+ All Categories
Home > Documents > Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Date post: 04-Jan-2017
Category:
Upload: trannhi
View: 216 times
Download: 2 times
Share this document with a friend
208
UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves. Potential of ecdysone agonists for controlling Bactrocera oleae (Rossi) (Diptera: Tephritidae) TESIS DOCTORAL Paloma Bengochea Budia Ingeniera Agrónoma 2012
Transcript
Page 1: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID

Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos

Ecotoxicology of pesticides on natural

enemies of olive groves.

Potential of ecdysone agonists for controlling

Bactrocera oleae (Rossi) (Diptera: Tephritidae)

TESIS DOCTORAL

Paloma Bengochea Budia

Ingeniera Agrónoma

2012

Page 2: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

DEPARTAMENTO DE PRODUCCIÓN VEGETAL:

BOTÁNICA Y PROTECCIÓN VEGETAL

Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos

Ecotoxicology of pesticides on natural

enemies of olive groves.

Potential of ecdysone agonists for controlling

Bactrocera oleae (Rossi) (Diptera: Tephritidae)

TESIS DOCTORAL

Paloma Bengochea Budia

Ingeniera Agrónoma

Directora: Mª del Pilar Medina Vélez

Dra. Ingeniera Agrónoma

Madrid, 2012

Page 3: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Tribunal nombrado por e Magfco. Y Excmo. Sr rector de la Universidad Politécnica de

Madrid, el día de de 2012.

Presidente D.

Vocal D.

Vocal D.

Vocal D.

Secretario D.

Suplente D.

Suplente D.

Realizada la lectura y defensa de la Tesis el día de de 2012

en Madrid, en la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos.

Calificación:

El Presidente Los Vocales

El Secretario

Page 4: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

A mis padres,

a mi hermano

y a mis abuelas

Page 5: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Gracias….

A todos aquellos que me habéis apoyado y/o ayudado durante antes y durante la

elaboración de esta Tesis…espero no olvidarme de ninguno…

A la Universidad Politécnica de Madrid, porque sin la beca que me concedieron no hubiese

realizado esta Tesis, y sobre todo…

A todo el personal de la Unidad de Protección de Cultivos, sin cuyo apoyo y ayuda no hubiese

podido realizar este trabajo ni sobrevivir a todos los “problemillas” surgidos durante estos

años. Por todas esas comidas terapéuticas en las que arreglamos el mundo, nos reímos y nos

desahogamos. Por vuestra amistad. Gracias…

A mi tutora, Pilar Medina, por su apoyo incondicional y su ánimo en todos estos años. Por

estar siempre dispuesta a ayudarme y aclarar todas mis dudas existenciales. Por animarme a

escribir esta Tesis en inglés, que ha sido un reto. Por dejarme hacer millones de cursos y

llevarme a tantos Congresos. Por escucharme cuando lo he necesitado.

A Flor, Ángeles, Elisa y Pedro, por transmitirnos a todos vuestro entusiasmo por la

entomología, vuestras sugerencias y aportaciones.

A Luis, por tener siempre a punto a mis “pobres” Psyttalias para los ensayos.

A mis compañeros de laboratorio: los siguieron otros caminos: Sara, Guille, Edu, Raquel,

Cherre (tu consejo para las larvas de la Ceratitis no tiene precio) y con los que sigo codo con

codo compartiendo horas de laboratorio y se han convertido en buenos amigos: al

incondicional equipo desayuno con los que empezar el día es otra cosa, y a los que se unen de

vez en cuando: Mar, Yara, Nacho, Andrea, Jader, Agus y Rosa. A Fermín, que además es un

gran apoyo y un grandísimo amigo; porque siempre está dispuesto a echarme una mano y a

escucharme; por todos los momentos en que en el laboratorio nos hemos reído a más no

poder (la fuga de las chrysopas, el pobre piticli…)

A Román Zurita, el “guardián de los campos”, por resolver todos los problemas tecnológicos

que nos surgen y por habernos ayudado a transformar la enfermería del águila en el

invernadero en que mis olivos se han refugiado durante estos años.

A Ángela Alonso y Ezequiel Cabrera, que me ayudaron a identificar los hongos que aparecía en

la dieta de las pobres Bactroceras.

Al equipo INIA, especialmente a Manuel por resolver las dudas que me surgían sobre el olivar y

a Ismael, por ayudarme con todas mis dudas estadísticas.

A Jose Luis Porcuna y Mamen Alaurín, por permitirme visitar en insectario de Silla y darme las

primeras calabazas para comenzar mi cría de Aspidiotus.

A Manuel Ruiz-Torres y Bárbara Castellanos, que me mandaron aceitunas desde Jaén y Cáceres

para poder hacer mis ensayos.

Page 6: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

A Andrew Jessup, de la sede de la FAO/IAEA de Seibersdorf, por dejarme visitar las

instalaciones para aprender cómo criar la mosca y enviarnos material siempre que

necesitábamos… y aun así la mosca se resistió…

A Carmen Calleja por resolver las dudas moleculares.

A Ian, Mª José, Olivier, Pieter y a todos aquellos que han contribuido a que esta Tesis tenga

unas pocas menos de faltas de ortografía…

A Josep Jacas y Alberto Urbaneja por aceptarme dos meses en el IVIA. A todas las personas que

conocí allí y que me acogieron como una más: Laura, Francesc, Sara, Alejandro, Óscar, Óscar,

Pablo, Joel, Elena, María, Paco, Miquel, Consuelo… (mil perdones si me olvido de alguien). A

Tati, que me introdujo en el mundo de los ácaros y además fue un gran apoyo el tiempo que

estuve allí. A Pili, Poli, César y Helga que me adoptaron para ir a San Sebastián. Moltes gracies

a tots!

