcaspicus . The cross matings resulted in off springs (female and males) and the offspring were fertile. The mean number of mummies and offspring sex ratio were similar between crossings. Most of the male and female offspring from each crossing belonged to A. transcaspicus. These outcomes indicate that A. colemani might be a species-complex with variant morphological and biological characters. The influence of temperature, host aphid and instar of host aphid at the development time and at the size of the parasitoids A. colemani and A. transcaspicus was studied. As aphid host we used 2nd and 4th instars of A. gossypii and M. persicae and the experiments were carried out in climate cabinets at 15, 20, 25, 27,5 and 30 °C, 65 ± 5% and al6L:8D photoperiod. The development time was found to be longer for parasitoids, developed at 15°C. The estimation of the thermal requirements of the parasitoids was achieved by using the linear and a nonlinear (Lactin-2) model. The lower development threshold from the egg to the adult emergence was calculated at -1,98 to 2,24°C. Optimum developmental temperature was estimated at 25,59°C to 26,67°C. Finaly parasitoids developed at 15°C on Myzuspersicae were found to have a longer body size compared to those developed at the other temperatures. The influence of temperature, host aphid and instar of host aphid at the parasitism rate, sex ratio, longevity and fecundity of the parasitoids A. colemani and A. transcaspicus was also searched. As aphid host we used 2nd and 4th instars ofA. gossypii and M. persicae and the experiments were carried out in climate cabinets at 15, 20, 25, 27,5 and 30 °C, 65 ± 5% and al6L:8D photoperiod. For A. colemani higher percentage rate of parasitism was found at 2nd instar A. gossypii nymphs (51,6±2,3%) at the temperature of 25°C. For A. transcaspicus higher percentage rate of parasitism was found at 2nd instar A. gossypii nymphs (43,1±2,1%) at the temperature of 25°C, that was not significantly different with the parasitism rate for M. persicae nymphs. There were not any differences in sex ratio. Female longevity for A. colemani ranged from 4,3±0,3 to 12,2±0,3 days, while fecundity varied from 192±9,9 to 340,9±12,4 mummies. Female longevity for A. transcaspicus ranged from 4,8±0,3 to 13,9±0,34 days, while fecundity varied from 197,4±11,3 to 308,8±13,8 mummies. The highest instrinsic rate of increase of A. colemani was estimated (0,418 days'1) for parasitoids which had as host 2nd instar nymphs of A. gossypii at 25°C, wlile the lowest (0,210 days'1) for those that had as host 4th instar nymphs of M. persicae at 15°C. The highest instrinsic rate of increase of A. transcaspicus was estimated (0,391 days'1) for parasitoids which have as host 2nd instar nymphs of A. gossypii at 25°C, wlile the lowest (0,188 days'1) for those that have as host 4th instar nymphs of M persicae at 27,5°C. In this study we examine also the effect of superparasitism in both parasitoids. As aphid host we used A. gossypii and M. persicae and the experiments were carried out in a climate cabinet at 25°C, 65 ± 5% and al6L:8D photoperiod. Females from both parasitoids were found to be able to recognize parasitized aphids and this ability was found to be stronger 96 hours after the parasitism. Sex allocation in a sequence of ovi position by A. colemani and A. transcaspicus was studied. As aphid host we used 2nd and 4th instar nymphs of A. gossypii and