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Aebi, Alexandre
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Aebi, Alexandre
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alexandre.aebi@unine.ch
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- PublicationAccès librePesticides distribution and chronic honeybee colony exposure in Swiss agricultural landscapes(2023)
- PublicationAccès libreLutter pour la santé des abeilles. Processus d’appropriation des stratégies de soin contre Varroa destructor en Suisse romandeLa surmortalité des colonies d’abeilles d’élevage, Apis mellifera, est un phénomène que les apicultrices et apiculteurs rencontrent depuis plusieurs décennies. En Suisse, cette anomalie est imputée par les institutions politiques à la présence d’un acarien originaire d’Asie au sein des ruches, Varroa destructor, qui est un parasite d’Apis mellifera. Pour tenter de résoudre ce problème, la Confédération a mis en place en 2013 un service sanitaire dédié aux abeilles élevées dans le cadre de l’apiculture, le Service Sanitaire Apicole, sur le modèle de ses homologues conçus pour d’autres animaux de rente (Service Sanitaire Bovin, Service Sanitaire Porcin, etc.). Cette prise en main de la santé des abeilles par le politique découle sur toute une liste de « bonnes pratiques apicoles » élaborées sur la base de connaissances scientifiques issues des acteurs qui composent Agroscope, le centre de compétences de la Confédération en matière de recherche agronomique. Dans ce cadre, le Service Sanitaire Apicole a conçu le « Concept Varroa », qui se présente sous la forme d’un programme annuel de gestes et de traitements techniques, conseillés mais non obligatoires, à effectuer sein des ruchers par les apicultrices et apiculteurs, afin d’enrayer la prolifération des varroas. Ma recherche s’intéresse donc au processus d’appropriation (Latzko-Toth, Proulx 2015) de ce Concept par des apicultrices et des apiculteurs de suisse romande, au travers de la sociologie de l’acteur réseau. La considération du Concept Varroa comme un objet sociotechnique (Callon 2006) qui est en relation avec des apicultrices et apiculteurs permet de mettre en lumière les limites de la production des savoirs et des technologies développés dans le cadre de la relation entre sciences et politiques.
- PublicationAccès libreEvolution of the "Castanea sativa" - "Dryocosmus kuriphilus" - "Torymus sinensis" - system in southern Switzerland(2019)
; ; Conedera, MarcoL’arrivée de nouveaux organismes qui peuvent s’avérer potentiellement nuisibles à l’égard des personnes et des écosystèmes est devenu un objet de préoccupation quotidienne, à tel point qu’il existe en Suisse environ 800 espèces reconnues d’organismes étrangers, dont au moins 107 sont considérées invasives. Pour maîtriser ce genre d’insectes nuisibles l’une des méthodes possibles consiste à importer et introduire des ennemis naturels provenant de leur pays d’origine en leur permettant d’agir en tant qu’agents de lutte biologique. Un excellent exemple type est le cas récent du cynips du châtaignier originaire d’Asie (Dryocosmus kuriphilus Yasumatstu) qui a fait son arrivée en 2002 en Europe et qui a été combattu avec l’importation de son ennemi naturel Torymus sinensis Kamijo Malgré la présence d’un grand nombre d’études menées par les chercheurs japonais, au moment où j’ai commencé cette thèse, nous ne disposions que de connaissances limitées sur l’ensemble des dégâts provoqués par des attaques répétées du cynips et sur la capacité de reprise de l’arbre-hôte (Castanea sativa Miller) lorsque la lutte biologique atteint son but. L’objectif de cette thèse est donc d’étudier et de présenter l’évolution des forêts de châtaignier, de l’arrivée du ravageur jusqu’au contrôle biologique, en mettant en évidence l’ensemble des dégâts subis par l’arbre, ses modalités de reprise et les effets considérables qu’une lutte biologique tardive peut entraîner.
