Original paper

Responses of the Weed Parthenium bysterophorus (Asteraceae) to the Stem Gall-inducing Weevil Conotrachelus albocinereus (Coleoptera: Curculionidae)

Florentine, Singarayer K; Raman, Anantanarayanan; Dhileepan, Kunjithapatham

Entomologia Generalis Volume 26 Number 3 (2002), p. 195 - 206

28 references

published: Dec 6, 2002

DOI: 10.1127/entom.gen/26/2002/195

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Abstract

A stem-galling weevil Conotrachelus albocinereus Fiedler 1940 from Argentina is being field released to regulate populations of the weed Parthenium hysterophorus in Queensland, Australia since 1995. In this paper we report the tissue and metabolic responses in P hysterophorus in the context of the biology and feeding behaviour of the weevil. C albocinereus induces elliptical galls often on the main shoot axes and rarely on the terminal and axillary meristems of the host plant. From oviposition through gall maturation, the structure and metabolism of the host-plant tissues, especially at the gall region, change continuously to accommodate pressure inflicted by the feeding larva. The host plant shows re-direction of its vital metabolites to the gall, and to the metaplasied cells of nutrition in particular. In mature galls, the pith parenchyma elements turn lignified. Larval feeding fractures the vertical continuity of vascular tissues, which affects the host plant's overall metabolism. As the larva tunnels the shoot column, it places the frass at the fissured vascular sites. That activity initiates necrosis and eventual death of the living cells of the vascular tissue complex. Such a development induces water-logging stress in the gall and the evapotranspirational system displays contrasting responses. Permanently closed stomatal apertures and abnormally inflated substomatal chambers indicate that P hysterophorus suffers moisture-stress with cecidogenesis. The larval performance triggers moisture inundation in the galled shoot and this appears to be an advantage in using this weevil in the control of P hysterophorus.

Kurzfassung

Um die Population der Unkraut-Art Parthenium hysterophorus zu kontrollieren, wird seit 1995 in Queensland, Australien, der argentinische Rüsselkäfer Conotrachelus albocinereus Fiedler 1940 freigesetzt, der Gallen am Stengel induziert. In der vorliegenden Studie wurden die Veränderungen des Gewebes und des Metabolismus im Zusammenhang mit der Biologie und dem Fraß-verhalten des Käfers untersucht. Albocinereus induziert elliptische Gallen an der primaren Sproßachse, seltener auch am terminalen und axillaren Meristem der Wirtspflanze. Beginnend mit der Eiablage bis zur fertig ausgebildeten Galle verändert sich ständig die Struktur und der Metabolismus des Wirtspflanzengewebes, insbesondere um die Gallenregion, um sich dem wechselnden Druck durch die fressende Larve anzupassen. Es ist eine Umkehrung des Nährstoff-Flusses zum Gallengewebe hin, vor allem zurück zu den metaplasierten Zellen, zu beobachten. Bei vollständig ausgebildeten Gallen lignifiziert das Markparenchym. Durch den Fraß der Larven werden die Leitungsbahnen zerstört und so der gesamte Metabolismus beeinflußt. Beim Minieren in der Sproßachse werden Fäces an den zerstörten Leitungsbahnen abgelegt. Dies führt zu nekrotischen Reaktionen bis hin zum Absterben der Zellen der Leitungsbahnen. Während dies Trocken-Streß in der Galle verursacht, zeigen sich im Transpirationssystem gegenteilige Veränderungen. Ständig geschlossene Stomata und stark vergrößerte substomatale Kammern deuten auf einen Überschuß an Wasser hin, so daß P hysterophorus eher unter Feuchte-Streß leidet, wenn Gallen gebildet werden. Die durch die Larven hervorgerufene Wasseransammlung im Gewebe scheint bei der Kontrolle von P hysterophorus durch C albocinereus der ausschlaggebende Vorteil zu sein.

Keywords

Conotrachelus albocinereus Fiedler 1940Parthenium hysterophorus Linnaeusgalling behaviourhost plant responseswater-logging stress