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Parameter estimation for a descriptive epizootiological model of the infection of a cereal aphid population by a fungal pathogen (entomophthorale)

Estimation des paramètres d’un modèle épizootiologique déterministe appliqué à l’infection d’une population de pucerons des céréales par un champignon pathogène (Entomophthorale)

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Abstract

A descriptive epizootiological model is proposed and parameterized to predict the dynamics of the host-pathogen system “Cereal aphid — entomophthoralean fungusErynia neoaphidis”. The model partitions the host population into distinct classes corresponding to fungal development stages. The dynamics of each class density are described by a set of non-linear ordinary differential equations with the reciprocal of estimated parameter giving average transit or developmental times. The model is compared to the biological data. The experiment was performed under controlled conditions of 20°C and RH >95% using the cereal aphidSitobion avenae as the host. The stability of the model was examined and indicated periodic oscillations, i.e. epizootic intervals separated by longer enzootic periods. In addition, Lotka-Volterra mass action assumption for transmission rate was tested using the data.

Résumé

Un modèle déterministe est proposé pour prédire la dynamique d’un système hôte-pathogène “Pucerons des céréales et l’EntomophthoraleErynia neoaphidis”. Le modèle divise la population hôte en quatre classes distinctes correspondant aux différents stades du cycle infectieux du champignon. La dynamique temporelle des densités de chaque classe est décrite par un ensemble de quatre équations différentielles ordinaires non-linéaires dont l’inverse des paramètres estimés fournissent des durées moyennes de développement ou de transit. Le modèle est confronté à des données biologiques. L’expérience est réalisée en conditions contrôlées (20°C et HR >95%) et utiliseSitobion avenae comme hôte. La stabilité du modèle a été étudiée et montre des oscillations périodiques, c’est-à-dire des intervalles épizootiques séparées par des périodes enzootiques plus longues. De plus, l’hypothèse de bilinéarité du taux de transmission (ou la loi “d’action de masse” de Lotka-Volterra) a été testée en utilisant les données expérimentales.

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References

  • Anderson, R. M. &May, R. M. — 1981. The population dynamics of microparasites and their invertebrate hosts. —Philos. Trans. R. Soc. London Ser. B. 291, 2451–524.

    Google Scholar 

  • Brobyn, P. J. &Wilding, N. — 1977. Invasive and developmental processes ofEntomophthora species infecting aphids. —Trans. Br. mycol. Soc., 69, 349–366.

    Article  Google Scholar 

  • Brown, G. C. — 1987. Modeling.In “Epizootiology of Insect Diseases”.J. R. Fuxa &Y. Tanada Eds.Wiley, New-York.

    Google Scholar 

  • Brown, G. C. &Nordin, G. L. — 1982. An epizootic model of an insect-fungal pathogen system.Bull. Math. Biol., 44, 731–739.

    Article  Google Scholar 

  • Brown, G. C. &Hasibuan, R. — 1995. Conidial discharge and transmission efficiency ofNeozygites floridana, an entomopathogenic fungus infecting two-spotted spider mites under laboratory conditions. —J. Invertebr. Pathol., 65, 10–16.

    Article  Google Scholar 

  • Butt, T. M., Beckett, A. &Wilding, N. — 1990. A histological study of the invasive and developmental processes of the aphid pathogenErynia neophidis (Zygomycotina: Entomophthorales) in the pea aphidAcyrthosiphon pisum. —Can. J. Bot., 68, 2153–2163.

    Article  Google Scholar 

  • Capasso, V. — 1993. Mathematical Structures of Epidemic Systems. Lectures Notes In Biomathematics. Vol. 97. —Springer-Verlag, Heidelberg.

    Google Scholar 

  • Capasso, V. &Serio, G. — 1978. A generalization of the Kermack-McKendrick deterministic epidemic model. —Math. Biosciences, 42, 43–61.

    Article  Google Scholar 

  • Courtois, P., Latteur, G. &Oger, R. — 1983. Méthode rapide d’estimation de la quantité de conidies primaires d’Erynia neoaphidis (Rem. & Henn.) (Zygomycètes: Entomophthorales) produites par des momies d’Acyrthosiphon pisum (Hom.:Aphididae). —Parasitica, 39, 173–182.

    Google Scholar 

  • Dedryver, C. A. — 1978. Rôle de l7rshumidité relative sur le développement du champignon parasiteEntomophthora aphidis Hoffman, dans les populations de l’aphideSitobion avenae F., en 1976 dans l’ouest de la France. —C. R. Acad. Sci. Paris 286 (série D), 1723–1726.

    Google Scholar 

  • Dedryver, C. A. — 1979. Déclenchement en serre d’une épizootie àEntomophthora fresenii surAphis fabae par introduction d’inoculum et régulation de l’humidité relative. —BioControl, 24, 443–453.