A Guy Smagghe por acogerme por dos veces en la Universidad de Gante y permitirme

introducirme en el “mundo molecular”. A todos aquellos que me ayudaron en el laboratorio el

primer año, el segundo o los dos y que con paciencia me traducían las conversaciones en

dutch: Marteen, Rick, Didier, Patrick, Luck, Peter, Dorin, Ivan, Hanneke, Jisheng, Ruben,

Moises, Astrid, Sara… (y alguno más de los que espero me perdonen pero se me ha olvidado el

nombre…). A Jochem, el “spanishsitter”, que además intentó ayudarme a distinguir los

Chilocorus de las Chilocoras (aunque no tuviésemos mucho éxito), a Pieter, por los buenos

momentos, y sobre todo a Olivier: sin tu ayuda (y vigilancia) quién sabe qué habría salido de

las PCR, que al llegar a Gante me parecían máquinas dificilísimas de entender. Gracias por

enseñarnos Flandes y compartir tantos ratos buenos con nosotros. Dankjewel!

A Marta y de nuevo a Fermín, el resto del “spanish team”, porque sin vosotros las estancias en

Gante hubiesen sido muy diferentes y probablemente menos divertidas. Por haberme hecho

poner cada mañana al mal tiempo buena cara (en el sentido más literal de la frase).

A todos los jolgorianos, con quienes paso tan buenos momentos sea donde sea

A Eva, Marta, Juli, Jesús, Eva, Isa e Irene, por una amistad que viene de lejos.

A mis frijos, Cris y Ángeles, porque son un apoyo incondicional pese a la distancia.

A Ana, Bea y Marta, que me animaron tanto a seguir con esta beca. A Yuse, Sergio, Bea, Eva,

Sergio y demás agrónomos.

A Sara, Susi, Berta y Gema, mis compis agronómicas desde el primer día de carrera.

A Miguel, Cris, Alberto, Elena, Inés, Irene, Yoli, Mariano, Javi y demás ruteros con los que

siempre parece que he quedado ayer aunque pueda haber pasado un año. A Ceci, Freya, Vero

y Vera, las amigas al otro lado del charco.

A mis padres y mi hermano. Por haberme animado a realizar el doctorado cuando yo no tenía

las cosas muy claras, pero sobre todo por su gran apoyo diario y su cariño. A mis abuelas, que

son todo un ejemplo, y al resto de mi familia.

Page 7: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

La paciencia es la madre de la ciencia…

Page 8: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Index

i

Index

INDEX i

RESUMEN vii

SUMMARY ix

1. INTRODUCTION 1

1.1 The olive tree 1

1.1.2 The origin of the crop 2

1.1.3 Geographical distribution 3

1.1.4 Importance of the crop 3

1.1.4.1 Economic importance 4

1.1.4.2 Social importance 4

1.1.4.3 Environmental importance 5

1.1.5 Olive growing in Spain 5

1.1.6 Pests and diseases: characteristics of the most important

pests and diseases of olive groves 6

1.1.6.1 The olive fruit fly (Bactrocera oleae) 10

1.1.6.2 The olive moth (Prays oleae) 14

1.1.6.3 The black scale (Saissetia oleae) 15

1.1.6.4 The olive leaf spot (Spilocaea oleagina) 16

1.2 Control of pests and diseases 17

1.2.1 Integrated Pest Management 18

1.2.2 Organic farming 21

1.2.3 Integrated Protection in olive groves 23

1.2.4 Organic olive farming 28

1.3 Side-effects of pesticides on non-target organisms 28

1.4 Natural enemies used in the experiments 30

1.4.1 Psyttalia concolor 30

1.4.2 Chilocorus nigritus 35

Page 9: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Index

ii

2. OBJECTIVES 41

3. GENERAL MATERIALS AND METHODS 43

3.1 Environmental conditions of insect rearing and laboratory

experiments 43

3.2 Insect rearing 44

3.2.1 Psyttalia concolor 44

3.2.1.1 Mass-rearing of Ceratitis capitata 45

3.2.1.1.1 Adults’ cage 45

3.2.1.1.2 Eggs handling 45

3.2.1.1.3 Larvae rearing 46

3.2.1.2 Mass-rearing of Psyttalia concolor 47

3.2.1.2.1 Parasitization 47

3.2.2 Chilocorus nigritus 48

3.2.2.1 Mass-rearing of scales 49

3.2.3 Bactrocera oleae 51

3.3 Common characteristics of the experiments 52

3.4 Parameters evaluated 54

3.4.1 Mortality 54

3.4.2 Life span 54

3.4.3 Effects on reproductive parameters 54

3.5 Statistical analysis 56

Page 10: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Index

iii

4. LETHAL AND SUBLETHAL EFFECTS OF KAOLIN PARTICLE FILMS AND COPPER-BASED COMPOUNDS ON THE NATURAL ENEMIES PSYTTALIA CONCOLOR AND CHILOCORUS NIGRITUS 59

4.1 Introduction and objectives 59

4.2 Material and methods 60

4.2.1 Chemicals 60

4.2.1.1 Kaolin 62

4.2.1.2 Copper 64

4.2.2 Laboratory tests 65

4.2.2.1 Residual contact on glass surfaces 65

4.2.2.2 Oral toxicity 67

4.2.2.3 Treatment of parasitized pupae 68

4.2.2.4 Treatment of the parasitization surface 69

4.2.3 Extended-laboratory experiments 71

4.2.3.1 Treatment of olive tree leaves 71

4.2.3.2 Treatment of the parasitization surface and olive

tree leaves 72

4.2.4 Semi-field experiment 73

4.2.5 Dual choice and no-choice experiments 75

4.2.5.1 Psyttalia concolor 75

4.2.5.2 Chilocorus nigritus 76

4.3 Results 79

4.3.1 Direct mortality 79

4.3.2 Life span 80

4.3.3 Emergence 84

4.3.4 Beneficial capacity 85

4.3.5 Dual choice and no choice experiments 88

4.3.5.1 Psyttalia concolor 88

4.3.5.2 Chilocorus nigritus 92

Page 11: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Index

iv

4.4 Discussion 95

4.4.1 Lethal and sublethal effects of kaolin, Bordeaux

mixture and copper oxychloride 96

4.4.2 Effects of kaolin treated surfaces in dual choice and no-

choice experiments 102

4.5 Appendix (tables of results) 104

5. ECDYSONE AGONISTS: EFFICACY AND ECOTOXICOLOGY ON BACTROCERA OLEAE AND PSYTTALIA CONCOLOR. INSECT TOXICITY BIOASSAYS AND MOLECULAR DOCKING APPROACHES 111

