À partir d'un modèle existant de dynamique de populations de pucerons, nous avons développé une méthode permettant de quantifier la contribution de parasitoïdes à la réduction du maximum de densité de pucerons. La méthode a été validée, sur deux ans en champ de soya, en utilisant le modèle biologique composé du puceron du soya (Aphis glycines Matsumura) et de Aphelinus certus Jasnosh, son parasitoïde le plus abondant au nord-est de l'Amérique du Nord. La méthode a estimé que les densités naturelles de A. certus n'avait réduit les pics de densités de pucerons que de 1-6%. La cause de cette faible régulation est associée à un établissement tardif des populations de A. certus en champ de soya, mais les mécanismes sous-jacents restent inconnus. À cet effet, les proportions d'hyperparasitisme sur A. certus, avant le pic de densité de pucerons, étaient trop faible pour que l'hyperparasitisme puisse en être tenu responsable. Concernant la dynamique des populations de pucerons, nous avons proposé une re-paramétrisation du modèle mentionné précédemment afin de faciliter l'interprétation de ses paramètres lorsque la colonisation des champs par les pucerons n'était pas simultanée. Cette stratégie nous a permis d'établir que l'occurrence du pic de densité de puceron du soya est facilement prédictible de sa date de colonisation en champ. Nous recommandons l'utilisation de modèles afin de prédire les pics de densité de pucerons et d'utiliser la méthode d'estimation de l'impact afin d'incorporer des stratégies de relâchers augmentatifs de parasitoïdes aux programmes de lutte existants contre les pucerons. / Building upon an existing aphid population dynamics model, we develop a method to quantify the contribution of parasitoids in reducing the maximum aphid density. We validated the method, over a two years study in soybean fields, using the biological model made of the soybean aphid (Aphis glycines Matsumura) and Aphelinus certus Jasnosh, its most abundant parasitoid in north-eastern North America. The method estimated that natural populations of A. certus reduced peak soybean aphid densities by only 1-6%. The cause of this low regulation is associated to the late establishment of A. certus population in soybean field, although the underlying mechanisms remains unknown. Proportion hyperparasitism on A. certus, before peak soybean aphid densities, were too low for hyperparasitism to be accounted for the poor efficacy of A. certus in regulating the soybean aphid. Regarding aphid population dynamics, we proposed a re-parameterisation of the aforementioned model to facilitate the interpretation of its parameters when field colonization by aphids is not simultaneous. This allowed us to identify a high predictability in peak aphid densities from colonization time for the soybean aphid. We recommend using models to forecast peak aphid densities and to use the impact assessment method to incorporate augmentative parasitoid release strategies into aphid management programmes.

Projet réalisé en cotutelle avec Jacques Brodeur et Les Shipp / Ce projet de recherche a examiné le supplément alimentaire comme technique pour accroître l'efficacité de deux espèces d’acariens prédateurs, Neoseiulus cucumeris et Amblyseius swirskii contre le thrips des petits fruits Frankliniella occidentalis. Des tests en laboratoire ont vérifié l’adéquation de trois espèces de pollen – de quenouille, de maïs et de pomme – ainsi que des œufs de la pyrale Méditerranéenne de la farine pour les acariens prédateurs à l'étude. En termes de valeur rm, les œufs de pyrale et les pollens de quenouille et de pomme étaient de qualité égale pour A. swirskii, tandis que le pollen de pomme s’est distingué pour N. cucumeris. Lorsque nourris d’oeufs de la pyrale, les deux espèces ont complété leur développement avec des valeurs de rm élevées. Le pollen de pomme est apparu comme étant un supplément alimentaire accessible et adéquat pour les deux prédateurs. À court terme (période de 24h), l’influence du pollen de pomme sur les interactions trophiques (larves de F. occidentalis comme proie) et intraguildes (entre les espèces de