Competition and reproductive success in bean beetles

Os besouros da subfamília Bruchinae (Coleoptera: Chrysomelidae), conhecidos comumente como bruquínios, são insetos especialistas em alimentar-se da parte interna das sementes de leguminosas. Dentre estes Acanthoscelides obtectus (Say) e Zabrotes subfasciatus (Boheman) são considerados como principais pragas de feijão armazenado, ocorrendo em todas as regiões do planeta onde se armazena esta leguminosa e frequentemente co-ocorrem. No Brasil as perdas de grãos causadas por Z. subfasciatus variam de 7 a 40% , enquanto A. obtectus ocasiona perdas de 20 a 30% da produção total de feijão no país. Apesar de ambas as espécies serem pragas conhecidas e importantes, o impacto de sua co-ocorrência no desenvolvimento e colonização não foi pesquisado. Embora ambas as espécies apresentem variação semelhante de desenvolvimento, tamanho e razão sexual (1:1), as fêmeas de A. obtectus colocam seus ovos livremente e o primeiro instar larval penetra no grão de feijão, enquanto as fêmeas de Z. subfasciatus grudam seus ovos nos grãos e a larva penetra no feijão de dentro do ovo, sem exposição externa. Foram realizados experimentos de competição direita entre ambas as espécies usando uma série de aditiva, esperando co-existência sem limitação de alimentos, como ocorre geralmente em unidades de armazenamento de grãos. A não influência ou até efeito positivo de uma espécie sobre a outra era uma expectativa mais provável. A capacidade de competição de cada espécie na presença do seu competidor heterospecífico foi avaliada utilizando infecções mistas (adultos) em feijão. Os resultados indicam que as espécies co-occurrendo não apresentam interação negativa, e a presença de A. obtectus pode até favorecer Z. subfasciatus. O uso de inseticidas botânicos tem merecido destaque no controle de pragas e, entre eles, o nim, Azadirachta indica, tem sido testado em diferentes formulações incluindo extrato aquoso, óleo, pó de sementes e inseticidas comerciais baseados. Contudo são poucos os estudos realizados sobre os efeitos de inseticidas botânicos na reprodução de espécies pragas de grãos armazenados. Neste estudo, exploramos a hipótese de que a azadiractina, inseticida botânico obtido de extratos de nim, pode impactar negativamente a capacidade reprodutiva de Z. subfasciatus. Além disto investigamos se os adultos podem compensar efeitos subletais ajustando a alocação de seus esforços reprodutivos. Os resultados mostraram que as fêmeas de Z. subfasciatus aumentam sua fecundidade diária para compensar a diminuição da longevidade induzida pela azadiractina. Além disso, a matriz estruturada por fases revelou que as populações de Z. subfasciatus engendradas a partir de fêmeas expostas a azadiractina apresentaram uma maior taxa de crescimento populacional (r) e uma taxa líquida de reprodução superior (R0) e finalmente, a análise da matriz de projeção mostrou densidades notavelmente mais elevados ao longo das gerações para populações de Z. subfasciatus expostas a azadiractina.Beeltes of the subfamily Bruchinae (Coleoptera: Chrysomelidae), also commonly known as bruchids, are insects specialized in feeding on the inner part of legume seeds. Among them, Acanthoscelides obtectus (Say) e Zabrotes subfasciatus (Boheman) are considered the main bests of stored common beans occurring in all regions were this legume is cultivated and they frequently co-occur. In Brazil, the losses caused by Z. subfasciatus range from 7 to 40%, while losses caused by A. obtectus range between 20 and 30% of the total common bean production in the country. Despite of well-known and of recognized importance of both bruchid species, the impact of their co-occurrence in their mutual development and colonization was not investigated. Although both species exhibit similar development, size and sex ratio (1:1), the females of A. obtectus lay their eggs loosely and the 1st instar larva burrows into the bean kernek, while females of Z. subfasciatus glue their eggs in the surface of the bean kernel and the larva burrows into the kernel from within the egg without external exposure. Direct competition experiments were carried out with both species using an additive series expecting a co-occurrence without food limitation as usually takes place in grain storage units. The lack of influence or even positive influence of one bruchid species over the other was the most likely expectation. The competition capacity of each species in the presence of its heterospecific competitor was assessed using (adult) mixed infestations in common bean seeds. The results indicate that the co-occurring species did not exhibit negative interaction and the presence of A. obtectus may even favor Z. subfasciatus. Botanical insecticides have been receiving attention for pest management and among them neem, Azadirachta indica has beem tested in different formulation including water extract, oil, seed powder and commercial insecticide formulations based on them. However, few studies are available exploring the effects of botanical insecticides in the reproduction of stored grain insect pests. Here we explored the hypothesis that azadirachtin, the active ingredient obtained from neem extracts, may negatively impact the reproductive capacity of Z. subfasciatus. Furthermore, we also investigated if the adults are able to compensate the sublethal effects of this botanical insecticide adjusting their reproductive efforts. The results obtained showed that females of Z. subfasciatus increase their daily fecundity to compensate a reduction in longevity caused by azadirachtin exposure. Furthermore, the structure matrix by developmental phases of the insect revealed that the populations of Z. subfasciatus engendered from females exposed to azadirachtin exhibited higher population growth rate (r) and net reproductive rate (Ro) and finally, an analysis of the projection matrix showed densities notably higher through subsequent generation for populations of Z. subfasciatus exposed to azadirachtin