M. persicae and the experiments were carried out in climate cabinet at a 25°C, 65 ± 5% and al6L:8D photoperiod. The results clearly showed a tendency towards a nonrandom sequence of male and female eggs. Host quality, as indexed by host instar size, influenced offspring sex allocation. On small (2nd instar) hosts females preferred to lay unfertilized eggs whereas on large (4th instar) hosts females oviposited first fertilized eggs. The host aphid preference and parasitization (expressed as mummification rate) of A. gossypii and M. persicae by the parasitoids A. colemcmi and A. transcaspicus were studied at 25°C, 65 ± 5% and al6L:8D photoperiod on caged eggplants. Female parasitoids were 24-36h old and left to forage for 24 h on two eggplants on which 100 2nd instar nymphs of A. gossypii and 100 2nd instar nymphs of M persicae were placed. A. colemani showed a higher mummification rate on A. gossypii than on M. persicae. In contrast, A. transcaspicus showed a higher mummification rate on M. persicae than on A. gossypii. In conclusion, the results showed that A. colemani and A. transcaspicus exhibited a different preference on the aphid host used and possibly both of them could be used together in the biological control of A. gossypii and M. persicaeΗ υποοικογένεια Aphidiinae περιλαμβάνει περίπου 400 είδη τα οποία ανήκουν σε περισσότερα από 60 γένη και υπογένη. Πολλά είδη της υποοικογένειας αυτής είναι ενδοπαρασιτοειδή αφίδων και θεωρούνται σημαντικοί παράγοντες βιολογικής καταπολέμησης. Το Aphidius colemani Viereck (Hymenoptera: Aphidiinae) είναι ένα μονήρες ενδοπαρασιτοειδές αφίδων ευρέως χρησιμοποιούμενο στη βιολογική καταπολέμηση των αφίδων Aphis gossypii (Glover) (Homoptera: Aphididae) και Myzus persicae (Sulzer) σε θερμοκηπιακές καλλιέργειες. To Aphidius transcaspicus Telenga (Hymenoptera: Aphidiinae) έχει περιγράφει ως ενδοπαρασιτοειδές αφίδων του γένους Hyalopterus (Koch), Melanaphis (Van der Goot) και Rhopalosiphum (Koch) και έχει αποδειχθεί να είναι αποτελεσματικός παράγοντας ελέγχου του Hyalopteruspruni (Geoffroy) σε καλλιέργειες ροδακινιάς. Στην παρούσα εργασία αρχικά επιχειρήθηκε η ταυτοποίηση των συγγενών πληθυσμών των παρασιτοειδών A colemani και A. transcaspicus. Για το σκοπό αυτό πραγματοποιήθηκαν διασταυρώσεις μεταξύ ατόμων του A. colemani και του Α. transcaspicus . Από όλες τις διασταυρώσεις προέκυψαν θηλυκοί απόγονοι των οποίων διαπιστώθηκε η γονιμότητά τους. Τόσο ο αριθμός των μουμιοποιημένων αφίδων όσο και η αναλογία φύλου των απογόνων δεν διέφερε μεταξύ των διασταυρώσεων. Το μεγαλύτερο ποσοστό των απογόνων που προέκυψαν από τις διασταυρώσεις ανήκαν στο A. transcaspicus. Με βάση τα αποτελέσματα φαίνεται ότι το A. colemani είναι ένα σύμπλοκο είδος που συμπεριλαμβάνει άτομα με διαφορετικά μορφολογικά και βιολογικά χαρακτηριστικά. Μελετήθηκε επίσης η επίδραση της θερμοκρασίας, της αφίδας ξενιστή και του νυμφικού σταδίου της αφίδας ξενιστή στη διάρκεια ανάπτυξης και το μέγεθος των παρασιτοειδών A. colemani και A. transcaspicus. Τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν σε συνθήκες εργαστηρίου σε πέντε σταθερές θερμοκρασίες (15, 20, 25, 27,5 και 30°C), σχετική υγρασία 65±5% και φωτοπερίοδο 16:8 Φ:Σ ωρών. Ως ξενιστές χρησιμοποιήθηκαν το 2° και το 4° νυμφικό στάδιο των αφίδων A. gossypii και Μ persicae. To ποσοστό εξόδου των παρασιτοειδών δεν βρέθηκε να επηρεάζεται σημαντικά από τη θερμοκρασία, από την αφίδα ξενιστή και το νυμφικό της στάδιο. Η