<em>Sorghum, Miscanthus</em> & Co: Energy crops as potential host plants of western corn rootworm larvae

Abstract

In a series of greenhouse experiments the host status and quality of 49 biofuel plants for the larvae of WCR were evaluated. The plants tested (18 species and varieties of Sorghum, 16 forage grasses, 6 Miscanthus genotypes, 6 Panicum varieties and 3 broadleaf species) were grown for at least three weeks before they were used in the bioassays.

The insects used in the experiments were obtained from a non diapausing laboratory strain originally from the US and maintained by BTL since 2006. Only neonate larvae (not older than 24 hours) were used in the bioassays. In each experiment up to six species or varieties of plants were tested each with 10 replicates (containers). A susceptible maize variety was used as a positive control in each experiment. Each plant container was infested with ten neonate WCR larvae using a fine art brush. After inoculation the plants were not watered for at least 24 hours to facilitate the establishment of the larvae. The experiments were terminated after 18 days. To extract surviving larvae the soil and roots of test plants were carefully examined by hand and then transferred to a modified MacFadyen heat extractor with an extraction temperature of 45 °C.

To assess the host quality the number of larvae recovered, the widths of their head capsules and dry weights were recorded. The larvae were dried at 40 °C for at least 72 hours and then weighed on an electronic micro balance.

Of the 21 forage and switch grasses examined 16 hosted WCR larvae. However, the percentage of larvae that survived for 18 days, their dry weights and head capsule widths were significantly less than that recorded for larvae that developed on maize roots. The roots of most (i.e. 15) of the 18 Sorghum species or varieties tested were unsuitable for the development of WCR larvae. For the remaining three Sorghum species a maximum of only two larvae (of 100 inoculated) were recovered. These results indicate that species of Sorghum are very poor quality hosts for WCR as previously reported in other studies. The opposite was true for the Miscanthus species tested. The number of larvae recovered from Miscanthus x giganteus roots, their dry weight and head capsule widths were the same as those recorded for larvae reared on the maize control. The other Miscanthus genotypes were less suitable than Mxg, but still more acceptable than all the forage and switch grasses tested in this study. In accordance with all previous studies, which used host plants other than maize, no larvae developed on the three broad leaf species.

Keywords: Diabrotica virgifera virgifera, field grasses, energy-crops, recovery, dry weight, head capsule width

Sorghum, Miscanthus & Co: Energiepflanzen als potenzielle Wirtspflanzen des Westlichen Maiswurzelbohrers

Zusammenfassung

In Gewächshausversuchen wurde die Wirtspflanzeneignung von 49 Pflanzenarten und –sorten für Larven des Westlichen Maiswurzelbohrers einer nicht diapausierenden Linie des USDA untersucht. Getestet wurden Pflanzen, die interessante Optionen für die Biomasse-Produktion darstellen. Es wurden 18 Sorghum-Hirsen, 16 Ackergräser, jeweils sechs Rutenhirsen und Chinagräser, sowie drei zweikeimblättrige Pflanzenarten untersucht. Die Einschätzung der Wirtsqualität der überprüften Pflanzen erfolgte anhand der Wiederfunde der eingesetzten Larven, deren Kopfkapselbreite und des erreichten Gewichts.

Alle getesteten Sorghum-Arten und -Sorten wiesen keine, oder nur eine minimale Wirtseignung für Diabrotica-Larven auf. Die getesteten Hirsen können auf Basis dieser Ergebnisse uneingeschränkt als Mais-Alternative im Energiepflanzenanbau empfohlen werden. In einer wechselnden Fruchtfolge mit Mais bieten sie die Chance, hohe Biomasseerträge mit einer effektiven Reduktion der Populationsdichte zu verbinden.

Die Wirtspflanzeneignung der geprüften Ackergräser ist dagegen arten- und sortenabhängig. Fünf der 16 getesteten Gräser stellten sich für die Entwicklung der Larven als ungeeignet heraus. Die Wirtspflanzenqualität der elf Testpflanzen, von denen Tiere extrahiert wurden, muss auf Basis der erhobenen Versuchsparameter als reduziert bis minimal eingestuft werden. Im Vergleich zur Maiskontrolle waren insbesondere die Wiederfunde, aber auch die Kopfkapselbreiten und das erreichte Gewicht signifikant kleiner. Gleiches gilt auch für die geprüften Panicum-Sorten. Eine der sechs überprüften Sorten eignete sich nicht als Wirtspflanze für die Larven und die anderen fünf in nur sehr reduziertem Maße. Diese Ergebnisse zeigen, dass diese Gräser in der Fruchtfolge nicht als Ersatz für Mais bei Eradikationsbemühungen punktuell auftretender Käfer-Populationen zu empfehlen sind. Da die Entwicklungsbedingungen für die Larven aber stark reduziert sind, können in Diabrotica-Eingrenzungsgebieten sowohl Ackergräser als auch Rutenhirsen erfolgreich in wechselnden Fruchtfolgen mit Mais eingesetzt werden.

Die einzige Testpflanze an der sich Diabrotica-Larven genau so gut wie an Mais entwickelten, ist das Chinagras (Miscanthus x giganteus). Die anderen fünf getesteten Miscanthus-Genotypen ermöglichten ebenfalls eine Entwicklung der Larven. Die Wirtspflanzenqualität dieser Genotypen ist jedoch geringer als von M. x giganteus.

Stichwörter: Diabrotica virgifera virgifera, Ackergräser, Energiepflanzen, Wiederfunde, Trockengewicht, Kopfkapselbreite