Aphid migration and the importance of some aphid species as vectors of potato virus Y^o (PVY^o) in Sweden

Summary

The relationship between the occurrence of alate aphids and the proportion of progeny tubers infected by potato virus Y^o (PVY^o) was studied in 7 regions of Sweden from 1976 until 1984. The importance of mature-plant resistance and the proportion of PVY^o diseased potato source plants were also considered.

The aphid species most commonly trapped wereRhopalosiphum padi, Brevicoryne brassicae, Aphis fabae, Cavariella aegopodii andHyalopterus pruni. Only a fewMyzus persicae were trapped. There was only a weak association between the total number of alates and the proportion of PVY^o-infected progeny tubers (r ²=0.25,n=59). The association became stronger when only known PVY^o vectors were considered and when the effect of mature-plant resistance was also taken into account (r ²=0.48,n=59), and it was further strengthened when the proportion of PVY^o-diseased potato source plants was taken into consideration (r ²=0.72,n=59) and yet further improved by including the group ‘other aphid species’ (r ²=0.77,n=59).

Zusammenfassung

Die Beziehung zwischen dem Vorkommen geflügelter Blattläuse und dem Anteil der mit Kartoffelvirus Y^o (PVY^o) infizierten Knollennachkommenschaft wurde zwischen 1976 und 1984 in 7 Regionen Schwedens untersucht (Abb. 1).

Um das Auftreten der geflügelten Blattläuse zu erfassen, wurden in jeder Region zwei Gelbschalenfallen in einem Kartoffelfeld aufgestellt. Die Fallen verblieben von Anfang Juni bis Ende August im Feld. Die Bedeutung der Altersresistenz der Pflanzen und der Anteil PVY^o-infizierter Kartoffelpflanzen als Virusquellen wurden bei diesen Untersuchungen auch berücksichtigt. Zur Analyse der Beziehungen zwischen dem Vorhandensein der geflügelten Blattläuse und dem Anteil der PVY^o-infizierter Tochterknollen wurde die einfache lineare Regression und die mehrfache Regressionsanalyse angewandt.

Das Vorkommen geflügelter Blattläuse (von ca. 80 gefangenen Arten) variierte stark zwischen den Jahren und Regionen (Tab. 1, Abb. 2). Die häufigsten Blattlausarten warenAphis fabae, Brevicoryne brassicae undRhopalosiphum padi (Tab. 2), meistens waren auch einigeMyzus persicae darunter. Der zeitliche Ablauf der Hauptperiode des Blattlausfluges differierte zwischen den Jahren und Regionen, die meisten Geflügelten wurden aber in der Regel Mitte Juli gefangen (Abb. 2). Auch der Anteil PVY^o-infizierter Kartoffelpflanzen (Virusquellen) war in den einzelnen Jahren und Regionen unterschiedlich, der durchschnittliche Anteil PVY^o-infizierter Kartoffelpflanzen lag in Süd- und Mittelschweden unter 1% und im Norden unter 0,2% (Abb. 3).

Zwischen der Gesamtzahl der geflügelten Blattläuse und dem Anteil der PVY^o-infizierten Knollennachkommenschaft bestand nur eine schwache Verbindung (r ²=0.25;P<0.001,n=59). Bei zusätzlicher Berücksichtigung der Altersresistenz der Pflanzen wurde die Beziehung etwas stärker (r ²=0.32,P<0.001,n=59). Es ist auffällig, dass ein enges Verhältnis zwischen der Gesamtzahl der bekannten PVY^o-Vektoren und dem Anteil der PVY^o-infizierten Tochterknollen bestand, wenn die Altersresistenz der Pflanzen ebenfalls berücksichtigt wurde (r ²=0.48;P<0.001;n=59). Diese Beziehung wurde ebenfalls enger, wenn der Anteil PVY^o-erkrankter Kartoffelpflanzen berücksichtigt wurde (r ²=0.64;P<0.001,n=59) oder beide dieser Faktoren (r ²=0.72;P<0.001;n=59).