5.1 Introduction 111

5.1.1 The ecdysone receptor 112

5.2 Objectives and procedures 113

5.3 Materials and methods 114

5.3.1 Insect bioassays 114

5.3.2 EcR-LBD sequence 116

5.3.3 Confirmation of expression of EcR in the ovaries 122

5.3.4 Modeling of PcEcR-LBD and docking studies 123

5.4 Results 124

5.4.1 Efficacy and toxicological effects of methoxyfenozide,

tebufenozide and RH-5849 124

5.4.2 BoEcR-LBD sequence 127

5.4.3 PcEcR-LBD sequence, phylogenetic tree and expression in

the ovaries 130

5.4.4 Modeling of BoEcR-LBD and PCEcR-LBD and docking studies 135

5.5 Discussion 142

5.5.1 Effciacy and toxicology of insect gorwth regulators

on Bactrocera oleae and Psyttalia concolor,

respectively 143

5.5.2 Molecular docking studies 148

5.6 Appendix (tables of results) 151

6. CONCLUSIONS 155

Page 12: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Index

v

7. REFERENCES 157

APPENDIX 183

Index of figures 183

Index of tables 189

Acronyms 191

Page 13: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Index

vi

Page 14: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Resumen /Summary

vii

RESUMEN

Los tratamientos fitosanitarios en el olivar siguen siendo hoy en día uno de los

métodos de control más empleados en la lucha contra las principales plagas y

enfermedades que afectan a este cultivo: la mosca del olivo, Bactrocera oleae (Rossi),

el prays, Prays oleae (Bernard), la cochinilla del olivo, Saissetia oleae (Olivier), y el

repilo, provocado por el hongo Spilocaea oleagina Fries. Sin embargo, y como la nueva

legislación en materia fitosanitaria se dirige hacia una gestión integrada de las plagas y

enfermedades, continúa siendo importante evaluar y conocer los efectos que los

pesticidas tienen sobre los enemigos naturales presentes en los diferentes

agrosistemas.

Una parte de este trabajo ha consistido en el estudio de los efectos directos e

indirectos del caolín y dos formulados a base de cobre (caldo bordelés y oxicloruro de

cobre), mediante diferentes ensayos de laboratorio, laboratorio extendido y

semicampo en los enemigos naturales Psyttalia concolor (Szèpligeti)., parasitoide de la

mosca del olivo, y Chilocorus nigritus (F.), depredador de diaspídidos. Este depredador

se ha utilizado en lugar de C. bipustulatus (L.), que es la especie que se encuentra en

los olivares. El caolín actúa fundamentalmente como repelente de los insectos y/o

disuade la oviposición. En el olivar se emplea para el control de la mosca y el prays. El

cobre se emplea en el control de enfermedades fúngicas y bacterianas, como el repilo

y otras enfermedades del olivar. En ninguno de los ensayos realizados se encontraron

diferencias estadísticamente significativas con respecto a los controles, excepto

cuando se evaluó la toxicidad oral de los productos en las hembras de P. concolor. En

este caso, el caolín y el oxicloruro de cobre causaron una mortalidad mayor de las

hembras a las 72 horas del tratamiento, y tanto el caolín como las dos formulaciones

de cobre redujeron la supervivencia. Los parámetros reproductivos sólo se vieron

Page 15: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Resumen /Summary

viii

afectados negativamente por la ingesta de caolín. Además de los ensayos anteriores,

en el caso del caolín, por su particular modo de acción, se plantearon un ensayo de

elección y otro de no elección. Tanto las hembras de P. concolor como los adultos de C.

nigritus mostraron una clara preferencia por las superficies no tratadas con el

producto cuando se les ofrecía la posibilidad de elegir entre una superficie tratada y

otra sin tratar. Cuando esa posibilidad no existía, no se detectaron diferencias

estadísticamente significativas entre los tratamientos y los controles.

Además se ha comprobado también la eficacia y la selectividad de tres insecticidas

reguladores del crecimiento (metoxifenocida, tebufenocida y RH-5849) sobre B. oleae

y P. concolor, respectivamente. Además de estudios para evaluar la toxicidad en

laboratorio de los insecticidas, se extrajo RNA de los insectos y con el cDNA obtenido

se secuenció y clonó el dominio de unión a ligando (LBD) del receptor de ecdisona de

ambos insectos. Posteriormente, se obtuvo la configuración en tres dimensiones del

LBD de ambas proteínas y se estudió el acoplamiento de las moléculas de los tres

insecticidas en la cavidad que forman las 12 α-hélices que constituyen el LBD de cada

una de las proteínas. Tanto los ensayos de toxicidad como las técnicas moleculares han

demostrado que metoxifenocida y tebufenocida no tienen ningún efecto nocivo ni en

B. oleae ni en P. concolor. RH-5849, sin embargo, resultó inocuo para el parasitoide

pero redujo notablemente la supervivencia de los adultos de la mosca, especialmente

cuando entraron en contacto con el residuo fresco. El estudio del acoplamiento de la

molécula de este insecticida ha mostrado que podría más o menos encajar en la

cavidad que forman las hélices del LBD de la proteína de B. oleae, por lo que la

búsqueda de nuevos insecticidas para el control de la mosca del olivo podría realizarse

tomando como modelo la molécula de RH-5849.

Page 16: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Resumen /Summary

ix

SUMMARY

Pesticide applications are still one of the most common control methods against the

main olive grove pests and diseases: the olive fruit fly, Bactrocera oleae (Rossi), the

olive moth, Prays oleae (Bernard), the black scale, Saissetia oleae (Olivier), and the

olive leaf spot, caused by the fungus Spilocaea oleagina Fries. However, and because

the new pesticide legislation is aimed at an integrated pest and disease management,

it is still important to evaluate and to know the ecotoxicology of pesticides on the

natural enemies of the different agrosystems.

