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Insect Nutritional Ecology as a Basis for Studying Host Plant Resistance

Frank Slansky, Jr.
The Florida Entomologist
Vol. 73, No. 3 (Sep., 1990), pp. 359-378
DOI: 10.2307/3495455
Stable URL: http://www.jstor.org/stable/3495455
Page Count: 20
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Insect Nutritional Ecology as a Basis for Studying Host Plant Resistance
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Abstract

The links between food attributes, food consumption and utilization, and subsequent insect performance are a primary focus of insect nutritional ecology. Development of effective host plant resistance (HPR) tactics requires an understanding of these links to successfully manipulate insect pest performance. Thus, the principles of insect nutritional ecology provide a logical basis for research in HPR. Nutritional, allelochemical and morphological attributes of crop plants may be altered through selective breeding, biotechnology and cultural practices to affect target pest biochemistry, physiology and behavior, including food consumption, digestion and absorption, conversion to biomass, metabolism, detoxication, sequestration and excretion. These actions are designed to reduce crop damage by deleteriously affecting insect performance; lowered consumption, slowed growth and reduced weight gain increase mortality and decrease reproduction in survivors. Responses by the target pest (e.g., detoxication enzyme induction and increased food consumption) may act to counter certain HPR tactics, but additional tactics may derive from manipulating these responses. Use of a single plant attribute to cause heavy mortality associated with a genetically simple mechanism in the target insect (e.g., an allelochemical toxin in the plant acting analogous to a synthetic insecticide applied to the crop), is likely to lead to relatively rapid evolution of resistance in the pest population to the HPR tactic. A better strategy for maintaining long-term effectiveness of resistant crop varieties (i.e., slowing the development of resistance in the target pests to our HPR efforts) should probably involve multiple HPR tactics, especially if deployed within a genetically diverse crop variety (such that the plants in a crop field differ in the extent of expression of the various attributes serving as resistance factors) and/or by alternating in subsequent plantings crop varieties manifesting different resistance factors. Also, HPR tactics should be used which require genetically complex alterations in physiology and behavior for an insect to evolve resistance. /// El eslabón entre los atributos de alimentos, consumo de comida y utilización, y el subsequente comportamiento del insecto, son el foco principal de la ecología nutricional del insecto. El desarrollo de tácticas efectivas de un program de resistencia de plantas hospederas requiere un entendimiento de estos eslabones para manipular con éxito el comportamiento de la plaga de insecto. De aquí que los principios de la ecología nutricional de insectos provee una base lógica para hacer investigaciones sobre resistencia de plantas hospederas. Atributos nutricionales, aleloquímicos y morfológicos de plantas de cultivo pueden ser alterados por fitomejoramiento selectivo, la biotecnología o por prácticas culturales que afectan la bioquímica, la fisiología y el comportamiento, incluyendo el consumo de alimentos, la digestión, y la absorción, la conversión a masa biológica, el metabolismo, detoxificación, reclusión y excreción, de la plaga señalada. Estas accions están diseñadas para reducir los daños al cuitivo por la acción dañina al comportamiento del insecto; el consumo menor, el crecimiento retardado y el reducido aumento de peso, aumenta la mortandad y disminuye la reproducción en los sobrevivientes. La reacción de la plaga escogida (tal como la inducción de enzimas detoxicantes y el aumento del consumo de alimentos) pueden actuar para contrarrestar ciertas tácticas de resistencia de plantas hospederas, pero se pudieran derivar otras tácticas manipulando esas reacciones. El uso de un solo atributo de la planta que cause una gran mortandad asociada con un mecanismo genético simple en el insecto escogido (tal como una toxina aleloquímica en la planta que actue análoga a un insecticida sintético aplicado al cultivo), es probable que lleve a una evolución rápida el desarrollo de resistencia en la población de la plaga hacia la táctica de resistencia de planta hospedera. Una estrategia mejor para mantener una efectividad más duradera de las variedades resistentes (tal como demorando el desarrollo de resistencia de la plaga escogida como blanco de nuestros esfuerzos en la resistencia de plantas hospderas) probablemente deben de incluir varias tácticas de resistencia de plantas hospederas, especialmente si es desplegada dentro de una variedad geneticamente diversa (tal como que las. plantaa en el campo difieren en la expresión de los varios atributos que sirven como factores de resistencia) y/o alternando la siembra de variedades que manifiestan distintos factores de resistencia. También deben de usarse táticas de resistencia de plantas hospederas que requieran complejas alteraciones genéticas fisiológicas y de comportamiento para impedir que el insecto desarrolle resistencia.

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