Es bestand eine strenge Korrellation zwischen der Anzahl der bekannten PVY^o-Vektoren, die in jeder Region gefangen wurden, und dem Anteil PVY^o-infizierter Tochterknollen, wenn ebenfalls der Einfluss der Altersresistenz und der Anteil PVY^o-infizierter Kartoffelpflanzen als Virusquellen berücksichtigt wurden (Tab. 3). Die Korrellation zwischen der Anzahl der in Gelbschalen gefangenen Blattlausarten und der Ausbreitung des PVY^o variierte sehr in Abhängigkeit von den betreffenden Arten (Tab. 4).R. padi und die Gruppe ‘andere Blattlausarten’ machten die Virusausbreitung grösstenteils verständlich, dies traf auch fürMetapolophium dirhodum undMyzus persicae zu, obgleich sie in nur geringer Anzahl vorkamen. Dies traf für die Regionen insgesamt zu und für die meisten Einzelregionen.

Eine schrittweise mehrfache Regressionsanalyse zeigte eine enge Korrellation zwischen der Anzahl der geflügelten Blattläuse (für bestimmte Arten) und den Anteil von PVY^o-infizierter Tochterknollen, wenn auch die Altersresistenz und der Anteil PVY^o-infizierter Kartoffelpflanzen als Virusquellen berücksichtigt wurden (Tab. 5) für alle Regionen zusammen und für jede Einzelregion (Abb. 4). Es bestand eine enge positive Beziehung zwischen dem Risiko für eine PVY^o-Infektion und der Anzahl bestimmter geflügelter Blattläuse in den Gelbschalen. Deshalb können auffällige Fangunterschiede zwischen den Jahren und Regionen für die Saatkartoffelproduktion von grosser Bedeutung sein. Ein unterschiedliches Risiko für PVY^o-Infektionen wird grösstenteils begründet durch eine Kombination der Faktoren:

• 1) Die Fanghäufigkeit geflügelter Blattläuse für bekannte PVY^o-Vektoren,

• 2) Anfälligkeitsfaktoren, die auf der Schätzung der Altersresistenz beruhen (Sigvald, 1985), und

• 3) der Anteil PVY^o-infizierter Kartoffelpflanzen als Virusquellen (r ²=0.72,P<0.001,n=59). In Schweden scheintR. padi der bedeutenste Vektor für PVY^o zu sein (Tab. 4 und 5), und in mehreren Untersuchungen ist diese Art bereits als PVY-Vektor beschrieben worden (Ryden, 1979, Kostiw, 1979; Sigvald, 1984). Vermutlich tragen zur Virusausbreitung besonders in Südschweden auchAphis fabae, Acyrthosiphon pisum, Aphis spp. (meistensA. nasturtii undA. frangulae) undMyzus persicae bei. Die Gruppe ‘andere Blattlausarten’ trägt auch zur Virusausbreitung bei.

Diese Untersuchungen zeigen, dass es möglich ist, das Risiko einer PVY^o-Ausbreitung innerhalb eines Gebietes mit hinreichender Genauigkeit abzuschätzen. Für die Saatguterzeuger kann diese Vorhersagemöglichkeit von grosser Bedeutung sein. Unter hohen Risikobedingungen kann der Saatgutbestand durch frühzeitiges Krautabtöten geschützt werden.

Diese Prognosemethode erscheint gegenüber einigen anderen (van Harten, 1983; Gabriel, 1984) wesentlich verbessert, weil in der hier vorgestellten Methode mehr Variationsquellen in Betracht gezogen werden.

Résumé

La relation entre la présence de pucerons ailés et la proportion de tubercules fils infectés par le virus Y^o de la pomme de terre (PVY^o) a été étudiée dans sept régions de Suède entre 1976 et 1984 (Fig. 1). Dans chaque région, deux pièges jaunes à eau (YWT) placés dans un champ de pomme de terre ont été utilisés pour suivre les vols de pucerons. Les pièges étaient en service dans le champ, du début juin à la fin août. Dans cette étude, l'importance de la résistance de maturité des plantes et la proportion de pommes de terre sources de PVY^o ont été prises aussi en compte. Des analyses par régression linéaire simple et par régression multiple ont été utilisées pour analyser les relations entre la présence des pucerons ailés et la proportion de tubercules fils infectés par le PVY^o.

La présence des pucerons ailés (environ 80 espèces capturées) varie beaucoup selon l'année et la région (Tableau 1 et Fig. 2). Les espèces de pucerons les plus communes ont étéAphis fabae, Brevicoryne brassicae etRhopalosiphum padi (Tableau 2) et quelquesMyzus persicae ont été aussi notés. La période principale d'activité de vol des pucerons diffère selon l'année et la région mais la plupart des ailés a généralement été capturée à la mi-juillet (Fig. 2). La proportion de plantes de pommes de terre infectées par le PVY^o (sources de virus) n'était pas la même d'une année et d'une région à l'autre mais la proportion moyenne était inférieure à 1% dans le Sud et le Centre de la Suède et en dessous de 0.2% dans le Nord (Fig. 3).