A part of this work has been focusses on evaluating the direct and indirect effects of

kaolin particle films and two copper-based products (Bordeaux mixture and copper

oxychloride) through different laboratory, extended laboratory and semi-field

experiments. Two natural enemies have been chosen: Psyttalia concolor (Szèpligeti), a

parasitoid of the olive fruit fly, and Chilocorus nigritus (F.), predator of Diaspididae.

This predator has been used instead of C. bipustulatus (L.), which is the species found

in olive orchards. Kaolin mainly acts as a repellent of insects and/or as an oviposition

deterrent. It is used in olive groves to control the olive fruit fly and the olive moth.

Copper is applied against fungal and bacterial diseases. In olive groves it is used against

the olive leaf spot and other diseases. No statistical differences were found in any of

the experiments performed, compared to the controls, except when the oral toxicity of

the products was evaluated on P. concolor females. In this case, kaolin and copper

oxychloride caused a higher mortality 72 hours after the treatments, and both kaolin

and the two copper formulations decreased females’ life span. Reproductive

parameters were only negatively affected when kaolin was ingested. Apart from these

experiments, due to the uncommon mode of action of kaolin, two extra experiments

were carried out: a dual choice and a no-choice experiment. In this case, both P.

Page 17: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Resumen /Summary

x

concolor females and C. nigritus adults showed a clear preference for the untreated

surfaces when they had the possibility of choosing between a treated surface and an

untreated one. When there was no choice, no statistical differences were found

between the treatments and the controls.

Furthermore, the efficacy and the selectivity of three insect growth regulators

(methoxyfenozide, tebufenozide and RH-5849) on B. oleae and P. concolor,

respectively, have also been evaluated. In addition to laboratory experiments to

evaluate the toxicity of the insecticides, also molecular approaches were used. RNA of

both insects was isolated. cDNA was subsequently synthesized and the complete

sequences of the ligand biding domain (LBD) of the ecdysone receptor of each insect

were then determined. Afterwards the three dimensional structures of both LBDs were

constructed. Finally, the docking of the insecticide molecules in the cavity delineated

by the 12 α-helix that composed the LBD was performed. Both toxicity assays and

molecular docking approaches showed that either methoxyfenozide or tebufenozide

had no negative effects nor on B. oleae nor on P. concolor. In contrast, RH-5849 had no

deleterious effect to the parasitoid but decreased olive fruit fly adults’ life span,

especially when they were in contact with the fresh residue of the insecticide applied

on a glass surface. The docking study of RH-5849 molecule has shown a very light

hindrance with the wall of the LBD pocket. This means that this molecule could more

or less adjust in the cavity. Thus, searching of new insecticides for controlling the olive

fruit fly could be based on the basic lead structure of RH-5849 molecule.

Page 18: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Introduction

Chapter 1

INTRODUCTION

1.1 The olive tree  

The olive  tree, Olea europaea  L., 

is a treelike species of the Oleaceae 

family, within cultivated olive  trees, 

belonging  to  the  sativa  subspecies, 

and  wild  olive  trees,  subspecies 

sylvestris, are included. Plants of this 

family  are mainly  trees  and  bushes 

and some of them produce essential 

oils  in  their  flowers  or  fruits;  only  olive  tree  fruits  are  edible  (Lombardo,  2003; 

Rapoport, 2008). 

 

Its  taxonomical  classification  is:  class  Angiosperms,  subclass  Ranunculidae, 

superorder  Lamianae,  order  Lamiales,  familiy Oleaceae,  subfamily Oleoideae,  genus 

Olea, species O. europaea L. (Devesa, 2005). 

 

It is a long‐cycle crop, as it takes a long time to begin to produce olives, to reach its 

peak yield and to start its decline (Civantos, 2008). Its irregular production depends on 

climatic  conditions,  pests,  diseases  and  the  alternate  bearing  (named  “vecería”  in 

Spanish)  (Orenga  and  Giner,  1998).  According  to  Cirio  (1997),  olive  growing  is 

described as a considerable environmental‐variability depending crop, which  is highly 

influenced  by  climatic,  soil,  biologic,  agronomic,  socioeconomic  and  cultural 

conditions.  

 

Figure 1: An olive grove in Castile‐La Mancha 

Page 19: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Introduction

The  genetic  homogeneity  of  every  cultivar  is  high  because  of  the  vegetative 

propagation  techniques  that  have  traditionally  been  used. On  one  hand,  first  olive 

farmers  from  every  region  used  to  select,  among  the wild  olive  trees,  those which 

were the most productive, had the biggest fruits and the highest oil‐content, allowing 

the conservation of the characteristics of those original cultivars. On the other hand, 

the  spreading of  these  first  local  cultivars  allowed  its hybridization with other  from 

different regions, achieving the stability of the selected individuals through vegetative 

reproduction techniques (Barranco, 2008). 

1.1.2 The origin of the crop

 

The olive crop was one of the first fruit trees cultivated by man. It has been claimed 

that  its cultivation dated back to 4,000‐3,000 years BC  in the area of Palestine. After 

that, it spread out to all the countries of the Mediterranean region. As a consequence 

of Columbus’s, Magellan’s and Elcano’s voyages, it started to be cultivated in the New 

World. Nowadays  it  is  also  grown  in North America,  South Africa, China,  Japan  and 

Australia (Lombardo, 2003; Civantos, 2008), although it is considered that around 98% 

of olive oil world heritage is located in the Mediterranean area (Civantos, 2008). 

 

It  is  not  clear  when  olive  cultivation  started  in  Spain,  but  the  most  accepted 

hypothesis pointed  to Phoenicians  and Greeks  as  its  introducers. During  the Roman 

period,  Hispania  olive  oil  trade  spread  out  all  over  the  western  Roman  Empire 

(Pajarón,  2007),  which  resulted  in  the  expanse  of  the  crop  in  the  Betis  Valley 

(nowadays  known  as Guadalquivir  area),  getting  up  to  Sierra Morena.  The  railway‐

building during the 19th Century favoured olive cultivation  in the  interior areas of the 

country and filled out the Spanish olive crop map (AAO, 2011). 