Nous nous sommes d’abord concentrés (chap.2) sur la partie méthodologique en recherchant les meilleurs indicateurs pour analyser l’évolution épidémique sur le châtaignier, en particulier sur le plan des dégâts et des processus de réparation. Plus précisément, nous avons utilisé la relation aire foliaire-section d’aubier en nous basant sur l’approche du pipe model pour faire une estimation quantitative de la biomasse verte d’une branche avant et après l’arrivée de l’insecte nuisible, y compris pendant la période de pic de l’épidémie et la première et deuxième année de rétablissement grâce l’action progressive de T. sinensis. Ensuite, la perte de la surface foliaire a été utilisée comme variable réponse dans une analyse de modèle de régression mixte pour choisir les caractéristiques architecturales les plus appropriées (par ex. le type de galle, le type de bourgeon, le type de pousse) permettant d’expliquer l’évolution des dégâts au niveau des branches. Les résultats ont montré que durant le pic de l’épidémie, les pertes de la surface foliaire excédaient 70% avec des altérations significatives de l’architecture des branches en fait de bourgeons dormants (réserves de l’arbre) et d’augmentation de pousses mortes. De plus notre analyse a révélé que les indicateurs traditionnellement utilisés et généralement mentionnés dans la littérature pour mesurer le taux d’infestation du cynips du châtaignier (par ex. le nombre de bourgeons infestés vs le nombre de bourgeons sains) ne parviennent pas à fournir une estimation fiable de la perte effective de surface foliaire, tandis que la combinaison de trois caractéristiques architecturales des branches d’un arbre (galles, pousses mortes, bourgeons dormants) dans un index composé (DCI) permet d’obtenir une évaluation beaucoup plus réaliste des dégâts subis par les branches pendant toute la durée de l’épidémie.
Ce chapitre se conclut par une réflexion sur le sens et l’utilité des index disponibles (DCI, taux d’infestation, transparence de la couronne).
Simultanément (chap.3) nous nous sommes penchés sur la procédure habituelle de vérification de la présence du parasite par dissection de galles recueillies sur le terrain; ainsi nous avons optimisé le nombre de galles à récolter pour évaluer avec précision le taux de parasitisme de T. sinensis aux dépens de D. Kuriphilus. À l’aide d’une approche de substitution spatio-temporelle (space-for-time substitution approach) nous avons utilisé 15 sites pour créer un suivi temporel (temporal) qui nous a permis de reconstruire les phases principales du développement de la population de T. sinensis, à partir du moment de son arrivée ou du lâcher sur le site jusqu’à son établissement et son contrôle complet sur la population du cynips. À l’aide de simulations de bootstrap, nous avons analysé la précision que différents essais d’échantillonnage (par ex. quantité de galles à récolter) pouvaient conférer à l’évaluation du succès des lâchers de T. sinensis (détection de l’insecte dans les galles) et sur l’évolution de son taux de parasitisme pendant l’établissement et la croissance de sa population jusqu’à ce que la lutte biologique soit achevée. Les résultats ont démontré qu’après le premier lâcher, 200 galles suffisent pour évaluer en toute confiance sa présence, tandis que lorsque les populations de T. sinensis deviennent stables, 100 galles suffisent pour évaluer son taux de parasitisme.