Seule une faible association a été notée entre le nombre total de pucerons ailés et la proportion de tubercules fils infectés par le PVY^o (r ²=0.25,P<0.001,n=59). Avec la prise en compte de la résistance de maturité des plantes, l'association devient légèrement plus forte (r ²=0.32,P<0.001,n=59). Plus notable a été la forte relation obtenue entre le nombre total de pucerons connus pour être vecteurs du PVY^o et la proportion de tubercules fils infectés par le PVY^o après la prise en compte de l'effet de la résistance de maturité des plantes (r ²=0.48,P<0.001,n=59); cette association a été même renforcée lorsque la proportion de plantes virosées par le PVY^o a été prise en compte (r ²=0.64,P<0.001,n=59) ou lorsque ce sont ces deux facteurs à la fois qui l'ont été (r ²=0.72,P<0.001,n=59).

Une forte corrélation a été observée entre le nombre de pucerons reconnus vecteurs du PVY^o capturés dans chaque région et la proportion de tubercules fils infectés par le PVY^o lorsque l'effet de la résistance de maturité des plantes et la proportion de plantes de pommes de terre sources de PVY^o ont aussi été prises en compte (Tableau 3).

La corrélation entre le nombre d'individus des espèces de pucerons capturées au piège jaune et la dissémination du PVY^o varie beaucoup selon l'espèce concernée (Tableau 4).R. padi et le groupe ‘autres espèces de pucerons’ expliquent une grande partie de la dissémination du virus mais il en est de même deMetopolophium dirhodum etM. persicae bien qu'ils aient été présents comparativement en faible nombre. Ceci s'est vérifié pour les régions prises toutes ensemble et pour la plupart des régions prises séparément. Les analyses de régression multiple pas à pas ont montré une étroite corrélation entre le nombre de pucerons ailés (pour certaines espèces) et la proportion de tubercules fils infectés par le PVY^o quand l'effet de la résistance de maturité des plantes et la proportion de plantes sources de pommes de terre atteintes de PVY^o sont prises aussi en compte (Tableau 5) pour les régions prises ensemble et pour chaque région prise séparément (Fig. 4). Une forte association positive a été observée entre le risque d'infection par le PVY^o et le nombre de certains pucerons ailés capturés au piège jaune. En conséquence, les grandes différences dans les captures au piège entre années et entre régions peuvent être d'une grande importance pour la production de plante de pomme de terre. La variation du risque d'infection par le PVY^o peut être largement expliquée par une combinaison de facteurs: 1) fréquence des captures de pucerons ailés connus comme vecteurs du PVY^o, 2) facteurs de sensibilité reposant sur des estimations de la résistance de maturité des plantes (Sigvald, 1985) et 3) proportion de plantes sources de pommes de terre atteintes de PVY^o (r ²=0.72,P<0.001,n=59). En SuèdeR. padi semble être le plus important vecteur de PVY^o (Tableaux 4 et 5), et cette espèce a été rapportée comme vectrice du PVY dans plusieurs études (Ryden, 1979; Kostiw, 1979; Sigvald, 1984). Il est probable qu'A. fabae, Acyrthosiphon pisum, Aphis spp. (essentiellementAphis frangulae etA. nasturtii) etM. persicae contribuent à disséminer le virus, spécialement dans le Sud de la Suède. Le groupe ‘autres espèces de pucerons’ explique aussi une partie de la dissémination du virus.

Cette étude montre qu'il est possible d'estimer le risque de dissémination du PVY^o dans une région avec une bonne précision. Cette possibilité de prévoir pourrait être d'un grand intérêt pour les producteurs de plants de pommes de terre. En cas de risque élevé, la culture de plants peut être épargnée en détruisant les fanes à un stade précoce. Cette méthode d'avertissement apparaît comme une amélioration substantielle par rapport à certaines autres (van Harten; 1983, Gabriel, 1981) probablement parce qu'un plus grand nombre de sources de variations a été pris en considération dans la méthode présentée ici.