 

At  the beginning of  the  second half of  the  last century,  the olive growing  system 

changed from a traditional  into a modern one, due to the  increase of  labour salaries. 

This  fact caused  the  replacement of  the  labor by machinery and  the  introduction of 

monoculture crops. However, concerning olive groves, these changes were not as big 

Page 20: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Introduction

as in other crops because of the longevity of the trees, mostly affecting cultural work, 

while  the  structure  of  the  plantation  and  the  variety  of  the  trees were maintained 

(Pajarón, 2007). 

1.1.3 Geographical distribution

 

The olive tree habitat is located between 30º and 45º, both in the north and in the 

south,  in  regions  with  a  Mediterranean  climate  (characterized  by  hot  and  dry 

summers), and up  to 1,000 metres above sea  level.  In  the southern hemisphere  it  is 

also  founded  in more  tropical  latitudes whose  climate  is modified by altitude  (Cirio, 

1997; Rotundo and De Cristofaro, 2003; Civantos, 2008). 

 

Optimal climatic conditions are those whose minimum temperatures are not lower 

than  ‐5ºC,  the average precipitation  is no more  than 500‐550 mm and  the soil has a 

balanced composition,  is rich  in organic matter and  its pH  is neutral or slightly basic. 

Thanks to its huge adaptation capacity, it is able to grow also in very poor soils and dry 

locations (<250mm yearly) (Cirio, 1997).  

 

1.1.4 Importance of the crop

 

The olive tree is the iconic tree of the Mediterranean area where, along with vines 

and  cereals,  it  helps  define  the most  striking  features  of  the  agricultural  landscape 

(Duarte  et  al.,  2008).  Apart  from  its  economic,  social  and  cultural  importance,  its 

environmental  value must  also  be  taken  into  account,  because  of  the  high  level  of 

biodiversity and low rates of soil erosion found in this agrosystem (Pajarón, 2007). 

 

Page 21: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Introduction

1.1. 4. 1 Economic importance

 

World olive growing is estimated at around 1,000 million of olive trees, occupying a 

surface  of  10 million  hectares.  98%  is  located  in  the Mediterranean  basin,  1.2%  in 

America,  0.4%  in  Asia  and  the  other  0.4%  in  Oceania.  Average  world  olive  fruit 

production  is estimated  in 16 million tons, of which 90% goes to olive oil production 

and the other 10% to table olives (Civantos, 2008). 

 

The main olive oil producing  countries  in  the world  are  Spain  (39%),  Italy  (22%), 

Greece  (16%),  Tunisia  (6%),  Turkey  (5%),  Syria  (4%), Morocco  (2%),  Portugal  (2%), 

Algeria (1%) and Jordanian (1%) (Civantos, 2008). 

 

According to the data of the “International Olive Council” (IOC), the world olive oil 

production during the 2009/2010 campaign was 3,024,000 t, and the provisional figure 

for 2011, 2,948,000 t (IOOC, 2011). 

1.1.4.2 Social importance

 

Traditional olive growing has a significant socio‐economical  role, as  it provides an 

important source of income and employment, particularly in marginal regions, strongly 

dependent  upon  agricultural  activities  (Duarte  et  al.,  2008). As  olive‐growing  areas, 

many villages are trying to offer different activities for rural tourism,  in order to earn 

money  not  only  by  selling  their  olives.  In  Spain,  different  initiatives  are  being 

encouraged,  such as  the opening of  the “Museo de  la Cultura del Olivo”  (Olive Tree 

Culture  Museum)  in  Baeza  (Jaén)  or  the  recognition  of  labels  granted  to  some 

“guarantee of origin and quality” of some varieties. The promotion of the oleo‐tourism 

allows people  to  know more  about  the  crop,  the  villages  and  their  inhabitants,  the 

properties of olive oil and its culinary uses (Anonymous, 2009a,b). 

 

Some studies have been carried out about the olive oil benefits on human health. 

This product has been not only  the basis of  the Mediterranean diet  for ages, but of 

Page 22: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Introduction

plenty more besides: it is used to make cosmetics, in religious rituals, in medicine and 

it also has an important role in mythology. Furthermore, during the last few decades it 

has been  shown  that  diet  is  the most  important  environmental  factor  affecting  the 

quality of  life,  and olive oil  is necessary  in order  to  reach  a healthy old  age  and  to 

prevent the most important causes of mortality all over the world (CIAS, 2008). 

1.1.4.3 Environmental importance

 

Olive  trees are essential  in  the Mediterranean ecosystem because  their  fruits are 

important foodstuffs for the fauna related to it. Moreover, because trees do not loose 

their  leaves, and thanks to the shelter that foliage provides, a special microclimate  is 

created within  the olive  canopy during  the winter.  This makes  it warmer  and more 

attractive than the outside (exposed to the wind and to low temperatures). Indigenous 

and wild flora, which includes around one thousand of herbaceous and woody species 

(Cirio, 1997), benefit from these special conditions as well (Saavedra, 1998). 

 

1.1.5 Olive growing in Spain

 

Spain  is  the  first  olive  oil  and  table  olive  producer  and  exporting  country  in  the 

world (Civantos, 2008), having the  longest olive grove surface (2,580,577 ha) and the 

largest number of olive trees (282,696,000) (AAO, 2011; MARM, 2011a). Because of its 

wider  territorial  spreading  and  its  economical,  social,  environmental  and  health 

importance,  the olive growing  is one of  the main  sectors of  the Spanish agricultural 

system.  Olive  trees  can  be  found  all  over  Spain,  except  in  Galicia,  Asturias  and 

Cantabria (Civantos, 2008; AAO, 2011).  

 

According to the data published by the Ministry of the Environmental and Rural and 

Marine  Environs  (Ministerio  de  Medio  Ambiente  y  Medio  Rural  y  Marino);  from 

December 2011, Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente), Spanish 

olive oil production in 2011 was estimated at 1,357,400 t and 485,300 t of table olives 

(MARM, 2011b).  

