Role of host switching in the development of pesticide tolerance in Helopeltis theivora (Hemiptera: Miridae), the major pest of tea in India

Summary

The polyphagous pest Helopeltis theivora Waterhouse (Heteroptera: Miridae) is one of the major pests of tea [Camellia sinensis, (Theaceae)]. Duranta repens (Verbenaceae), an ornamental plant producing various allelochemicals, is used in many tea estates as hedge plant. This plant was earlier reported to be an alternative host of H. theivora. To gain an insight into the pest and host–plant relationships, the present work reports studies on host-based life-cycle traits, pesticide tolerance status and levels of detoxification enzymes, such as general esterases (GEs), glutathione S-transferases (GSTs) and cytochrome P450 (CYP450). Host switching in the development of pesticide tolerance in H. theivora was evident. While comparing the biology of this pest on the primary host (tea) and the alternative host (D. repens) it was found that total developmental period was higher in the Duranta-reared population, along with significantly higher nymphal mortality and significantly less fecundity. However, there was no significant difference in incubation period, hatchability, sex ratio, pre-oviposition period and adult longevity. Susceptibility of the Duranta-reared population against quinalphos (a commonly used insecticide) was 1.41 times less than the tea-reared H. theivora population. The host-based variation in the relative susceptibility against insecticide was corroborated by differential activity of the three major xenobiotic detoxifying enzymes mentioned above. GE, GST and CYP450 activities were 2.67-fold, 1.43-fold and 1.37-fold higher in the Duranta-reared population than in the tea-reared population, possibly signifying that host switching can play a role in the development of tolerance of H. theivora against insecticides.

Résumé

Rôle du changement d’hôte dans le développement de la tolérance aux pesticides chez Helopeltis theivora (Hemiptera : Miridae), principal ravageur du Thé en Inde. Ravageur polyphage, Helopeltis theivora Waterhouse (Heteroptera : Miridae) est l’un des principaux ravageurs du Thé (Camellia sinensis). Duranta repens, plante ornementale possédant divers composés allélochimiques, est utilisée dans de nombreuses plantations de thé comme plante de haie. D. repens a déjà été signalée comme hôte alternatif de Helopeltis theivora. Pour mieux comprendre les relations entre les ravageurs et les plantes-hôtes, des études ont été menées sur les caractéristiques du cycle de vie de l’hôte, le statut de tolérance aux pesticides et les niveaux d’enzymes de détoxication, comme les estérases générales (EG), les glutathion S-transférases (GST) et le cytochrome P450 (CYP450). À partir de cette étude, le rôle du changement d’hôte dans le développement de la tolérance aux pesticides chez H. theivora, est mis en évidence. En comparant la biologie de ce ravageur sur l’hôte primaire, le thé, et sur l’hôte alternatif D. repens, il est montré que la période totale de développement était plus élevée sur la population associée à D. repens, avec une mortalité au stade nymphal significativement plus élevée, et une fécondité moindre. Cependant, il n’y a pas de différence significative dans la période d’incubation, le taux d’éclosion des yeux, le sexe-ratio, la période de pré-oviposition et la durée de vie des adultes. La sensibilité au quinalphos (insecticide couramment utilisé) de la population élevée sur Duranta repens était 1,41 fois moindre que la population de Helopeltis theivora élevée sur thé. La variation de la sensibilité relative à l’insecticide par rapport à l’hôte est corroborée à la lumière de l’activité différentielle des trois enzymes de désintoxication xénobiotiques précitées. Une augmentation de l’activité des EG, des GST et du CYP450 de 2,67, 1,43 et 1,37 fois dans la population élevée sur D. repens par rapport à la population élevée sur thé, pourrait également jouer un rôle dans le développement de la tolérance de H. theivora aux insecticides.

Keywords:

• tea mosquito bugs
• Duranta repens
• tolerance
• detoxifying enzymes
• host switching

Acknowledgments

The authors are thankful to the Director, Tocklai Tea Research Institute, Tea Research Association, Jorhat Assam for providing laboratory infrastructure. They extend their thanks to all scientist and staff of the entomology department of Tocklai Tea Research Institute for their constant encouragement and cooperation.