The effects of Hamiltonella defensa in Acyrthosiphon malvae on the insect communities of strawberry plants

Aphid pests can cause considerable damage to crops. Biological control strategies are often implemented as a sustainable alternative to pesticides. Nevertheless, some aphids can harbor bacterial endosymbionts that protect them against natural enemies, compromising the effectiveness of biological control. Laboratory studies have largely demonstrated the capacity of symbionts to confer resistance against natural enemies. However, their effects in the field and their ecological significance have yet to be explored. Our research aimed to evaluate the effect of the facultative endosymbiont Hamiltonella defensa on the population size and parasitization rate of the strawberry aphid Acyrthosiphon malvae (Mosley) in the field. Moreover, we wanted to assess whether the presence of H. defensa could affect the abundance and species diversity of other insects with a particular focus on aphids’ predators, such as ladybugs. We set up paired field plots with strawberry plants (Fragaria ananassa) and inoculated these plants with genetically identical aphids that did or did not harbor H. defensa. We regularly collected and counted all the arthropods on the plants throughout the experiment. Finally, we identified insects and parasitoid wasps with specific systematic keys and DNA sequencing. Our results suggest that H. defensa does not affect the population size of A. malvae nor the abundance and variability of predators in the field. As for parasitoid wasps, there may be no difference in the parasitization rate of endosymbiont-protected and unprotected aphids. However, due to low parasitization rates, our sample size was too small to draw any definite conclusion. The results of this study indicate that the presence of H. defensa may not significantly affect the levels of predation and parasitization of A. malvae in natural environments. Nonetheless, the presence of H. defensa could still compromise the efficacy of biocontrol strategies, especially in greenhouses. Therefore, future research will have to investigate the reason for this difference.

Gli afidi possono causare danni considerevoli alle colture. Le strategie di lotta biologica sono spesso attuate come alternativa sostenibile ai pesticidi. Tuttavia, alcuni afidi possono ospitare endosimbionti batterici che li proteggono dai nemici naturali, compromettendo l'efficacia del controllo biologico. Alcuni studi di laboratorio hanno ampiamente dimostrato la capacità dei simbionti di conferire resistenza ai nemici naturali. Tuttavia, i loro effetti in campo e il loro significato ecologico non sono ancora stati esplorati. La nostra ricerca mirava a valutare l'effetto del batterio endosimbionte facoltativo Hamiltonella defensa sull’abbondanza della popolazione e sul tasso di parassitazione dell'afide della fragola Acyrthosiphon malvae (Mosley) in campo. Inoltre, volevamo valutare se la presenza di H. defensa potesse influenzare l'abbondanza e la diversità di specie di altri insetti con particolare attenzione ai predatori degli afidi, come le coccinelle. La prova ha previsto il posizionamento in campo piante di fragola (Fragaria ananassa) che abbiamo successivamente inoculato con afidi geneticamente identici che erano o non erano infettati con H. defensa. Abbiamo regolarmente raccolto e contato tutti gli artropodi sulle piante. Infine, abbiamo identificato insetti e imenotteri parassitoidi con specifiche chiavi morfologiche e mediante sequenziamento del DNA. I nostri risultati suggeriscono che H. defensa non influenza né la numerosità di A. malvae né l'abbondanza e la variabilità dei predatori in campo. Per quanto riguarda i parassitoidi, non abbiamo trovato differenze nel tasso di parassitazione degli afidi protetti e non protetti dal simbionte. Tuttavia, a causa dei bassi tassi di predazione e parassitazione, la dimensione del nostro campione era troppo piccola per trarre solide conclusioni. I risultati di questo studio indicano che la presenza di H. defensa non influenza significativamente i livelli di predazione e parassitazione di A. malvae in ambienti naturali. Tuttavia, la presenza di H. defensa potrebbe avere il potenziale di compromettere l'efficacia delle strategie di biocontrollo, soprattutto nelle serre. Pertanto, future ricerche dovranno indagare la ragione di questa differenza.