    Google Scholar 

  • Dedryver, C. A. — 1981. Biologie des pucerons des céréales dans l’ouest de la France. II. Répartition spatio-temporelle et action limitative de trois espèces d’Entomophthoraceae. —BioControl, 26, 381–393.

    Google Scholar 

  • Dedryver, C. A. — 1982. Field pathogenesis of three species of Entomophthorales of cereal aphids in Western France. In: “Aphid Antagonists” (R. Cavalloro, ed.), pp. 11–20.A. A. Balkema, Rotterdam.

    Google Scholar 

  • Dedryver, C. A. — 1987. Biologie, Ecologie et Dynamique de populations de pucerons des céréales en climat océanique. Thèse de doctorat d’état en sciences naturelles, Université de Paris XI, Centre d’Orsay. 204 pp.

  • Draper, N. R. &Smith, H. — 1981. Applied regression analysis. Second edition,Wiley, New-York.

    Google Scholar 

  • Fuxa, J. R. &Tanada, Y. — 1987. Epidemiological concepts applied to insect epizootiology. In “Epizootiology of insect diseases”.J. R. Fuxa &Y. Tanada Eds pp. 3–21.Wiley, New-York.

    Google Scholar 

  • Gutierrez, A. P., Hagen, K. S., Ellis, C. K. — 1980. Evaluating the impact of natural enemies: a multitrophic perspective, pp. 81–109. In: Critical issues in Biological Control, (M. Mackauer, L. E. Ehler &Roland J., Eds). —Intercept, Andover, Hants., UK.

    Google Scholar 

  • Gutierrez, A. P. — 1996. Applied population ecology, a supply-demand approach.Wiley, New-York.

    Google Scholar 

  • Hajek, A. E. &St Leger, R. J. — 1994. Interactions between fungal pathogens and insects hosts. —Annu. Rev. Entomol., 39, 293–322.

    Article  Google Scholar 

  • Hethcote, H. W. — 1976. Qualitative analyses of communicable disease models. —Math. Biosciences, 28, 335–356.

    Article  Google Scholar 

  • Kermack, W. D. &McKendrick, A. G. — 1927. A contribution to the mathematical theory of epidemics. —J. R. Statist. Soc. Serie A, 115, 700–721.

    Google Scholar 

  • Lotka, A. J. — 1925. Elements of physical biology. —Williams & Wilkins. Baltimore.

    Google Scholar 

  • Maple V. — 1991. Maple V Library Reference Manual. Bruce Charet al., 1st ed., 698 pp. —Springer-Verlag, Heidelberg.

    Google Scholar 

  • Millstein, J. A., Brown, G. C. &Nordin, L. — 1982. Microclimatic humidity influence on conidial discharge inErynia sp. (Entomophthorales:Entomophthoraceae), an entomopathogenic fungus of the alfalfa weevil (Coleoptera:Curculionidae). —Environ. Entomol., 11, 1166–1169.

    Article  Google Scholar 

  • Milner, R. J. — 1981. Patterns of primary spore discharge ofEntomophthora spp from the blue green aphidAcyrthosiphon kondoi. —J. Invertebr. Pathol., 38, 419–425.

    Article  Google Scholar 

  • Milner, R. J. — 1982. On the occurence of pea aphids,Acyrthosiphon pisum, resistant to isolates of the fungal pathogenErynia neoaphidis. —Entomol. exp. appl., 32, 23–27.

    Article  Google Scholar 

  • Milner, R. J., Holdom, D. G. &Glare, T. R. — 1984. Diurnal patterns of mortality in aphids infected by Entomophthoralean fungi. —Entomol. exp. appl., 36, 37–42.

    Article  Google Scholar 

  • Missonnier, J., Robert, Y. &Thoizon, G. — 1970. Circonstances épidémiologiques semblant favoriser le développement des mycoses à Entomophthorales chez trois aphides,Aphis fabae Scop.,Capitophorus horni Börner etMyzus persicae Sulz. —BioControl, 15, 169–199.

    Google Scholar 

  • Oger, L. &Latteur, G. — 1985. Description et précision d’une nouvelle méthode d’estimation de la virulence d’une Entomophthorale de pucerons. —Parasitica, 41, 135–150.

    Google Scholar 

  • Onstad, D. W. &Carruthers, R. I. — 1990. Epizootiological models of insect diseases. —Annu. Rev. Entomol., 35, 399–419.

    Article  Google Scholar 

  • Onstad, D. W. — 1993. Thresholds and density dependence: the roles of pathogen and insect densities in disease dynamics (Commentary). —Biol. Control, 3, 353–356.