Page 23: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Introduction

During the last years, the Spanish olive grove system has undergone an updating of 

techniques which are  increasing  its productivity. In the 60’s and the 70’s, old trees or 

trees planted  in marginal areas were pulled out and replaced with other crops which 

were more  suitable  or more  profitable.  Simultaneously,  the  Spanish  administration 

established  the  “Plan  of  the  restructuring  of  productivity  and  conversion  of  olive 

groves”  (Plan de Reestructuración Productiva y de Reconversión del Olivar)  in which 

proceedings  to  improve  or  increase  the  olive  grove  productivity  figured.  As  a 

consequence, areas well adapted to this crop increased the surface dedicated to them 

and  their  production, while  the  less  adapted  ones  cut  down  on  it  (Civantos,  2008). 

There are also other  changes  concerning  this  crop,  such as  the  increase of  irrigated 

olive groves, the use of higher denseness plantation (2,000 – 3,000 trees per hectare), 

the choosing of the trees whose trunks are better adapted for mechanical harvesting 

and  the development of a nursery  industry dedicated  to obtain plants with  just one 

trunk  and  an  early  fruiting.  Furthermore,  farmers  are  nowadays  aware  of  the 

importance of using the suitable growing and oil‐making techniques that guarantee a 

better quality of the olive oil produced (Rallo, 1998). 

 1.1.6 Pests and diseases: characteristics of the most

important pests and diseases of olive groves  

From  a  phytosanitary  approach,  olive  groves  can  be  considered  as  simple 

agricultural systems. This  is due to their environmental stability, the orientation of  its 

production,  the  small number of  really harmful parasitic,  the  tolerance  to produced 

damages, and the abundance of natural enemies (Cirio, 1997). Because of these facts, 

the  number  of  chemical  treatments  remains  still  low  compared  to  other  crops 

(Alvarado et al., 2008). However, the olive tree grows closely related to several biotic 

and abiotic  factors which not only establish  the specificity of  the present organisms, 

but also determine  their population changes. A single change  in one of  them affects 

the whole  agrosystem balance  (Iannotta, 2003; Alvarado  et al., 2008).  For example, 

although more than 225 potential damage organisms have been cited since olive tree 

cultivation started (Haniotakis, 2005), the most important pests affecting this crop are 

the olive fruit fly and the olive moth. However, from the 1960’s up to nowadays, as a 

Page 24: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Introduction

consequence of  the  abuse  in  the use of pesticides  to  fight  against  these  two pests, 

another one, the black scale, has  increased  its population, causing different damage. 

Troubles brought on by other pests,  like other scales, mites, etc., have also  risen up 

due to this traditional pest management system (Alvarado et al., 2008). 

 

Losses caused by pests, diseases and weeds are estimated to reach 30% of the crop, 

of which 15% are due to the action of  insects. Amongst them, 10% are attributed to 

the main olive grove pests (Haniotakis, 2005). 

 

According  to  this  author,  four  pest  categories  have  been  established  in  the 

Mediterranean area: 

‐ Key  or  major  pests:  they  are  the  most  damage‐causing  ones.  An  annual 

monitoring  of  them  is  required.  The  olive  fruit  fly,  Bactrocera  oleae  (Rossi) 

(Diptera, Tephritidae), is the only one considered in this category. 

‐ Secondary important pests: their losses have an occasional or local importance. 

The olive moth Prays oleae  (Bernard)  (Lepidoptera, Yponomeutidae) and  the 

black scale Saissetia oleae (Olivier) (Homoptera, Coccidae) are  included  in this 

category. 

‐ Pests of  a  limited economic or  localized  importance: pests  that  change over 

time and cause locally and/or occasionally economic losses. 

‐ Pests without much economic importance: they rarely cause damage or losses. 

 

The main olive grove phytophagous and pathogens are included in Tables 1 and 2.  

 

Page 25: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Introduction

Table 1: Main olive grove phytophagous and their eating habits1,2  

Key pests and secondary important pests 

Olive fruit fly (mosca del olivo): Bactrocera oleae (Rossi)  Monophagous 

Olive moth (polilla, prays): Prays oleae (Bernard)  Olygophagous 

Black scale (cochinilla de la tizne, caparreta): Saisseta oleae (Olivier)  Polyphagous 

Pests of economically moderate importance 

Olive bark beetle (barrenillo, palomita): Phloeotribus scarabaeoides (Bernard) 

Olygophagous 

Olive bark borer (barrenillo negro): Hylesinus oleiperda (F.)  Olygophagous 

Olive pyralid,  jazmines moth, olive  leaf moth (polilla del  jazmín, glifodes): Palpita unionalis (Hübner) 

Olygophagous 

Olive pyralid moth (abichado): Euzophera pingüis (Haworth)  Olygophagous 

Olive gall mite (sarna, erinosis o acariosis del olivo): Aceria oleae (Nalepa)  Monophagous 

Secondary pests with local or temporary importance 

Apple mussel scale, oystershell scale (serpeta o coma del manzano): Lepidosaphes ulmi (L.) 

Polyphagous 

Olive parlatoria scale, (parlatoria, piojo violeta): Parlatoria oleae (Colvee)  Polyphagous 

Olive psyllid (algodón, tramilla): Euphyllura olivina (Costa)  Monophagous 

Olive weevil, oziorrinco (otiorrinco): Otiorhynchus cribricollis (Gyllenhal)  Polyphagous 

White grubs, European cockchafer (gusanos blancos):  Melolontha papposa Illiger, Ceramida cobosi (Bagena) 

Polyphagous 

Olive thrips (arañuelo): Liothrips oleae (Costa)  Monophagous 

Olive midge (mosquito de la corteza): Resseliella oleisuga (Targioni‐Tozzetti) 

Olygophagous 

Cicada (cigarra): Cicada barbara (Stal)  Polyphagous 

Leopard moth (zeuzera o taladro amarillo): Zeuzera pyrina (L.)  Polyphagous 

Birds, rodents, rabbits and hares  (Oryctolagus cuniculus (L.) and Lepus europaeus Pallas) 

Polyphagous 

1Phytophagous  have  been  arranged  in  groups,  according  to  their  economic  importance  and  their  diet  habits (monophagous, olygophagous or polyphagous). 2The Spanish name of the pests is indicated in brackets.  Sources: (Iannotta, 2003; Alvarado et al., 2008).  