prédateurs) sur chrysanthèmes standardisés a été examinée. La présence de pollen a considérablement réduit la prédation de N. cucumeris sur les thrips ainsi que la prédation intraguilde pour les deux prédateurs. L'impact du pollen de pomme sur les populations de thrips et sur la rétention des prédateurs dans une culture de chrysanthèmes a été évalué sur une période de 4 semaines. L'introduction de A. swirskii avec pollen a permis le meilleur contrôle des populations de thrips tandis que N. cucumeris ne s’est pas établi dans la culture lorsqu'il a été introduit seul. Le pollen de pomme a amélioré la lutte au thrips par A. swirskii dans une culture de chrysanthème via une réponse numérique de la proie et la rétention des prédateurs dans la culture. Le plus bas taux de dommages importants a été observé lorsque les deux acariens prédateurs étaient utilisés de concert. / This research investigated supplemental food source as a technique to increase the efficiency of two species of predatory mites, Neoseiulus cucumeris and Amblyseius swirskii against the western flower thrips Frankliniella occidentalis. Laboratory assays aimed to assess the suitability of three pollen species – cattail, maize and apple – and eggs of the Mediterranean flour moth as supplemental food source for the predatory mites under study. In terms of rm value, flour moth eggs, cattail pollen and apple pollen were food sources of equal quality for A. swirskii, while apple pollen appeared to stand out for to N. cucumeris. Maize pollen was a less suitable food source for both species. When fed flour moth eggs, A. swirskii and N.cucumeris completed development and showed high rm values. Apple pollen appeared to be an accessible and suitable food source for both predators. Short term (24h period) influence of apple pollen availability on trophic (F. occidentalis larvae as prey) and intraguild (between the predator species) interactions on standardized chrysanthemum was examined. It significantly lowered predation on thrips by N. cucumeris and led to a decrease in intraguild predation for both predators. Following this, the impact of apple pollen on thrips populations and predator’s maintenance on chrysanthemum greenhouse crop was assessed over a 4 weeks period. The introduction of A. swirskii with pollen provided the best control on thrips while N. cucumeris did not remain on the crop when introduced alone. Apple pollen improved thrips control by A. swirskii in chrysanthemum crops through prey numerical response and retention of predators on plants. The lowest rate of heavy dammages were observed when both predators were used together.

L’environnement façonne la physiologie, la morphologie et le comportement des organismes par l’entremise de processus écologiques et évolutifs complexes et multidimensionnels. Le succès reproducteur des animaux est déterminé par la valeur adaptative d’un phénotype dans un environnement en modification constante selon une échelle temporelle d’une à plusieurs générations. De plus, les phénotypes sont façonnés par l’environnement, ce qui entraine des modifications adaptatives des stratégies de reproduction tout en imposant des contraintes. Dans cette thèse, considérant des punaises et leurs parasitoïdes comme organismes modèles, j’ai investigué comment plusieurs types de plasticité peuvent interagir pour influencer la valeur adaptative, et comment la plasticité des stratégies de reproduction répond à plusieurs composantes des changements environnementaux (qualité de l’hôte, radiation ultraviolette, température, invasion biologique). Premièrement, j’ai comparé la réponse comportementale et de traits d’histoire de vie à la variation de taille corporelle chez le parasitoïde Telenomus podisi Ashmead (Hymenoptera : Platygastridae), démontrant que les normes de réaction des comportements étaient plus souvent positives que celles des traits d’histoires de vie. Ensuite, j’ai démontré que la punaise prédatrice Podisus maculiventris Say (Hemiptera : Pentatomidae) peut contrôler la couleur de ses œufs, et que la pigmentation des œufs protège les embryons du rayonnement ultraviolet; une