διάρκεια ανάπτυξης των παρασιτοειδών ήταν μεγαλύτερη τόσο για το A. Colemcmi όσο και για το A. transcaspicus στους 15°C ενώ η μικρότερη διάρκεια ανάπτυξης καταγράφηκε στους 25°C. Και τα δύο παρασιτοειδή βρέθηκε να έχουν μεγαλύτερη διάρκεια ανάπτυξης όταν είχαν ως ξενιστή την αφίδα Μ persicae σε όλες τις θερμοκρασίες. Τα θερμικά όρια ανάπτυξης και η άριστη θερμοκρασία ανάπτυξης των παρασιτοειδών A. colemani και A. transcaspicus προσδιορίστηκαν με την εφαρμογή του γραμμικού προτύπου και ενός μη γραμμικού προτύπου (Lactin-2). Η άριστη θερμοκρασία ανάπτυξης και για τα δύο παρασιτοειδή κυμάνθηκε από 25,59°C έως 26,67°C, ενώ το κατώτερο θερμικό όριο ανάπτυξης από -1,98 έως 2,24°C. Τέλος, μεγαλύτερο μέγεθος βρέθηκε να έχουν τα παρασιτοειδή που αναπτύχθηκαν στη θερμοκρασία των 15°C, ενώ μικρότερο είχαν αυτά που αναπτύχθηκαν στους 27,5°C ενώ, βρέθηκε και για τα δύο παρασιτοειδή να έχουν μεγαλύτερο μέγεθος όταν ως ξενιστή είχαν την αφίδαΜ persicae. Μελετήθηκε επίσης το ποσοστό παρασιτισμού, η αναλογία φύλου, η αναπαραγωγική ικανότητα και η διάρκεια ζωής των παρασιτοειδών A. colemani και A. transcaspicus και εκτιμήθηκαν οι παράμετροι των πινάκων ζωής. Τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν σε συνθήκες εργαστηρίου σε πέντε σταθερές θερμοκρασίες (15, 20, 25, 27,5 και 30°C), σχετική υγρασία 65±5% και φωτοπερίοδο 16:8 Φ:Σ ωρών. Ως ξενιστές χρησιμοποιήθηκαν το 2° και το 4° νυμφικό στάδιο των αφίδων A. Gossypii καιΜ. persicae. Το παρασιτοειδές A. colemani βρέθηκε να παρασιτεί σε μεγαλύτερο ποσοστό (51,6±2,3%) τις νύμφες 2ου σταδίου του A. gossypii στη θερμοκρασία των 25°C. Το παρασιτοειδές A. transcaspicus βρέθηκε να παρασιτεί σε μεγαλύτερο ποσοστό (43,1±2,1%) τις νύμφες 20Ό σταδίου του A. gossypii ποσοστό που ωστόσο δεν διέφερε σημαντικά από εκείνο επί των νυμφών του Μ persicae. Η αναλογία φύλου δεν βρέθηκε να διαφοροποιείται στις διάφορες θερμοκρασίες και τους διαφορετικούς ξενιστές που χρησιμοποιήθηκαν. Για το παρασιτοειδές A. colemani η μέση διάρκεια ζωής των θηλυκών ατόμων κυμάνθηκε από 4,3±0,3 έως 12,2±0,3, ενώ η αναπαραγωγική ικανότητα από 192±9,9 έως 340,9±12,4 μούμιες. Για το παρασιτοειδές A. transcaspicus η μέση διάρκεια ζωής των θηλυκών ατόμων κυμάνθηκε από 4,8±0,3 έως 13,9±0,3, ενώ η αναπαραγωγική ικανότητα από 197,4±11,3 έως 308,8±13,8 μούμιες στις διάφορες θερμοκρασίες και ξενιστές που μελετήθηκαν. Ο ενδογενής ρυθμός αύξησης του A. colemani είχε την υψηλότερη τιμή του (0,418 ημέρες'1), όταν το παρασιτοειδές είχε ως ξενιστή νύμφες 2ου σταδίου του A. gossypii στους 25°C, ενώ έλαβε τη μικρότερη τιμή του (0,210 ημέρες'1) όταν ως ξενιστή είχε νύμφες 4ου σταδίου του Μ persicele στους 15°C. Για το παρασιτοειδές Æ transcaspicus ο ενδογενής ρυθμός αύξησης εμφάνισε την υψηλότερη τιμή του (0,391 ημέρες'1), όταν είχε ως ξενιστή νύμφες 2ου σταδίου του A. gossypii στους 25°C, ενώ έλαβε τη μικρότερη τιμή του (0,188 ημέρες'1) όταν ως ξενιστή είχε νύμφες 4ου σταδίου του Μ persicae στους 27,5°C. Αντικείμενο επίσης της παρούσας εργασίας απετέλεσε η διαπίστωση του επιπαρασιτισμού των παρασιτοειδών A. colemani καιA. transcaspicus. Τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν σε συνθήκες εργαστηρίου σε θερμοκρασία 25°C, σχετική υγρασία 65±5% και φωτοπερίοδο 16:8 Φ:Σ ωρών. Ως ξενιστές χρησιμοποιήθηκαν οι αφίδες A. gossypii και Μ. persicae. Σύμφωνα με αποτελέσματα και τα δύο παρασιτοειδή εκδήλωσαν ικανότητα διάκρισης των ήδη παρασιτισμένων αφίδων και η διάκριση αυτή ήταν εντονότερη 96 ώρες μετά τον παρασιτισμό. Παράλληλα διερευνήθηκε το φύλο κάθε απογόνου σε σχέση με τη σειρά ωοθεσίας σε διάστημα 30 λεπτών των παρασιτοειδών A. colemani και Α. transcaspicus. Τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν σε συνθήκες εργαστηρίου σε θερμοκρασία 25°C, σχετική υγρασία 65±5% και φωτοπερίοδο 16:8 Φ:Σ ωρών. Ως ξενιστές χρησιμοποιήθηκαν νύμφες 2ου και 4ου σταδίου των αφίδων A. gossypii και Μ. persicae. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης σχετικά με την εναπόθεση θηλυκών - αρσενικών απογόνων κατά την ωοθετική ακολουθία των παρασιτοειδών A. colemani και A. transcaspicus βρέθηκε συσχέτιση μεταξύ της σειράς εναπόθεσης των ωών και του φύλου των απογόνων των παρασιτοειδών και η σχέση αυτή καθορίστηκε κύρια από την ποιότητα του ξενιστή. Τέλος θεωρήθηκε χρήσιμο να μελετηθεί η προτίμηση για παρασιτισμό των Α.colemani και A. trancaspicus επί των αφίδων A. gossypii και Μ. persicae πάνω σε φυτά μελιτζάνας (σε κλωβούς) σε μεγαλύτερης κλίμακας πειράματα έτσι ώστε να διερευνηθεί η αποτελεσματικότητα των παρασιτοειδών σε συνθήκες ανάλογες των φυσικών. Το παρασιτοειδές A. trancaspicus βρέθηκε να εμφανίζει αξιόλογα ποσοστά παρασιτισμού επί των αφίδων A. gossypii και ιδιαίτερα του Μ. Persicae συγκρινόμενο με το παρασιτοειδές A. colemani. Επιπλέον η σαφής προτίμηση του A. colemani για το A. gossypii και του A. trancaspicus για το Μ persicae φαίνεται να επιτρέπει τη συνδυασμένη χρησιμοποίηση των δύο παρασιτοειδών ως παράγοντων ελέγχου των πληθυσμών των αφίδων αυτών

Tomato inoculation with the endophytic strain Fusarium solani K results in reduced feeding damage by the zoophytophagous predator nesidiocoris tenuis

Belowground symbiosis of plants with beneficial microbes is known to confer resistance to aboveground pests such as herbivorous arthropods and pathogens. Similarly, microbe-induced plant responses may also impact natural enemies of pests via the elicitation of plant defense responses and/or alteration of plant quality and growth. Nesidiocoris tenuis is a zoophytophagous predator and an efficient biological control agent of greenhouse pests. Its usefulness in plant protection is often hindered by its ability to damage plants at high predator population densities or when prey is scarce. In this study, we investigated the effect of Fusarium solani strain K (FsK), an endophytic fungal isolate that colonizes tomato root tissues, on the capability of N. tenuis to cause necrotic rings, an easily discernible symptom, on tomato stems and leaves. We found significantly less necrotic rings formed on FsK-inoculated plants for all tomato cultivars tested. FsK has been previously shown to confer ethylene-mediated tomato resistance to both foliar and root fungal pathogens; thus, the ethylene-insensitive Never ripe (Nr) and epinastic (epi) tomato plant mutant lines were included in our study to assess the role of ethylene in the recorded FsK-mediated plant damage reduction. The jasmonic acid (JA)-biosynthesis tomato mutant def-1 was also used since JA is known to mediate major anti-herbivore plant responses. We show that ethylene and JA are required for FsK to efficiently protect tomato plants from N. tenuis feeding. No necrotic rings were recorded on FsK-inoculated epi plants suggesting that ethylene overproduction may be key to tomato resistance to N. tenuis feeding. © 2018 Garantonakis, Pappas, Varikou, Skiada, Broufas, Kavroulakis and Papadopoulou