L’évolution du système Castanea sativa – Dryocosmus kuriphilus – Torymus sinensis, de l’arrivée de l’insecte nuisible à la situation après quatre ans de lutte biologique (chap.4), a ensuite été analysée en utilisant les index décrits dans les chapitres précédents sur 15 sites choisis sur une grille de 10 x 10 km de manière à couvrir toute la surface du nord au sud de la Suisse méridionale. Les résultats montrent que la dynamique de la population de T. sinensis (chap. 4.1) affiche une croissance exponentielle avec différents taux en fonction de la distance du site italien de lâcher le plus proche et, partiellement, de l’abondance du cynips. De ce fait le temps requis pour atteindre le seuil de lutte biologique depuis l’arrivée de T. sinensis s’est révélé beaucoup plus court (seulement deux ans) pour les peuplements des régions du nord que pour ceux du sud (sept ans) qui ont donc subi de plus graves dommages. Une fois que la population de T. sinensis devient consistante, le contrôle exercé sur le cynips semble garantir un niveau d’infestation bas et stable avec de légères fluctuations. À la longue les deux populations baissent sensiblement en termes de nombres absolus à tel point qu’il devient presqu’impossible de trouver des galles. En ce qui concerne le châtaignier (chap. 4.2) les dégâts varient en fonction du temps écoulé entre l’arrivée du cynips et le contrôle biologique par T. sinensis. Plus précisément, les arbres qui se trouvent sur des sites où les attaques incontrôlées du cynips se sont répétées pendant sept ans présentent des portions importantes de couronne mourante et des réactions provoquées par le stress (par ex., rejets le long du tronc) alors que sur les sites où les deux insectes sont arrivés presque simultanément, les dégâts sont inférieurs et presque imperceptibles.
Enfin, les effets importants du contrôle tardif du cynips sur six sites suisses se sont vérifiés par la perte temporaire de produits typiques tel que le miel de châtaignier monofloral (chap.5). Nous avons en particulier déterminé la composante due au châtaignier dans la composition du miel à l’aide d’une approche combinée chimique et sensorielle, et nous avons mis en relation les résultats obtenus avec les index de dégâts. Les statistiques ont montré que la présence de la châtaigne dans la composition du miel diminue de manière significative à partir d’un niveau d’infestation de D. kuriphilus de 30%, tandis que la production du typique miel de châtaignier monofloral devient presqu’impossible dans le secteur observé par l’analyse lorsque les dégâts atteignent 40% et plus.
En synthèse cette thèse fournit de nouvelles connaissances sur les dégâts causés par le cynips au châtaignier en présentant les retombées écologiques (et culturelles) lorsque la lutte contre l’insecte advient avec un certain retard. Elle contribue également à éclaircir la méthodologie adoptée pour évaluer correctement l’impact global de l’épidémie causée par le cynips. Enfin et surtout, elle présente un cas de lutte biologique réussie dans un système agroforestier. Pour finir, quelques lignes de recherche future sont formulées dans le chapitre conclusif., The arrival of new organisms that may potentially become harmful for people and ecosystems has become a world-wide daily concern to the point that in Switzerland about 800 established alien species exist, of which at least 107 are considered invasive. A possible way to control such pests is by importing and releasing natural enemies from their countries of origin, letting them to act as so-called biocontrol agents. The discovery in 2002 of the Asian chestnut gall wasp (Dryocosmus kuriphilus Yasumatsu) in Europe and the subsequent importation of its natural enemy Torymus sinensis Kamijo is a prime example in this sense.
Even though a lot of studies have already been done by Japanese researchers, when I started my thesis, there was poor knowledge on the overall damages due to repeated D. kuriphilus attacks as well as on the reactions and recovery patterns of the host tree (Castanea sativa Miller) when the biocontrol is reached. Therefore the aim of this thesis is to present the evolution of the chestnut forests from the arrival of the pest to the biological control, highlighting the overall tree damages, its recovery patterns and the far-reaching effects that a delayed pest control can cause.
We first focused (chapter 2) on the methodological part by studying the best indices to analyze the epidemic evolution on the chestnut tree, especially in terms of damages and recovery pattern. Specifically, we used the leaf to sapwood area relationship based on the pipe model approach to quantitatively estimate the green biomass of a branch before the arrival and after the arrival of the pest, including the epidemic peak and the first and second year of recovery due to the progressive biological control by T. sinensis. Leaf area loss has then been used as a response variable in a mixed regression model analysis, to select the most suitable explanatory architectural features (e.g. gall types, bud types, shoot types) explaining the damage evolution at branch level. Results showed that during the epidemic peak, leaf area losses exceeded 70%, with significant alterations in branch architecture in terms of reduction of dormant buds (tree reserves) and increase of dead shoots. Moreover, the model analysis revealed that the traditional damage assessment based on the infestation rate (e.g. number of infested buds vs number of buds) usually reported in literature fails to provide a sound estimation of effective leaf area loss, whereas the combination of three branch architectural features (galls, dead shoots, dormant buds) in a damage composite index (DCI) enables a by far more realistic assessment of the branch damages during the entire epidemic process. We concluded discussing the meaning and the usefulness of the available indexes (DCI, infestation rates, Crown transparency).