composante d’une stratégie complexe de ponte qui a évoluée en réponse à une multitude de facteurs environnementaux. Puis, j’ai testé comment le stress thermique affectait la dynamique de la mémoire du parasitoïde Trissolcus basalis (Wollaston) (Hymenoptera : Platygastridae) lors de l’apprentissage de la fiabilité des traces chimiques laissées par son hôte. Ces expériences ont révélé que des températures hautes et basses prévenaient l’oubli, affectant ainsi l’allocation du temps passé par les parasitoïdes dans des agrégats d’hôtes contenant des traces chimiques. J’ai aussi développé un cadre théorique général pour classifier les effets de la température sur l’ensemble des aspects comportementaux des ectothermes, distinguant les contraintes des adaptations. Finalement, j’ai testé l’habileté d’un parasitoïde indigène (T. podisi) à exploiter les œufs d’un nouveau ravageur invasif en agriculture, Halyomorpha halys Stål (Hemiptera : Pentatomidae). Les résultats ont montré que T. podisi attaque les œufs de H. halys, mais qu’il ne peut s’y développer, indiquant que le ravageur invasif s’avère un « piège évolutif » pour ce parasitoïde. Cela pourrait indirectement bénéficier aux espèces indigènes de punaises en agissant comme un puits écologique de ressources (œufs) et de temps pour le parasitoïde. Ces résultats ont des implications importantes sur la réponse des insectes, incluant ceux impliqués dans les programmes de lutte biologique, face aux changements environnementaux. / The environment shapes the physiology, morphology, and behaviour of organisms through complex, multidimensional ecological and evolutionary processes. The reproductive success of individual animals is determined by how well their phenotype is suited to an environment that is constantly changing over single and multi-generational time scales. At the same time, phenotypes are shaped by the environment, which triggers adaptive modifications of animal reproductive strategies while also imposing important constraints. In this thesis, using stink bugs and their parasitoids as model organisms, I considered how several types of plasticity can interact to influence biological fitness, and how plasticity in reproductive strategies responds to several important components of environmental change (host quality, ultraviolet radiation, temperature, biological invasions). Firstly, I compared the response of behavioural and life history traits to body size variation in the parasitoid Telenomus podisi Ashmead (Hymenoptera: Platygastridae), finding that reaction norms of behavioural traits more often had positive slopes than life history traits. Next, I found that the predatory stink bug Podisus maculiventris Say (Hemiptera: Pentatomidae) can selectively control the colouration of its eggs. Egg pigmentation in this species protects embryos against ultraviolet radiation as part of a complex oviposition strategy that evolved in response to a suite of environmental factors. Then, I tested how thermal stress affects the memory dynamics of the parasitoid Trissolcus basalis (Wollaston) (Hymenoptera: Platygastridae) learning the reliability of chemical traces left by its host. These experiments revealed that both high and low stressful temperatures prevented forgetting, affecting the time allocation of parasitoids on patches of host chemical traces. I also developed a general framework to classify temperature’s effects on all aspects of ectotherm behaviour, distinguishing constraints from adaptive behavioural adjustments. Finally, I tested the ability of an indigenous parasitoid (T. podisi) to attack the eggs of a new invasive pest of agriculture, Halyomorpha halys Stål (Hemiptera: Pentatomidae). The results showed that T. podisi attacks the eggs of H. halys but cannot develop, demonstrating that the invasive pest is an “evolutionary trap” for indigenous parasitoids, which could indirectly benefit native stink bug species by acting as an egg and time sink for the parasitoid. These findings have important implications for how insects, including those involved in biological control programs, respond to environmental change.