    Article  Google Scholar 

  • Papierok, B. &Wilding, N. — 1979. Mise en évidence d’une différence de sensibilité entre deux clones du puceron du poisAcyrthosiphon pisum Harr. (Homoptères:Aphididae), exposé à 2 souches du champignon PhycomycèteEntomophthora obscura Hall & Dunn. —C. R. Acad. Sci. Paris Ser. D., 288, 93–95.

    Google Scholar 

  • Papierok, B. &Wilding, N. — 1981. Etude du comportement de plusieurs souches deConidiobolus obscurus (Zygomycètes: Entomophthoraceae) vis-à-vis des puceronsAcyrthosiphon pisum etSitobion avenae (Hom.:Aphididae). —BioControl, 26, 241–249.

    Google Scholar 

  • Pell, J. K., Wilding, N., Player, A. L. &Clark, S. J. — 1993. Selection of an isolate ofZoophthora radicans (Zygomycetes: Entomophthorales) for biocontrol of the diamondback mothPlutella xylostella (Lepidoptera: Yponomeutidae). —J. Invertebr. Pathol., 61, 75–80.

    Article  Google Scholar 

  • Pierre, J. S. &Dedryver, C. A. — 1984. Un modèle de régression multiple appliqué à la prévision des pullulations d’un puceron des céréales,Sitobion avenae F., sur blé d’hiver.Acta Oecologica/Oecol. Appl. 5, 153–172.

    Google Scholar 

  • Plantegenest, M. — 1995. Modélisation de la dynamique de population du puceron des épis (Sitobion avenae F.) sur blé d’hiver au printemps et en été — Application au raisonnement de la lutte chimique. Thèse de doctorat de l’Université François-Rabelais, Tours. 180 pp..

  • Remaudière, G. &Hennebert, G. L. — 1980. Révision systématique deEntomophthora aphidis Hoffm. in Fres. Description de deux nouveaux pathogènes d’aphides. —Mycotaxon, 11, 269–321.

    Google Scholar 

  • Remaudière, G., Latgé, J. P. &Michel, M. F. — 1981. Ecologie comparée des Entomophthoracées pathogènes de pucerons en France littorale et continentale. —BioControl, 26, 157–178.

    Google Scholar 

  • Schmitz, V., Dedryver, C. A. &Pierre, J. S. — 1993. Influence of anErynia neoaphidis infection on the relative rate of increase of the cereal aphidSitobion avenae. —J. Invertebr. Pathol., 61, 62–68.

    Article  Google Scholar 

  • Volterra, V. — 1926. Variazione fluttuazioni del numero d’individui in specie animali conviventi.Mem. Acad. Lincei. 2, 31–113. (Variations and fluctuations of a number of individuals in animal species living together. Translation In: “Animal Ecology”R. N. Chapman. New-York:McGraw Hill 1931, 409–448.)

    Google Scholar 

  • Wilding, N. — 1969. Effect of humidity on the sporulation ofEntomophthora aphidis andE. thaxteriana. —Trans. Br. Mycol. Soc., 53, 126–130.

    Article  Google Scholar 

  • Wilding, N. — 1970. The effect of temperature on the infectivity and incubation periods of the fungiEntomophthora aphidis andE. thaxteriana for the pea aphidAcyrthosiphon pisum. In Proc. of the 4th International Colloquium on Insect Pathology, pp. 84–88, College Park (MD), USA.

  • Wilding, N. — 1971. Discharge of conidia ofEntomophthora thaxteriana Petch from the pea aphidAcyrthosiphon pisum Harris. —J. Gen. Microbiol., 69, 417–422.

    Article  Google Scholar 

  • Wilding, N. — 1975.Entomophthora sp. infecting pea aphids. —Trans. R. ent. Soc., 127, 171–183.

    Article  Google Scholar 

  • Yendol, W. G. — 1968. Factors affecting germination ofEntomophthora conidia. —J. Invertebr. Pathol., 10, 116–121.

    Article  Google Scholar 

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Authors and Affiliations

  1. I.N.R.A. - E.N.S.A.R., Laboratoire de Zoologie, France

    C. N. Ardisson, J. S. Pierre, M. Plantegenest & C. A. Dedryver

  2. Domaine de la Motte, 35650, Le Rheu, France

    C. A. Dedryver

  3. 65, Rue de Saint-Brieuc, 35042, Rennes Cedex, France

    C. N. Ardisson, J. S. Pierre & M. Plantegenest

Authors
  1. C. N. Ardisson
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  2. J. S. Pierre
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  3. M. Plantegenest
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  4. C. A. Dedryver
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Ardisson, C.N., Pierre, J.S., Plantegenest, M. et al. Parameter estimation for a descriptive epizootiological model of the infection of a cereal aphid population by a fungal pathogen (entomophthorale). BioControl 42, 575–591 (1997). https://doi.org/10.1007/BF02769817

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