Simultaneously (chapter 3), the gall collection approach has been tailored to optimize the time-consuming procedure to evaluate D. kuriphilus parasitism by T. sinensis, which typically consists of dissecting galls collected in the field and checking its presence on them. Using a space-for-time substitution approach we used 15 sites to create a temporal which allowed us to reconstruct the main phases of the T. sinensis population development, from its release or arrival in a site to its complete establishment and control of the pest population. By the means of bootstrap simulations, we analyzed the effect of different sampling efforts on the precision of evaluating the success of T. sinensis release and the evolution of its parasitism rate towards biocontrol. Results show that after the first release, 200 galls are required to confidently assess its presence whereas once T. sinensis is well established 100 galls are sufficient to estimate its parasitism rate.
The evolution of the Castanea sativa – Dryocosmus kuriphilus – Torymus sinensis system from the pest arrival to the situation of four-year biocontrol (chapter 4) has then been analyzed by using the indices described in the previous chapters in 15 sites selected on a grid of 10 x 10 km so as to cover the entire southern Switzerland area from north to south. Results show that the population dynamics of T. sinensis (chapter 4.1) displays an initial exponential growth at different rates as a function of the distance from the nearest Italian release site and partially of the D. kuriphilus abundance. Consequently, the time needed to reach the biocontrol threshold since the T. sinensis arrival was much shorter (only two years) for the northern populations than for the southern one (seven years), which consequently experienced more severe damages. Once the T. sinensis population becomes massive and stable, the control exerted on D. kuriphilus seems to guarantee a low and stable infestation level with small fluctuations. On the long run both populations become very low in terms of absolute numbers to the point that galls become almost impossible to find. From the chestnut point of view (chapter 4.2) damages vary as a function of the time elapsed between pest arrival and biological control by T. sinensis. Specifically, trees in sites experiencing seven years of D. kuriphilus uncontrolled attacks show larger dying crown portions and stress-induced reactions (e.g., suckers along the stem) compared to sites where the two insects arrived nearly simultaneously.
Finally, the far-reaching effects of the delayed pest control in six Swiss sites are highlighted in the temporary loss of typical products such as the unifloral chestnut honey (chapter 5). Specifically, we determined the chestnut component in honey via a combined chemical and sensory approach and related the obtained results with the damage indices. Decreases in the chestnut component of the honey were statistically significant starting from a D. kuriphilus infestation level of 30%, whereas the production of the typical unifloral chestnut honey became almost impossible in the study area when damages raised to 40% or higher.