Les modèles d'optimalité postulent que les animaux en quête de ressources utilisent le taux de gain de valeur adaptative pour optimiser plusieurs comportements tels que la répartition du temps lors de l’exploitation d‘un agrégat et l'investissement en progénitures. Bien que la durée de plusieurs comportements doit être régulée, peu d’évidences de la perception du temps sont actuellement disponibles pour les insectes et aucune pour les guêpes parasitoïdes, et ce malgré leur importance en tant que modèles écologiques. De plus, puisque les guêpes parasitoïdes sont poïkilothermes, cette capacité pourrait être affectée par la température. Nous avons supposé que les guêpes parasitoïdes auraient la capacité de percevoir le temps, à la fois de façon prospective (mesure du temps écoulé) et rétrospective (durée d'un événement passé), afin d'optimiser les décisions liées à l'exploitation d’agrégats d’hôtes et à la reproduction. Nous avons également émis l'hypothèse que la température aurait une incidence sur la perception du temps des guêpes parasitoïdes. Pour la mesure prospective du temps, nous avons utilisé la capacité d’apprentissage associatif de Microplitis croceipes (Hymenoptera: Braconidae). Les guêpes ont été entraînées à associer une odeur à la durée d'un intervalle entre des hôtes. Après leur entraînement, elles ont été testées dans un tunnel de vol avec un choix d’odeurs. Les guêpes ont choisi majoritairement l'odeur associée à l'intervalle de temps auquel elles étaient testées. Nous avons également investigué le rôle de la dépense énergétique sur la mesure du temps. Suite à une restriction de mouvement des guêpes pendant l'intervalle de temps entre les hôtes, elles choisissaient aléatoirement dans le tunnel de vol. L'absence de dépense énergétique les aurait rendues incapables de mesurer le temps. La dépense d'énergie est donc un substitut essentiel pour mesurer le temps. Pour la mesure rétrospective du temps, nous avons utilisé le processus d'évaluation de l'hôte de Trichogramma euproctidis (Hymenoptera: Trichogrammatidae). Certains trichogrammes utilisent la durée du transit initial sur l'œuf hôte afin d’en évaluer la taille et d’ajuster le nombre d’œufs à y pondre. Nous avons augmenté artificiellement la durée de transit initiale de T. euproctidis en suspendant l'œuf hôte pour le faire paraître plus gros qu'un œuf de taille similaire. Une augmentation de la durée de transit initiale a augmenté la taille de la ponte. Ceci démontre la capacité de T. euproctidis de mesurer la durée du transit initial, et donc d’une mesure du temps rétrospective. Pour déterminer si la température modifie la mesure du temps dans les espèces poïkilothermes, nous avons utilisé le comportement d’exploitation d’agrégats d’hôtes de T. euproctidis. Les modèles d’optimalités prédisent que les guêpes devraient rester plus longtemps et quitter à un faible taux de gain de valeur adaptative suite à un déplacement de longue durée plutôt que pour un déplacement de courte durée. Nous avons testé l'impact d'un déplacement de 24 h à différentes températures sur l'exploitation d’agrégats d’hôtes. Un déplacement à température chaude augmente le temps de résidence dans l’agrégat et diminue le taux de gain de valeur adaptative au moment de quitter ; ces comportements sont associés à un trajet de longue durée. L'inverse a été observé lors d’un déplacement à une température froide. Les températures chaude et froide ont modulé la mesure du temps en accélérant ou ralentissant l'horloge biologique, faisant paraître le déplacement respectivement plus long ou plus court qu’il ne l’était réellement. Ces résultats démontrent clairement que les guêpes parasitoïdes ont la capacité de mesurer le temps, autant rétrospectivement que prospectivement. Des preuves directes de leur capacité sont maintenant disponibles pour au moins deux espèces de guêpes parasitoïdes, une composante essentielle des modèles d'optimalité. Le rôle de la dépense énergétique dans la mesure du temps a aussi été démontré. Nos résultats fournissent également la preuve de l'impact de la température sur la perception du temps chez les insectes. L'utilisation de la dépense énergétique en tant que proxy pour mesurer le temps pourrait expliquer une partie de sa thermosensibilité, puisque les guêpes parasitoïdes sont poïkilothermes. Cette mesure du temps sensible à la température pourrait affecter des stratégies de lutte biologique. Sur le terrain, au début de la journée, la température de l'air sera similaire à la température de l'air autour des plantes infestées par des parasites, alors qu'elle sera plus chaude pendant la journée. En lutte biologique augmentative, les guêpes parasitoïdes libérées resteraient plus longtemps dans les agrégats d’hôtes que celles relâchées en début de journée. / Optimality models assume that animals foraging for resources use the rate of fitness gain to optimize several behaviours such as patch time allocation and progeny investment. Although