The effect of host plant species on the detoxifying enzymes of the Asian citrus psyllid, Diaphorina citri (Hemiptera: Liviidae)

Bin Liu, Monique Coy, Jin-Jun Wang, Lukasz L. Stelinski

Abstract


Diaphorina citri Kuwayama (Hemiptera: Liviidae) is a phytophagous insect and the vector of the bacterium ‘Candidatus’ Liberibacter asiaticus. This is the likely causal pathogen of huanglongbing, which results in decline and possible death of citrus trees. It has been shown that host plants can affect the detoxification enzyme profile of arthropods. Here, we examined the effect of rearing D. citri on various host plant species with respect to activity of general esterases (ESTs), glutathione S-transferases (GST), and cytochrome P450 monooxygenases (P450s). These enzymes were selected because they are known to metabolize a wide diversity of insecticides and are known to directly contribute to resistance in D. citri. We reared D. citri on Citrus sinensis L., Bergera koenigii L. and Murraya paniculata (L.) Jacq. (Sapindales: Rutaceae). Following 12 generations of rearing, the activities of EST, GST, and P450 enzymes were compared between the colonies raised on the different host plants. The GST activity level was significantly higher in D. citri reared on M. paniculata than in those reared on C. sinensis. The P450 expression level was significantly higher in D. citri reared on M. paniculata than in those reared on either B. koenigii or C. sinensis. There was no significant difference n EST activity between treatments. These results suggest that host plant allelochemicals may alter the detoxification enzyme system in D. citri. However, these changes did not correlate with changes in mortality of D. citri when treated with fenpropathrin.

 

Sumario

Diaphorina citri Kuwayama (Hemiptera: Liviidae) es un insecto fitófago y el vector de la bacteria ‘Candidatus’ Liberibacter asiaticus. Este es el patógeno causal probable de Huanglongbing, que resulta el declive y posible muerte de los árboles de cítricos. Se ha demostrado que las plantas hospederas pueden afectar el perfil de enzimas de desintoxicación de los artrópodos. Aquí, hemos examinado el efecto de críar D. citri sobre varias especies de plantas hospederas con respecto a la actividad de las esterasas generales (ESTs), glutatión S-transferasas (GST), y monooxigenasas del citocromo P450 (P450s). Estas enzimas fueron seleccionados porque son conocidos para metabolizar una amplia diversidad de insecticidas y se sabe que contribuyen directamente a la resistencia de D. citri. Se crió D. citri sobre Citrus sinensis L., Bergera koenigii L. y Murraya paniculata (L.) Jacq. (Sapindales: Rutaceae). Después de 12 generaciones de cría, se compararon las actividades de EST, GST y las enzimas P450 entre las colonias criadas sobre las diferentes plantas hospederas. El nivel de actividad GST fue significativamente mayor en D. citri criados sobre M. paniculata que en aquellos criados sobre C. sinensis. El nivel de expresión P450 fue significativamente mayor en D. citri criados en M. paniculata que en ambos B. koenigii o C. sinensis. No hubo una diferencia significativa en la actividad EST entre los tratamientos. Estos resultados sugieren que los aleloquímicos de plantas hospederas pueden alterar el sistema de enzimas de desintoxicación en D. citri. Sin embargo, estos cambios no se correlacionaron con cambios en la mortalidad de D. citri cuando son tratados con fenpropatrina.

 

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Keywords


allelochemical; detoxification enzyme; general esterase; glutathione S-transferase; cytochrome monooxygenase P450

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