Overall, this thesis provides some new knowledge on the damages caused by D. kuriphilus on the chestnut tree, highlighting possible ecological (and cultural) far-reaching effects caused by a delayed pest control. It also sheds some light on the methodology to properly evaluate the overall impact of the pest epidemic. Last but not least, it shows a successful biocontrol story in an agroforestry system. Finally, some future research lines are given in a concluding chapter. - PublicationAccès libreDes abeilles, des ruches et des humains: les Centres apicoles : des acteurs de la réalisation de la filière apicole au Burkina Faso(2018)
; La présente étude se focalise sur les processus de structuration de la filière apicole au Burkina Faso et sur le rôle joué par les Centres apicoles ; des structures nées en tant qu’unités de transformation des premiers projets de développement en apiculture élaborés par certaines ONG étrangères durant la fin des années 1990 et le début des années 2000. En partant du constat que tout projet dans sa réalisation possède un degré d’imprévisibilité, je tente d’explorer la manière dont les Centres apicoles agissent aujourd’hui au sein de différentes arènes de négociation pour stabiliser leur rôle, celui des autres acteurs, comme par exemple les apiculteurs et les abeilles et leur projet de filière de commercialisation du miel. Après les observations de terrain et la récolte de récits des principaux protagonistes de la filière, j’essaye de restituer, à travers trois axes d’analyse, le dynamise et la complexité du développement de l’espace apicole burkinabé dans lequel les Centres apicoles s’insèrent en tant qu’acteurs incontournables, tout en présentant en même temps un certain degré de fragilité. Le premier axe se focalise sur le travail de stabilisation d’un réseau d’apiculteurs producteurs exercé par les représentants des Centres apicoles. Le deuxième se concentre sur les processus d’intermédiation que les dirigeants de ces structures entretiennent avec les membres d’organismes de développement en vue de pouvoir contrôler et diriger la redistribution des appuis au sein de la filière apicole. Le troisième s’intéresse à la normalisation de la filière apicole à l’échelle nationale. Dans cette dernière partie je m’interroge également sur rôle de l’abeille et de son environnement dans la réalisation ou la déréalisation de la filière apicole et des interventions d’ONG actives dans le domaine du développement de l’apiculture., This study focuses on the processes of structuring the beekeeping sector in Burkina Faso and the role played by beekeeping centres; structures created as processing units within the first development projects in beekeeping designed by some foreign NGOs in the late 1990s and early 2000s.Starting from the assumption that every project, in its implementation, has a degree of unpredictability, I try to explore the way in which beekeeping centres today act within different negotiating arenas to stabilize their honey marketing chain project, their role and that of other actors, such as beekeepers. After field observations and the collection of data from the main protagonists of the sector, I try to restore, through three axes of analysis, the dynamism and complexity of the development of the beekeeping industry of Burkina Faso. Sector in which the beekeeping centres are inserted as essential actors, while at the same time presenting a certain degree of fragility. The first axis focuses on the work of representatives of beekeeping centres to stabilise a network of beekeepers. The second focuses on the intermediation processes that the leaders of these structures maintain with members of development organizations in order to manage and direct the redistribution of aid within the beekeeping sector. The third is concerned with the standardization of the beekeeping sector at the national level. In this last part I also examine the role of the bee and its environment in the realization or derealization of the beekeeping sector. - PublicationAccès libreMites and endosymbionts: towards improved biological control(2012)
; Le microbiome vivant en association avec certains arthropodes est très divers et peut significativement influencer la biologie de nombreux agents de lutte biologique ou de ravageurs de culture. Certains endosymbiontes bactériens peuvent même être utilisés contre des populations de insectes ravageurs de ou de vecteurs de maladies dans un programme de lutte biologique.
Les espèces de la sous-classe des Acari (acariens et tiques) sont très diverses en forme, habitats et comportements. Il y a des acariens ravageurs, des parasites d’animaux domestiques ou de l’homme et même des acariens utiles, prédateurs pouvant s’attaquer à d’autres ravageurs de culture.
Le but du deuxième chapitre est de faire la synthèse de la littérature concernant les symbiontes d’acariens et en particulier sur l’incidence et la prévalence d’endosymbiontes maternellement transmis comme Arsenophonus spp., Cardinium spp., Flavobacteria spp., Rickettsia spp., Spiroplasma spp. et Wolbachia spp. chez les acariens (Chapitre 2). Bien que de nombreux articles aient été publié sur ce sujet, la plupart des études portent sur la présence d’endosymbiontes chez les tétranynques alors que de nombreuses espèces d’acariens ou des études sur les effets de ces bactéries sur leurs hôtes ont reçu moins d’attention. Ces données ont ensuite été complétées par notre propre étude ou des acariens phytophages, prédateurs et parasites ont été analysés pour la présence d’endosymbiontes (Chapitre 3). L’étape suivante de cette thèse a été de décrire les différents mécanismes par lesquelles les endosymbiontes peuvent influencer le succès de programme de contrôle biologique de ravageurs de culture ou de vecteur de maladies. Nous nous sommes également penchés sur l’apport de ces connaissances afin de mieux appréhender ou comprendre la biologie de ces arthropodes. Dans le chapitre un, nous faisons des recommandations pratiques sur les façons de prendre en compte les endosymbiontes dans le cadre de la lutte biologique (Chapitre 1).