the duration of multiple behaviors needs to be regulated, few evidence of time perception are currently available for insects and none for parasitic wasps, despite their importance as ecological models. This capacity to measure time could be affected by temperature, since parasitic wasps are poikilotherms. We hypothesized that parasitic wasps should have the capacity to perceive time, both prospectively (measure of elapsed time) and retrospectively (duration of a past event), in order to optimize foraging decisions related to host patch exploitation and reproduction. We also hypothesized that temperature would affect the time perception of parasitic wasps. For the prospective measure of time, we used the associative learning abilities of Microplitis croceipes (Hymenoptera: Braconidae). We trained them to associate an odour to the duration of an interval between hosts. Following their training, they were tested in a wind tunnel. The wasps chose significantly more the odour associated with the test interval they were trained to recognize. We also looked into the role of energy expenditure in the measure of time. When wasps were prevented from moving freely during the interval between hosts, they chose randomly in the wind tunnel. The lack of energy expenditure thus rendered them unable to measure time. Energy expenditure is therefore an essential proxy to measure time. For the retrospective measure of time, we used the host evaluation process of Trichogramma euproctidis (Hymenoptera: Trichogrammatidae). Trichogramma wasps use the duration of the initial transit on the host egg to evaluate its size and decide how many eggs to lay. We artificially increased the initial transit duration of T. euproctidis by suspending the host egg to make it appear larger than an unsuspended egg of the same size. An increase in initial transit duration increased clutch size in the host. This demonstrates the capacity of T. euproctidis to measure the duration of the initial transit duration, and therefore a retrospective measure of time. To ascertain if temperature modified the measure of time in poikilotherms species, we measured the patch exploitation behaviour of T. euproctidis following intervals at different temperatures. Wasps are expected to stay longer and leave at a lower rate of fitness gain following a long travel duration between host patches than for a short travel. We tested the impact of a 24 h travel duration at different temperatures on patch exploitation. An increase in temperature during travel time increased patch residence time and decreased the rate of fitness gain at departure, both of which are associated to an increase in travel time. The reverse was observed when travel occurred at a lower temperature. The increase or decrease in temperature affected the measure of time by speeding or slowing the clock respectively and making the travel appear longer or shorter than it actually was. Our results clearly show that parasitic wasps are able to measure time, both retrospectively and prospectively. There is now solid evidence that at least two species of parasitic wasps possess the capacity to measure time, an essential component of optimality models. We now also have evidence that energy expenditure is one of the proxies used to measure time. Our results are also the first evidence of the impact of temperature on time perception in insects. The use of energy expenditure as a proxy to measure time could explain some of its thermal-sensitivity, since parasitic wasps are poikilotherms. This temperature sensitive measure of time could affect biological control strategies. In augmentative biological control, releasing parasitic wasps during the day could lead to a higher level of patch exploitation than early in the day because of the temperature gradient between the air and the plants.

Ce projet de recherche a examiné le supplément alimentaire comme technique pour accroître l'efficacité de deux espèces d’acariens prédateurs, Neoseiulus cucumeris et Amblyseius swirskii contre le thrips des petits fruits Frankliniella occidentalis. Des tests en laboratoire ont vérifié l’adéquation de trois espèces de pollen – de quenouille, de maïs et de pomme – ainsi que des œufs de la pyrale Méditerranéenne de la farine pour les acariens prédateurs à l'étude. En termes de valeur rm, les œufs de pyrale et les pollens de quenouille et de pomme étaient de qualité égale pour A. swirskii, tandis que le pollen de pomme s’est distingué pour N. cucumeris. Lorsque nourris d’oeufs de la pyrale, les deux espèces ont complété leur développement avec des valeurs de rm élevées. Le pollen de pomme est apparu comme étant un supplément alimentaire accessible et adéquat pour les deux prédateurs. À court terme (période de 24h), l’influence du pollen de pomme sur les interactions trophiques (larves de F. occidentalis comme proie) et intraguildes (entre les espèces de prédateurs) sur chrysanthèmes standardisés a été examinée. La