Estudio del efecto de los volátiles emitidos por Beauveria bassiana en la conducta de oviposición y los patrones de consumo de Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae) en plantas de Sorghum bicolor

Abstract

Volatile organic compounds (VOCs) are low molecular weight molecules that occur in the gas phase at room temperature. The role of VOCs in nature is related to intra-and interspecies “communication”. In this study, the effect of VOCs emitted by eight isolates of B. bassiana from mycosed insect cadavers and soil cores with different degrees of virulence, on the reproductive and feeding behavior of the lepidopteran pest Spodoptera frugiperda was investigated. The isolates came from different communities in the State of Chihuahua, Mexico, and their taxonomic identity was corroborated by morphological and molecular criteria. The fungal VOCs were analyzed by SPME-GC-MS methodology. The activity of VOCs in adults and L2 larvae of S. frugiperda was determined by using cage and choice olfactometry techniques and quantifying the herbivory rate on shorgum (Sorghum bicolor). The aromatic profiles were strain-specific and mainly composed by alcohols, being the fusel alcohol 3-methylbutanol the most abundant compound. The VOCs from B. bassiana and 3-methylbutanol modified the oviposition behavior of adults and larval feeding patterns. Furthermore, the olfactometric response was strongly conditioned by the aromatic context. This study provides evidence that VOCs from the entomopathogenic fungus modulate behavioral habits that are crucial for the survival of insects, such as reproduction, choice of oviposition site, and feeding. These results provide new information on the role of VOCs in fungal entomopathogen-insect interactions in a multitrophic community contexts.

Los compuestos orgánicos volátiles (VOCs) son moléculas de bajo peso molecular que se presentan en fase gaseosa a la temperatura ambiente. La función de los VOCs en la naturaleza se relaciona con la “comunicación” intra e interespecies. En este estudio se investigó el efecto de los VOCs emitidos por ocho aislados del hongo entomopatógeno Beauveria bassiana provenientes de cadáveres de insecto micosados y núcleos de suelo, con distintos grados de virulencia sobre las conductas reproductiva y alimenticia del lepidóptero Spodoptera frugiperda. Los aislados provinieron de diferentes comunidades del Estado de Chihuahua, México y su identidad taxonómica se corroboró por criterios morfológicos y moleculares. Los VOCs fúngicos se analizaron por la metodología de SPME-GC-MS. La actividad de los VOCs en adultos y larvas L2 de S. frugiperda se determinó mediante el uso de técnicas de olfatometría en jaulas y de elección y la cuantificación de la herbivoría en plantas de sorgo (Sorghum bicolor). Los perfiles aromáticos fueron cepa-específicos y se componen mayoritariamente de alcoholes, entre los que destaca la abundancia del alcohol de fusel 3-metilbutanol. Los VOCs de B. bassiana, así como el 3-metilbutanol modificaron la conducta de oviposición de los adultos y los patrones de herbivoría en el estadio larvario. Además, la respuesta olfatométrica es fuertemente condicionada por el contexto aromático. Este trabajo muestra evidencia de que los VOCs emitidos por el hongo entomopatógeno modulan los hábitos conductuales que son cruciales para la supervivencia del insecto, como son la reproducción, selección de sitio de oviposición y alimentación. Los resultados obtenidos aportan nueva información sobre el papel que desempeñan los VOCs en las interacciones hongo entomopatógeno-insecto dentro de contextos comunitarios y multitróficos.