L’acarien phytophage Rhizoglyphus robini s’attaque principalement aux racines de plantes cultivées de la famille des Liliacées. Bien que la plupart des animaux ne possèdent pas les enzymes nécessaires à la digestion d’hydrates de carbones d’origine fongique, cette espèce note une préférence alimentaire pour les plantes infectées par des champignons sur lesquelles elle est principalement trouvée. Par une approche multidisciplinaire, nous avons testé l’hypothèse que le bactériome était nécessaire à l’acarien pour digerer la chitine. Une analyse génétique préliminaire réalisée avec des sondes moléculaires générales a révélé une la présence d’une riche communauté de bactéries vivant avec cet acarien. Une analyse plus détaillée de cette communauté bactérienne par une approche métagénomique (454) a révélé la présence de plusieurs genres de bactéries connue pour être capables de dégrader la chitine. Des expériences en laboratoire ont confirmé la préférence des acariens pour une source de nourriture contenant des champignons et un taux de reproduction plus élevé sur ce type de régime alimentaire. Nous avons donc pu faire le lien entre la présence des bactéries et leur activité chitinolytique en démontrant l’activité de digestion d’homogénats d’acariens ainsi que de bactéries isolées de ces derniers (4). Nous avons enfin identifié la bactérie isolée comme Serratia marcescens (chapitre 5), une bactérie possédant une machinerie efficace pour dégrader la chitine des champignons.
Les détails de la biologie de l’acarien Rhizoglyphus robini ne peuvent donc être comprise qu’en tenant en compte de la biologie des bactéries qui lui sont associées. Cette étude complète nous a amené à reconsidérer le statut de peste de l’acarien. En effet R. robini était considéré comme une peste primaire, se nourrissant directement sur les racines des plantes alors que maintenant il est considéré comme une peste secondaire s’attaquant préférentiellement aux plantes préalablement infectées par un champignon. Le fait que l’acarien dépende de la présence de bactéries pour pouvoir digérer les champignons ouvre la voie pour de nouvelles stratégies de lutte. Nous sommes persuadés qu’une meilleure connaissance des communautés bactériennes vivant en association avec la plupart des acariens phytophages et des acariens bénéficiaires amèneront des informations cruciales pour le développement de nouvelles stratégies de lutte ou pour mieux comprendre les problèmes dans des programmes de lutte biologique existants. Dans le chapitre un, nous expliquons en détail pourquoi nous recommandons de se pencher sur les interactions entre les arthropodes utilisés en lutte biologique et leur microbiome (Chapitre 1)., Gliederfüsser (Arthropoden) beherbergen sehr diverse Bakteriengesellschaften in ihrem Innern. Sie können durch ihre Wirte grosse Auswirkungen auf die biologische Schädlingsbekämpfung haben. Vor allem dann nämlich, wenn sie ihren Wirt auf eine Weise beeinflussen, dass dieser entweder in seiner Funktion als Nützling beeinträchtigt wird oder aber, wenn sie einem Schädling zur erhöhten Resistenz gegen seine natürlichen Feinde verhelfen. Manchmal werden bakterielle Endosymbionten (ES) sogar gezielt zur Bekämpfung von Schädlingen eingesetzt.