présence de pollen a considérablement réduit la prédation de N. cucumeris sur les thrips ainsi que la prédation intraguilde pour les deux prédateurs. L'impact du pollen de pomme sur les populations de thrips et sur la rétention des prédateurs dans une culture de chrysanthèmes a été évalué sur une période de 4 semaines. L'introduction de A. swirskii avec pollen a permis le meilleur contrôle des populations de thrips tandis que N. cucumeris ne s’est pas établi dans la culture lorsqu'il a été introduit seul. Le pollen de pomme a amélioré la lutte au thrips par A. swirskii dans une culture de chrysanthème via une réponse numérique de la proie et la rétention des prédateurs dans la culture. Le plus bas taux de dommages importants a été observé lorsque les deux acariens prédateurs étaient utilisés de concert. / This research investigated supplemental food source as a technique to increase the efficiency of two species of predatory mites, Neoseiulus cucumeris and Amblyseius swirskii against the western flower thrips Frankliniella occidentalis. Laboratory assays aimed to assess the suitability of three pollen species – cattail, maize and apple – and eggs of the Mediterranean flour moth as supplemental food source for the predatory mites under study. In terms of rm value, flour moth eggs, cattail pollen and apple pollen were food sources of equal quality for A. swirskii, while apple pollen appeared to stand out for to N. cucumeris. Maize pollen was a less suitable food source for both species. When fed flour moth eggs, A. swirskii and N.cucumeris completed development and showed high rm values. Apple pollen appeared to be an accessible and suitable food source for both predators. Short term (24h period) influence of apple pollen availability on trophic (F. occidentalis larvae as prey) and intraguild (between the predator species) interactions on standardized chrysanthemum was examined. It significantly lowered predation on thrips by N. cucumeris and led to a decrease in intraguild predation for both predators. Following this, the impact of apple pollen on thrips populations and predator’s maintenance on chrysanthemum greenhouse crop was assessed over a 4 weeks period. The introduction of A. swirskii with pollen provided the best control on thrips while N. cucumeris did not remain on the crop when introduced alone. Apple pollen improved thrips control by A. swirskii in chrysanthemum crops through prey numerical response and retention of predators on plants. The lowest rate of heavy dammages were observed when both predators were used together. / Projet réalisé en cotutelle avec Jacques Brodeur et Les Shipp

The gammaproteobacterium Arsenophonus nasoniae infects Nasonia vitripennis (Hymenoptera: Pteromalidae), a parasitic wasp that attacks filth flies. This bacterium kills virtually all male offspring of infected females. Female wasps transmit A. nasoniae both vertically (from mother to offspring) and horizontally (to unrelated Nasonia developing in the same fly). This latter mode may enable the bacterium to colonize novel species and spread throughout a filth fly-parasitoid guild. This spread may be important for maintenance of the bacterium. The ecology of novel hosts may be significantly impacted by infection. The actual and potential host range of A. nasoniae was assessed. I used Arsenophonus-specific primers to screen a large sample of filth flies and their parasitoids. The bacterium infects a wide range of wasp species in the environment. The potential host range was determined by inoculating three wasp and one fly species with an isolate of A. nasoniae from Lethbridge, AB. The bacterium successfully infected all insects and was transmitted by two wasp species. It reduced host longevity, but did not kill males, in Trichomalopsis sarcophagae. It also caused pupal mortality in Musca domestica.

Cette recherche a été réalisée grâce à l'aide financière du Programme Innov'action agroalimentaire de l'entente Cultivons l'Avenir 2 conclue entre le Ministère de l'Agriculture, des Pêcheries et de l'Alimentation du Québec (MAPAQ) et Agriculture et Agri-Food Canada. / La drosophile à ailes tachetées s’avère être un ravageur exotique particulièrement dommageable pour les cultures de petits fruits puisqu’elle s’attaque aux fruits en murissement. Depuis son invasion des continents américain et européen en 2008, ses populations sont contrôlées majoritairement avec des insecticides chimiques. L’objectif de cette étude était d’explorer le potentiel de la technique des insectes stériles (TIS) comme approche de lutte à la drosophile à ailes tachetées, d’abord en irradiant des pupes à différentes doses pour identifier la dose optimale pour la stérilisation des mâles et, par la suite, en évaluant les capacités reproductives de ces mâles irradiés. En premier lieu, il a été observé que l’irradiation n’avait pas d’effet significatif sur l’émergence, la malformation et la longévité des adultes à chacune des doses testées. Suite