Page 26: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Introduction

Table 2: Olive grove pathogenic agents and abiotic diseases. Significance of the damage caused by them1,2 

Bacteria 

Olive knot disease, tuberculosis of olive tree (tuberculosis del olivo): Pseudomonas savastanoi pv. savastanoi 

Moderate‐High 

Foliar diseases‐Fungus 

Olive leaf spot (repilo): Spilocaea oleagina Fries (= Cyclonium oleaginum Cast.)   High 

Anthracnose (antracnosis, aceituna jabonosa):  Colletotrichum gloeosporioides Penz. (= Gloeosporium olivarum Alm.) 

Moderate 

Dalmatian disease (escudete de la aceituna):  Camarosporium dalmaticum (= Sphaeropsis dalmatita Thüm.) 

Low 

Cercosporosis or leaf spot disease on olive (emplomado de la aceituna): Pseudocercospora cladosporioides (= Cercospora cladosporioides Sacc.) 

Moderate 

Coin canker (lepra): Phlyctema vagabunda  Desm.(= Gloeosporium olivae Petri)  Low 

Sooty mould, fumagina (fumagina, negrilla): Capnodium elaeophilum Prill.  Low 

Other fruit rots (otras podredumbres del fruto):  Fusarium, Alternaria, Cladiosporium… 

Low 

Other foliar fungal (otras micosis foliares): Stictis, Leveillula, Phylactina Not 

important 

Trunk decay (caries del tronco): Fonus, Phellinus, Polyporus, Stereum  Low 

Chancre (chancro)  Low 

Root fungus 

Verticillium wilt, soil borne fungus (verticilosis): Verticillum dahliae  High 

Thick root rot fungus (podredumbre de raíces gruesas):  Armillaria, Rosellinia, Omphalotus 

Low 

Thin root rot fungus (podredumbre de raicillas):  Phytophtora, Cylindrocarpon, Fusarium 

Moderate‐ Low 

Virus 

Malformation, yellowish (malformaciones, amarilleo): unidentified virus  Not important Latent infections, yellowish (infecciones latentes, amarilleo):  Nepovirus, Cucumovirus, Oleavirus 

Not important

Nematode 

Root lesions: nodes, galls (nódulos, agallas): Meloidogyne, Pratylenchus…  Not important 

Phanerogam 

Mistletoe, Jopo, Cuscuta  Not important 

Abiotic diseases 

Lack of essential nutrients : boron, iron, potassium  Moderate‐ Low 

Other damages: frost, drought, flooding…  High ‐ Low 1The table has been organised according to the different pathogen agents or the causes of abiotic diseases. Their economic  importance,  according  to  the  damage  caused,  has  also  been  pointed  out  as  high, moderate,  low  or unimportant. 2The Spanish name of the pests is indicated in brackets.  

Sources: Iannotta, 2003; Trapero and Blanco, 2008; Trapero et al., 2009 

Page 27: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Introduction

10 

In  intensive  farming  systems,  the  high‐density  plantations  and  the  continuous 

presence  of  fresh  shoots  during  the  whole  vegetative  cycle  allow  phytophagous 

species  to  have  a  constant  availability  of  food.  Apart  from  traditional  damaging 

organisms, others which had never  caused  significant damage on  the  crop  could be 

now  categorized  as  potential  pests  or  disease‐causing  agents  (Torrell  and  Celada, 

1998). 

 

11.6. 1 The olive fruit fly (Bactrocera oleae )  

Bactrocera  oleae  distribution  is  primarily 

limited  to  the  regions where  cultivated  and 

wild  olive  trees  are  found.  Today,  the  olive 

fruit  fly  is  reported  throughout  the 

Mediterranean basin, Africa and from Middle 

East to India (Guerrero, 2003; Alvarado et al., 

2008).  It  is  also  found  in  all  the  countries 

where olive crop has been  introduced during 

recent  years,  as  USA,  China,  but  it  has  not  been  observed  in  South  America  and 

Australia (Civantos, 1999; Iannotta, 2003; Rotundo and De Cristofaro, 2003; Daane and 

Johnson, 2010). 

 

It was recorded attacking olives in biblical times and has long been a major pest in 

the Mediterranean basin. Larvae are monophagous on olive  fruits  in the genus Olea, 

including O. europaea  (cultivated and wild), O. verrucosa and O. chrysophylla  (Daane 

and Johnson, 2010). However,  it has also been reared  in  laboratory on Ligustrum and 

Jasminum berries (Civantos, 1999; Alvarado et al., 2008) and on tomatoes (Navrozidis 

and Tzanakakis, 2005). 

 

As soon as adults emerge, they look for the sweetened and nitrogenous substances 

they  need  as  nutritional  requirements.  They  feed  on  a  variety  of  organic  sources 

including  insect honeydews  (for example, black  scale honeydew), plant nectar, plant 

Figure 2: Female of B. oleae (Anonymous, 2009c) 

Page 28: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Introduction

11 

pollens and fruits exudates (De Andrés, 1991), and also bird dung, bacteria and yeasts. 

Females lay their eggs in ripening but also in green fruits, in which the newly hatched 

larvae feed upon the pulp. They pupate inside the olive or exit to do it on the ground 

(Daane and Johnson, 2010). Larval development  is  largely temperature dependent.  It 

has been reported that the  lower temperature threshold  is 6ºC and the upper one  is 

35ºC, while  the  optimal  temperature  ranges  from  20º  to  25ºC. Relative  humidity  is 

only  important  if  its value  is  low and temperatures are high during a  long period (De 

Andrés, 1991; Civantos, 1999; Rotundo and De Cristofaro, 2003; Alvarado et al., 2008). 

 

The number of annual generations depends not only on the temperature, but also 

on  the  relative  humidity,  on  the microclimate within  the  olive  canopy  and  on  the 

availability and quality of olive fruits. This results  in variation  in the reported number 

of generations per season within the fly’s endemic range, which encompasses a variety 

of  climatic  regions.  Two  to  three  generations  have  been  reported  in  continental 

climate  areas,  while  three  generations  are  always  common  in  coastal  regions 

(Civantos, 1999), or even four (De Andrés, 1999; Alvarado et al., 2008). Some authors 

have also reported up to six or seven generations (De Andrés, 1991). 