Die Arthropoden-Untereinheit Acari (Milben und Zecken) ist sehr vielfältig in Form, Verhalten und Lebensraum. Es gibt Milben, die als Schädlinge auf Pflanzen leben, solche, die parasitisch auf Haustieren oder sogar Menschen leben und dann gibt es Milben-Nützlinge, die zur Eindämmung von Spinnmilben (Raubmilben) oder von Pflanzenschädlingen (Eriophyidae) eingesetzt werden. Milben-Symbionten wurden bisher wenig untersucht, trotz der Tatsache, dass alle Erkenntnisse aus diesem Forschungszweig für die biologischen Schädlingsbekämpfung von grossem Nutzen sein können.
Das erste Ziel der vorliegenden Arbeit bestand darin, alle vorhandenen Studien (und ihre Resultate) zum Thema zu sammeln und eine gute Übersicht über ihre Resultate zu erstellen. Wir haben alle Literatur zur Häufigkeit und Verbreitung mütterlich-vererbter Endosymbionten (Arsenophonus spp., Cardinium spp., Flavobacteria spp., Rickettsia spp., Spiroplasma spp. und Wolbachia spp.) in Milben, sowie alles, was über die Auswirkungen der ES auf ihre Wirte bekannt ist zusammengetragen (Kapitel 2 dieser Arbeit) und sie durch unsere eigenen Resultate (Kapitel 3) ergänzt. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass es mehr Studien zu Milben-ES gibt als erwartet, dass die Forschung sich allerdings mehrheitlich darauf beschränkt, die An- bzw. Abwesenheit dieser ES in einem bestimmten Wirt festzustellen. Weitaus am besten untersucht sind die Spinnmilben und die ihnen zugehörigen Bakterien, während andere Milbenfamilien bisher wenig wissenschaftliche Aufmerksamkeit erhalten haben.
In einem nächsten Schritt haben wir an Beispielen aufgezeigt auf welche unterschiedlichen Weisen biologische Schädlingsbekämpfungsprogramme von ES beeinflusst werden können (Kapitel 1). Das geht von unausgewogenen Geschlechterverhältnissen in den Zuchten bis zur Inkompatibilität von eingeführten Nützlingen mit den ansässigen Populationen. Auch in der Kontrolle der Vektoren von Krankheitserregern können ES-Wirkungen auf die Wirte Folgen haben. Schlussendlich empfehlen wir die Präsenz von ES in Nützlingen und auch in den Schädlingen zu untersuchen, vor allem wenn Probleme wie Resistenzen oder Zuchtschwierigkeiten auftreten (Kapitel 1).
Unsere Theorie wird praktisch untermauert mit der Untersuchung der Wurzelmilbe (Rhizoglyphus robini). Die Wurzelmilbe ist ein Pflanzenschädling, der vor allem an den unterirdischen Knollen von Liliengewächsen frisst. Es wurde beobachtet, dass R. robini meistens auf Pflanzen gefunden wird, die zusätzlich auch von einem Pilz befallen sind. Nicht vielen Tieren jedoch sind Kohlenstoffe aus Pilzen als Nahrung zugänglich, da sie nicht die richtigen Enzyme besitzen für den Verdau von Chitin. Wir haben uns nun gefragt, ob die Bakterien im Innern der Milbe bei der Verdauung eine Rolle spielen könnten. Eine Voruntersuchung (Denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) mit breitamplifizierenden Bakterienprimern) hatte gezeigt, dass R. robini eine grosse Bakterienvielfalt beherbergt. In einer mehr detaillierten Untersuchung durch 454 Sequenzierung der nächsten Generation konnten wir dann mehrere Bakteriengattungen finden, in denen Arten mit chitinolytischer Aktivität vorkommen. Mithilfe von Bio-Assays konnten wir die Vorliebe für Pilz- Nahrung und hohe Fortpflanzungsrate der Milben bestätigen. Den aktiven Chitinverdau des Milbenhomogenates wiesen wir nach, indem wir jeweils 1μl davon auf eine Chitin-beschichtete Platte gaben. Schon nach 12 Stunden bildeten sich klare Zonen, sogenannte „haloes“ (Heiligenscheine) um den Tropfen (Kapitel 4). Wir konnten Bakterien aus den klaren Zonen isolieren, kultivieren und molekular (durch Sequenzierung eines grossen 16S-Fragmentes) der Bakterienart Serratia marcescens zuweisen (Kapitel 5).