à l’accouplement de mâles irradiés avec des femelles saines, deux équations ont été obtenues permettant d’établir une relation entre la dose d’irradiation et un taux d’éclosion des œufs et leur survie jusqu’au stade adulte. Ces résultats ont permis de choisir la dose de 120 Gy comme dose d’irradiation pour la drosophile à ailes tachetées dans un contexte de TIS. Les capacités reproductives des mâles irradiés à cette dose ont ensuite été comparées à celles des mâles non-irradiés. Les mâles irradiés se sont révélés significativement aussi efficaces que les mâles non-irradiés pour accoupler et transmettre du sperme aux femelles en absence de compétition. En conditions de compétition, le succès d’accouplement par le mâle irradié a été de 37,5% et de 62,5% par le mâle non-irradié, mais sans différence significative. Puis, une expérience sur le ré-accouplement des femelles a conclu que celui-ci était peu fréquent et n’était pas influencé significativement par l’irradiation des mâles. / Spotted wing drosophila is an exotic pest especially damaging to berry crops because of its ability to lay eggs inside ripening fruits. Since its invasion of North America and Europe in 2008, its populations are controlled mainly with chemical insecticides. The objective of this study was to explore the potential of the sterile insect technique (SIT) as a control method for the spotted wing drosophila, first by irradiating pupae at different doses to identify the optimum dose for male sterilization, and secondly by evaluating the reproductive capacities of these irradiated males. First, it was observed that irradiation had no significant effect on emergence, malformation and longevity of adults at any of the doses tested. Following mating of irradiated males with healthy females, two equations were obtained to establish a relation between the irradiation dose and the egg hatch rate, and the survival rate to the adult stage. These results made it possible to choose the dose of 120 Gy as the irradiation dose for the spotted wing drosophila in an SIT context. The reproductive capacities of males irradiated at this dose were later compared with those of non-irradiated males. Irradiated males were shown to be significantly as effective as non-irradiated males to mate and transfer sperm to females in absence of competition. In competitive conditions however, the success of irradiated males was of 37.5% and of 62.5% for the non-irradiated males, but without significant difference. Then, an experiment on the re-mating of the females concluded that it was infrequent and was not significantly influenced by the irradiation of the males.

Doctor of Philosophy / Department of Entomology / Ming-Shun Chen / Gerald E. Wilde / Analysis of transcriptomes from salivary glands and midgut of the Hessian fly [Mayetiola destructor (Say)] identified a diverse set of cDNAs that were categorized into five groups, group I – V, based on their phylogenetic relationship. All five of these groups may encode putative protease inhibitors based on structural similarity with known proteins. The sequences of these putative proteins among different groups are highly diversified. However, sequence identity and structural analysis of the proteins revealed that all of them contained high cysteine residues that were completely conserved at their respective positions among these otherwise diversified proteins. Analysis of bacterial artificial chromosome (BAC) DNA for two groups, group I (11A6) and group II (14A4), indicated that group I might be a single copy gene or genes with low copy number whereas group II exists as multiple copies clustered within the Hessian fly genome. To test the inhibitory activity and specificity of these putative proteins, recombinant proteins were generated. Enzymatic analysis of the recombinant proteins against commercial and insect gut proteases demonstrated that recombinant proteins indeed are strong inhibitors of proteases with different specificities. Northern analysis of the representative members of five groups revealed that the group I-IV genes were expressed exclusively in the larval stage with variations among groups at different larval stages. The group V (11C4) genes were expressed in the late larval and pupal stage. Tissue specific gene expression analysis revealed that group I-IV genes were predominantly expressed in malpighian tubules whereas the group V genes were abundantly expressed in the salivary glands. Localization experiments with the antibody for representative members from group II (14A4) demonstrated that the protein was predominantly localized in the malpighian tubules and in low amounts in the midgut, suggesting that malpighian tubules are the primary tissue of 14A4 inhibitor synthesis. The overall results indicated that the Hessian fly contains a complex network of genes that code for protease inhibitors which regulate protease activities through different developmental stages of the insect.

