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African Crop Science Journal
African Crop Science Society
ISSN: 1021-9730
EISSN: 2072-6589
Vol. 25, No. 2, 2017, pp. 237-251
Bioline Code: cs17017
Full paper language: English
Document type: Research Article
Document available free of charge

African Crop Science Journal, Vol. 25, No. 2, 2017, pp. 237-251

 fr INSECT ANTAGONISTIC BIO-INOCULANTS FOR NATURAL CONTROL OF LEAF-MINING INSECT PESTS OF FRENCH BEANS
AKELLO, J.; CHABI-OLAYE, A. & SIKORA, R.A.

Résumé

Les endophytes fongiques, spécialement, Trichoderma asperellum check for this species in other resources , Beauveria bassiana check for this species in other resources et Metarhizium anisopliae check for this species in other resources ; souches M2RT4, S4SU1 et S4ST7, respectivement, sont connues pour dissuader l’infestation et le dommage des aphids sur les plantes légumineuses, mais aucune recherche n’a été menée sur leurs profils biochmiques et leurs effets sur les insectes mineurs de feuilles du haricot vert ( Phaseolus vulgaris check for this species in other resources ). L’objectif de cette étude était d’évaluer la capacité endophytique de ces bio-inoculants à produire des enzymes extra-cellulaires, ainsi que de déterminer leurs impacts sur l’émergence et la croissance des plantules du haricot vert, sur la fécondité et la nymphose du mineur des feuilles. Des expérimentations de laboratoire et sous serre on été conduites au Centre International de Physiologie et d’Ecologie d’Insecte (ICIPE, Nairobi), et à l’Université de Bonn (Allemagne). Le bio-amorçage des graines du haricot vert par trempage dans une suspension fongique contenant 108 conidies/ml pendant 4heures a positivement imapcté la vigueur des plantules. Six semaines après la germination, tous les traitements de bio-inoculants ont augmenté la nodulation par 1,5-1,7 fois, pendant que S4SU1 et M2TR4 ont augmenté la biomasse des pousses d’environ 2g. En conditions in vitro, les suspensions de spores de ces isolats étaient fortement toxiques aux larves des mineurs de feuilles, régulièrement provoquant de grandes mortalités et une suppression de la nymphose de plus de 70%. Tous les isolats testés ont produit des activités protease (indice=1,22), lipase (indice=1,32) et cellulase (indice=1.06); avec M. anisopliae constiuant le meilleur sécreteur d’enzyme alors qu’il est cultivé dans le noir sur un substrat d’enzyme spécifique pendant 7-14 jours. En conditions in vitro, les plantules amorcées avec B. bassiana ont freiné l’alimentation et le développement des larves, résultant en une réduction du nombre de larves, nymphes et adultes, par 65,3; 43,2; et 54,0%, respectivement. Pour une première fois, cette étude a montré que le bio-amorçage des graines du haricot vert avec des bio-inoculants peut augmenter la croissance et la nodulation de P. vulgaris, par conséquent altère son interaction et sa réponse à l’infestation, à l’alimentation de mineur de feuilles et les dommages sur les plantules traitées. Ces bio-inoculants, constituent ainsi de grands potentiels agents protecteurs de cultures et pourraient être utilisés de façon sécurisante pour l’amorçage des graines avant leur semis, si les dommages causés sur les feuilles et la perte de rendement associée sur le haricot vert sont à réduire sans danger pour l’environnement. Des études supplémentaires devraient être menées pour élucider les mécanismes impliqués dans la promotion de la croissance végétale, la nodulation et la dissuasion de l’alimentation de l’insecte.

Mots Clés
Bio-amorçage; endophytes; Liriomyza check for this species in other resources spp.; nodulation

 
 en INSECT ANTAGONISTIC BIO-INOCULANTS FOR NATURAL CONTROL OF LEAF-MINING INSECT PESTS OF FRENCH BEANS
AKELLO, J.; CHABI-OLAYE, A. & SIKORA, R.A.

Abstract

Fungal endophytes, specifically, Trichoderma asperellum check for this species in other resources , Beauveria bassiana check for this species in other resources and Metarhizium anisopliae check for this species in other resources ; strains M2RT4, S4SU1 and S4ST7, respectively, are known to deter aphid infestation and damage to leguminous crops, but no research exists on their biochemical profiles and effects on French bean ( Phaseolus vulgaris check for this species in other resources ) leaf miners. The objective of this study was to assess the ability of these endophytic bio-inoculants to produce extracellular enzymes, as well as determine their impact on French beans seedling emergence and growth, and leaf miner fecundity and pupation. Laboratory and greenhouse experiments were conduct at the International Centre of Insect Physiology and Ecology (ICIPE, Nairobi), and the University of Bonn (Germany). Bio-priming French bean seeds by soaking in fungal suspension containing 108 conidia/ ml for 4 hr positively impacted on seedling vigour. Six weeks after germination, all bio-inoculant treatments improved nodulation by 1.5-1.7 folds, while S4SU1 and M2TR4 improved shoot biomass by ~ 2g. In vitro, spore suspensions of these isolates were highly toxic to leaf miner larvae, often resulting in high mortalities and a suppression of pupation by over 70%. All tested isolates exhibited protease (Index=1.22), lipase (Index=1.32) and cellulase (Index=1.06) activities; with M. anisopliae being the best enzyme secretor when cultured under dark conditions on enzyme-specific substrate for 7-14 days. In vivo B. bassiana-primed seedlings deterred larval feeding and development, resulting in reduced number of larvae, pupae and adults, by 65.3, 43.2 and 54.0%, respectively. For the first time, this study showed that bio-priming French bean seeds with bio-inoculants can boost P. vulgaris growth and nodulation, consequently altering its interaction and response to leaf miner infestation, feeding and damage to treated seedlings. These bio-inoculants, thus, hold great potential as crop protection agents and could be safely used for priming seeds prior to planting, if leaf mining damages and associated yield losses in French beans are to be minimised in an environmentally sound manner. Further studies should be undertaken to elucidate the mechanisms involved in plant growth promotion, nodulation and insect feeding deterrence.

Keywords
Bio-priming; endophytes; Liriomyza check for this species in other resources spp.; nodulation

 
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