Man kann die Biologie von Rhizoglyphus robini nur verstehen, wenn man die dazugehörigen Bakterien in die Betrachtung miteinbezieht. Der Pflanzenschädlingsstatus dieser Milbe muss nun überarbeitet werden, da sie wahrscheinlich vor allem den Pilz frisst oder zumindest für eine Pflanze eine viel grössere Gefahr darstellt, wenn diese schon von einem Pilz befallen ist. Die am Beispiel der Wurzelmilbe gewonnen Erkenntnisse sind wichtig für die weitere Forschung in der biologischen Schädlingsbekämpfung, denn sie eröffnen viele neue Möglichkeiten. Die Bakterien von Milben in der biologischen Schädlingsbekämpfung sollten unter, The microbiome associated with arthropods is very diverse and may significantly influence the biology of biological biocontrol agents and arthropod pests. Some endosymbiont bacteria may even be used to achieve pest or disease vector biological control.
The subclass Acari (mites and ticks) is very diverse in form, habitat and behaviour. Mites can be plant pests, parasites of domestic animals and humans or predators of major crop-pests.
The aim of this second chapter was to collect and present an overview of the present literature and knowledge on the prevalence and distribution of maternally-inherited ES (Arsenophonus spp., Cardinium spp., Flavobacteria spp., Rickettsia spp., Spiroplasma spp. and Wolbachia spp.) in mite species (chapter 2). We completed this knowledge by adding the results of our own screening (chapter 3), including mite species of three different lifestyles (herbivorous, predatory and parasitic). We found that mites and their ES have been studied, but the focus has clearly been on presence and distribution of insect ES in spider mites, whereas many other mite families as well as the further characterization of effects of ES on their hosts have received less attention. As a next step we describe the different ways microorganisms associated with arthropods can have an influence on biological pest- and disease vector control, through the many ways they can be involved in their hosts biology and we then provide practical recommendations on the handling of ES in biological control agents and pests (chapter 1).
The bulb mite Rhizoglyphus robini is below-ground pest mostly on Liliacean crop plants, which has been observed mainly on plants already infested with a fungus. As not many animals carry the enzymatic machinery to digest fungal carbohydrates, we tested the hypothesis that associated bacteria are involved in the chitin digestion. Preliminary DGGE assessment with general bacterial primers, revealed a high diversity. Investigating the bacterial community associated with this mite in more detail by 454 metagenomic analysis, we found several genera which contain chitin-degrading species. Bioassays confirmed the mite’s preference for - and high fitness on - a fungal food source. Finally we could make the link between the fungal food source of the mite and the bacterial chitinolytic ability by demonstrating the digestion of chitin by mite homogenate and isolating bacteria from the chitin-free zones (chapter 4). We molecularly identified these isolated clones as Serratia marcescens (chapter 5), a bacterium well known for its chitinolytic machinery.
The biology of Rhizoglyphus robin i can be understood only if the associated bacteria are also considered. The mites’ status has to be reassessed now, as it was previously described as a primary pest, feeding on the bulbs and tubers of plants. If the mite attacks plants preferentially after previous plant- infection with a fungus, this could be exploited in biological control. The fact that the mite might need the bacteria to digest the fungus also opens up new possibilities for control of the mite. We believe that the bacterial community in most pest and beneficial mites will deliver valuable information, which can be used in the development of new control strategies or to explain and potentially solve problems in existing control programs (chapter 1). In chapter two we explain in detail why we recommend including an investigation of the associated microbiome in standard assessments of pests and control agents.