Master of Science / Department of Entomology / John C. Reese / The soybean aphid, Aphis glycines Matsumura, is a pest of soybean, Glycine max (L.) Merr. Studies to find control methods were initiated in 2000 when it was first detected in the United States. Aphis glycines can reduce yields by as much as 50%, and vectors several viral diseases. Plant resistance to A. glycines is one important component of integrated control. In the first study, reproduction of A. glycines was compared on 240 soybean entries. Eleven had fewer nymphs produced compared with two susceptible checks (KS4202 and Pioneer® 95B15). Antibiosis and antixenosis were assessed in no-choice and choice tests, respectively. Nine entries showed moderate antibiosis and the other two (K1639 and Pioneer® 95B97) showed strong antibiosis and antixenosis as categories of resistance to A. glycines. In the second study, chlorophyll loss was estimated in no-choice tests on infested and uninfested leaves of KS4202. The minimum combined number to detect significant chlorophyll loss was 30 aphids confined for 10 days. Using this number, seven resistant entries found in the first study were evaluated. There was no significant chlorophyll reduction between infested and uninfested leaves of five of the resistant entries (K1621, K1639, 95B97, Dowling and Jackson). Jackson and Dowling had a significantly lower percentage loss than the susceptible checks. In the third study, assessment of feeding behavior of A. glycines was compared and recorded for 9 h on four resistant entries and KS4202. The average time needed to reach the first sieve element phase by A. glycines was 3.5 h in KS4202 while in the resistant entries it was 7.5 h, and the total duration in this phase was longer than an hour in KS4202, and only two to seven minutes in the resistant entries. These data suggest that phloem tissues in the resistant plants change feeding behavior. However, aphids first reached the xylem phase and then the sieve element phase, and the time that aphids spent ingesting xylem sap was not different among all entries; therefore, it is possible that xylem sap in the resistant entries may contain toxic substances that alter aphid behavior and restrain further activities on the sieve element phase.

Les parasitoïdes se développent sur, ou, à l'intérieur d'un hôte qu’ils tuent au cours de leur développement. Ils sont souvent utilisés en lutte biologique car ils ont la capacité de réduire et de contrôler les populations d’organismes considérés comme nuisibles. Nous avons investigué la capacité de la guêpe parasitoïde Telenomus podisi à induire l’avortement des oeufs de son hôte : la punaise exotique Halyomorpha halys. Cette nouvelle association d’espèce ne permet pas à la guêpe de se reproduire, mais elle induit un taux d’avortement des oeufs de l’hôte, néanmoins variable d’une guêpe à l’autre. Nos trois expériences ont permis de déterminer que 1) le taux d’avortement suit la grosseur de l’oeuf, qu’il soit parasité ou non. Que ce taux d’avortement est encore plus important lorsque parasité par des guêpes de plus petite taille. 2) Le taux d'avortement est expliqué à 18.2% par la génétique des guêpes (h2 = 0,182). 3) Il est difficile de générer une population de T. podisi capable d’induire un taux d’avortement élevé après 5 générations de reproduction sélective. Nous ouvrons, par ces résultats, une piste en matière de lutte biologique contre l’insecte ravageur qu’est H. halys. L’utilisation de petites guêpes permettrait de réduire la reproduction de la punaise. Mais aussi, qu’à la lumière du contenu de ce mémoire, un programme de reproduction sélective pourrait être optimisé pour produire des guêpes performantes en matière d’avortement des oeufs de H. halys. / Parasitoids develop on, or, inside a host they kill during their development. They are often used in biological control because they have the ability to reduce and control populations of organisms considered harmful. We investigated the ability of the parasitoid wasp Telenomus podisi to induce the abortion of its host eggs: the exotic stink bug Halyomorpha halys. This new species association does not allow the wasp to reproduce, but it induces some abortion of the eggs of the host, nevertheless variable from one wasp to another. Our three experiments have determined that 1) the abortion rate follows the size of the egg, whether parasitized or not. That this abortion rate is even greater when parasitized by smaller wasps 2) The abortion rate is explained to 18.2% by wasp genetics (h2 = 0.182). 3) It is difficult to generate a population of T. podisi capable of inducing a high abortion rate after 5 generations of selective breeding. With these results, we are opening a track in biological control against the pest insect H. halys. The use of small wasps would reduce the stink bug reproduction. But also, at the light of the contents of this thesis, a selective breeding program could be optimized to produce efficient wasps in the abortion of H. halys eggs.