Composizione del microbiota di Scaphoideus titanus in seguito al trattamento con insetticidi

Management of insect vectors of plant diseases is a major challenge in agriculture because it is not possible to directly combat plant pathogens with antibiotics, vector control is crucial to limit damage. Furthermore, National and European Regulations are reducing the number of insecticides that can be used. Scaphoideus titanus (Ball) is the main vector of the 16SrV phytoplasma that causes Flavescence Dorée of grapevine. The insect being exotic is subject to mandatory insecticide treatments in Piedmont. Many insecticides authorized against this insecticide belong to IRAC class 4, which acts on the nervous system of insects and several studies have shown that insects can develop resistance to these insecticides through various mechanisms. This thesis studied the role of the bacterial microbiome in the development of insecticide resistance in S. titanus. Metabarcoding analysis of the microbiome of juveniles before and after treatment with the insecticides acetamiprid and flupyradifurone revealed that two bacteria, 'Candidatus Sulcia muelleri' and Cardinium sp., increased in relative abundance after treatment. These bacteria may play a role in resistance. In particular, 'Ca. Sulcia muelleri' is a primary endosymbiont that produces essential amino acids for the insect, while Cardinium sp. is a secondary endosymbiont that can manipulate host reproduction. The increased abundance of these symbionts in insects that survived treatment may reflect an increase in their fitness, allowing them to metabolise or detoxify the insecticide more efficiently. In addition, Cardinium sp. may favour the production of resistant subpopulations. These results provide the first evidence that the bacterial microbiome may play a role in the development of insecticide resistance in S. titanus. Further studies are needed to confirm this hypothesis and to explore the possibility of manipulating the microbiome to improve the control of this insect vector and reduce the economic and social impacts, especially in Italy, one of the largest wine producers in the world.

La gestione degli insetti vettori di malattie delle piante rappresenta una sfida importante nell'agricoltura in quanto non è possibile combattere direttamente i patogeni delle piante con gli antibiotici, il controllo dei vettori è cruciale per limitare i danni. Inoltre le Normative Nazionali ed Europee stanno riducendo il numero di insetticidi utilizzabili. Scaphoideus titanus (Ball) è il principale vettore del fitoplasma 16SrV che causa la Flavescenza Dorata della vite. L'insetto esendo esotico è soggetto a trattamenti insetticidi obbligatori in Piemonte. Molti insetticidi autorizzati contro questo insetto appartengono alla classe 4 dell'IRAC, che agisce sul sistema nervoso degli insetti e diversi studi hanno mostrato che gli insetti possono sviluppare resistenza a questi insetticidi attraverso vari meccanismi. Questa tesi ha studiato il ruolo del microbioma batterico nello sviluppo di resistenza agli insetticidi in S. titanus. L'analisi metabarcoding del microbioma di allo stadio giovanile, prima e dopo il trattamento con insetticidi acetamiprid e flupyradifurone ha rivelato che due batteri, 'Candidatus Sulcia muelleri' e Cardinium sp., aumentano in quantità relativa dopo il trattamento. Questi batteri potrebbero avere un ruolo nella resistenza. In particolare 'Ca. Sulcia muelleri' è un endosimbionte primario che produce amminoacidi essenziali per l'insetto, mentre Cardinium sp. è un endosimbionte secondario che può manipolare la riproduzione dell'ospite. L'aumento dell'abbondanza di questi simbionti negli insetti sopravvissuti al trattamento potrebbe riflettere un aumento della loro fitness, consentendo loro di metabolizzare o detossificare l'insetticida in modo più efficiente. Inoltre, Cardinium sp. potrebbe favorire la produzione di sottopopolazioni resistenti. Questi risultati forniscono una prima prova che il microbioma batterico potrebbe avere un ruolo nello sviluppo di resistenza agli insetticidi in S. titanus. Ulteriori studi sono necessari per confermare questa ipotesi e per esplorare la possibilità di manipolare il microbioma per migliorare il controllo di questo insetto vettore e ridurre gli impatti economici e sociali suprattutto in Italia, uno dei maggiori produttori di vino al mondo.