Lethal and sublethal effects of stored grains insects after the exposure to diatomaceous earth treated grains

Abstract

The management of stored grain pests is still highly dependent on the use of synthetic pesticides. However, concerns about possible contamination and the emergence of insect resistance are encouraging the search for safer control alternatives. Among these alternatives, diatomaceous earth (DE) has been drawing attention lately for causing various effects on pest insects, thus reducing the economic losses caused by these organisms in storage units. Different species of pest insects are negatively affected when exposed to DE, and a better understanding of the action of DE on different insects (e.g., susceptibility differences and behavioral differences) is necessary in order to establish and apply appropriate management strategies. Given the above, the present study takes an approach with investigations aimed at better understanding the differences in the lethal and sublethal effects of DE in two important stored pests, Sitophilus zeamais (M.) and Sitophilus oryzae (L.) (Coleoptera: Curculionidae). In the first chapter we examined different effects of insects when exposed to DE-treated maize grains. Our results showed that survival, population growth rate and other factors (e.g., walking behavior, preference, grain intake, oviposition, etc.) are affected by exposure to DE. In addition, we verified differences in susceptibility of the studied species in which DE is more effective in controlling S. zeamais. In the second chapter we intensified the study of S. zeamais and S. oryzae exposure to DE now using treated rice grains and also evaluated the effect of sublethal exposure in male and female as well as the persistence of DE action. In addition to causing mortality and walking impairments, we observed that sublethal exposure to DE can cause harm to offspring and that sublethally exposed females appear to be more affected. Again, the S. zeamais species was more susceptible to DE. Thus, in the third chapter we sought to examine possible differences in the morphology, location, distribution and abundance of sensilla associated with the antennae and legs of S. zeamais and S. oryzae males and females. Some differences in sensilla length were observed for sex and species. Moreover, important interspecific differences were found for certain types of sensillae that were more abundant in S. oryzae and often were also more present in males. Overall, the results showed that DE is an efficient alternative for controlling Sitophilus spp., not only causing satisfactory weevil mortality,but also affecting other behaviors (e.g., walking, feeding, reproductive behavior, etc.). damage to the activity and development of these pests. Despite the effects on both species and although more experimentation is required, the most efficient results of DE in S. zeamais may be due to several factors such as the morphological differences found in the sensilla of the different species of Sitophilus spp. studied here, differences in responses and behavior of these species. Keywords: inert dust; grain storage; integrated pest management.O manejo de pragas de grãos armazenados ainda é altamente dependente do uso de pesticidas sintéticos. Contudo, preocupações com possíveis contaminações e o surgimento de resistência de insetos vêm incentivando a busca por alternativas de controle mais seguras. Entre essas alternativas, a terra de diatomáceas (DE) vem chamando atenção ultimamente por causar diversos efeitos nos insetos pragas, reduzindo assim as perdas econômicas causadas por esses organismos nas unidades de armazenamento. Diferentes espécies de insetos pragas são afetadas negativamente quando expostas à DE e a melhor compreensão sobre a ação da DE em diferentes insetos (e.g., diferenças de suscetibilidade e diferenças comportamentais) se faz necessário a fim de se estabelecer e aplicar adequadas estratégias de manejo. Diante do exposto, o presente estudo faz uma abordagem com investigações conduzidas objetivando melhor compreender as diferenças nos efeitos letais e subletais da DE em três importantes pragas dos grãos armazenados, Sitophilus zeamais (M.) e Sitophilus oryzae (L.) (Coleoptera: Curculionidae). No primeiro capítulo nós examinamos diferentes efeitos ocasionados aos insetos quando expostos a grãos de milho tratado com DE. Nossos resultados mostraram que a sobrevivência, taxa de crescimento populacional e outros fatores (e.g., comportamento de caminhamento, preferência, consumo de grãos, oviposição, etc.) são afetados pela exposição à DE. Além disso, verificamos diferenças na suscetibilidade das espécies estudadas no qual a DE se mostra mais efetiva no controle de S. zeamais. No segundo capítulo intensificamos o estudo da exposição de S. zeamais e S. oryzae à DE, agora, utilizando grãos de arroz tratados e, avaliamos também, o efeito da exposição subletal em macho e fêmea, bem como, a persistência da ação da DE. Além de causar mortalidade e prejuízos no caminhamento, observamos que a exposição subletal à DE pode trazer prejuízos à descendência e que fêmeas expostas subletalmente parecem ser mais afetadas. Novamente, a espécie S. zeamais se mostrou mais suscetível à DE. Assim, no terceiro capítulo buscamos examinar possíveis diferenças na morfologia, localização, distribuição e abundância das sensilas associadas às antenas e pernas de machos e fêmeas de S. zeamais e S. oryzae. Algumas diferenças no comprimento de sensilas foram observadas para sexo e espécie. E ainda, importantes diferenças interespecíficas foramencontradas para determinados tipos de sensilas que estavam mais abundantes em S. oryzae e, muitas das vezes, estavam também mais presentes em machos. De forma geral, os resultados mostraram que a DE é uma alternativa eficiente no controle de Sitophilus spp., não apenas causando mortalidade satisfatória dos gorgulhos, mas afetando também outros comportamentos (e.g., comportamento de caminhada, de alimentação, reprodutivos, etc.) causando danos à atividade e ao desenvolvimento dessas pragas. Apesar dos efeitos em ambas as espécies e, embora necessite de mais experimentação, os resultados mais eficientes da DE em S. zeamais podem ser devidos a diversos fatores como as diferenças morfológicas encontradas nas sensilas das diferentes espécies de Sitophilus spp. aqui estudadas, pois fornecem evidências das diferenças nas respostas e comportamentos dessas espécies. Palavras-chave: pó inerte; armazenamento de grãos; manejo integrado de pragas.