 

Several  studies  have  shown  that  olive  cultivars  vary  in  their  susceptibility  to  the 

olive fruit fly. Some of the factors that possibly play a role include fruit size and weight, 

colour, fruit epicarp hardness, surface covering (mainly aliphatic waxes), phenological 

stage  of  the  crop,  and  chemical  factors  (Daane  and  Johnson,  2010).  Oil  destined 

cultivars  are  less  susceptible  to  olive  fly  attack  than  table  olive  cultivars  (Civantos, 

1999;  Rotundo  and  De  Cristofaro,  2003;  Alvarado  et  al.,  2008).  It  has  also  been 

demonstrated  that  the most  susceptible  fruits  in  a  tree  are  the  biggest  and  those 

which are in the outer part of the tree’s crown (Alvarado et al., 2008). 

 

The relative  importance of the economic damage provoked depends either on the 

olive fly population density or on the period of the year considered (De Andrés, 1991; 

Civantos, 1999; Alvarado et al., 2008; Daane and Johnson, 2010). In areas of the world 

where the olive fruit fly is established, it has been reported as responsible for losses of 

up  to  80%  of  oil  value  and  100%  of  some  table  cultivars.  It  has  been  estimated  to 

Page 29: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Introduction

12 

damage 5% of  total olive production,  resulting  in economic  losses of  approximately 

USD 800 million per year (Haniotakis, 2005; Daane and Johnson, 2010). In table olives 

damage  is  more  important  because 

oviposition stings on fruits totally reduce their 

value  (Alvarado  et  al.,  2008).  Therefore,  the 

tolerable  infestation  level  is near  zero  larvae 

per  fruit  (Daane  and  Johnson,  2010). 

Economic damage  can be  classified as direct 

and indirect: 

 

 

Direct damage: premature fruit dropping or loosing of fruit weight resulting 

from larvae feeding the pulp. The production rates can decrease between 5 

and 10 %  

Indirect  damage:  they  are  referred  to  the  lowered  quality  and  value  of 

pressed  oil  due  to  increased  acidity  as  a  result  of microorganism  growth 

inside olive tree fruits (bacteria, yeasts and mould).  

 

In  the Mediterranean area,  it seems  that none of  the olive  fruit  fly’s predators or 

parasitoids is able to totally control the pest (González‐Núñez, 2008). According to the 

earlier  surveys,  it  appeared  that  sub‐Saharan  Africa might  provide  a  rich  source  of 

natural enemies of B. oleae. The most recent surveys suggest that a smaller group best 

represents the primary parasitoids attacking olive fruit fly  in  its native range. Most of 

these wasps are synovigenic, koinobiont,  larval‐pupal or  larval‐prepupal parasitoids  in 

the Opiinae subfamily. The exception is the idiobiont larval ectoparasitoid Bracon celer 

Szépligeti. (Hymenoptera, Braconidae). Some chalcid parasitoids have also been reared 

from olive fruit fly, although many of the species are polyphagous parasitoids that may 

opportunistically  attack  the  olive  fruit  fly  (Daane  and  Johnson,  2010).  In  the 

Mediterranean  basin  the  most  common  parasitoids  found  are  the  Hymenoptera 

Eupelmus  urozonus  Dalman  (Eupelmidae),  Pnigalio  mediterraneus  (Ferriere  and 

Delucchi)  (Eulophidae),  Eurytoma  martellii  Domenichini  (Eurytomidae),  Psyttalia 

concolor  (Szèpligeti)  (Braconidae)  and  Cyrtoptyx  latipes  (Rondani)  (Pteromalidae) 

Figure  3:  Detail  of  a  B.  oleae  larva  in  an  olivefruit. Microorganism growth can be observed  inthe feeding gallery 

Page 30: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Introduction

13 

(Iannotta, 2003; Rotundo and De Cristofaro, 2003). The most commonly found are E. 

urozonus and P. mediterraneus, but they are not effective enough to control B. oleae 

populations  (Civantos,  1999).  Neonate  larvae  of  the  olive  fruit  midge,  Lasioptera 

berlesiana Paoli (Diptera, Cecydomiidae), feed on the eggs of B. oleae. The problem is 

that  females,  at  the  time  of  egg‐laying,  also  introduce  the  fungus  S.  dalmatica  (C. 

dalmaticum), which causes Dalmatian disease in olive fruits. There seems to be a large 

number of B. oleae  larvae and pupae predators  too. Predators attack B. oleae when 

third  instar  larvae  drop  to  the  ground  to  pupate  beneath  the  trees.  This  group  of 

predators  includes  ants,  Carabidae,  Staphyllinidae,  spiders  and  earwigs  (González‐

Núñez, 2008; Daane and Johnson, 2010). Some authors also take into account the role 

of insectivorous birds and birds which feed on olive fruits because they can decrease B. 

oleae  populations  of wild,  overgrown  and  ornamental  olive  trees  (González‐Núñez, 

2008). 

 

Over  the  last  four  decades  B.  oleae management  has  been  based  on  the  use  of 

different insecticides (such as organophosphates, pyrethroids and spinosad). However, 

the  fly has already evolved resistance to dimethoate  (Daane and  Johnson, 2010) and 

spinosad  (Kakani et al. 2010).  Furthermore,  the  continued use of  such products has 

been questioned  in recent years, especially by environmentalists. For example,  in the 

case  of  dimethoate,  which  is  used  to  control  both  B.  oleae  and  the  anthophagus 

generation  of  the  olive  moth,  a  strong  and  dramatic  effect  on  the  abundance  of 

different trophic groups has been reported (Santos et al., 2010). In addition, residues 

of pesticides have been detected both in olive oil and in the environment where olives 

are grown. These facts have caused concern in most olive growing countries and have 

lead  to  a  concerted  effort  to  reduce  the  amount  of  pesticides  used  in  this  crop 

(Montiel‐Bueno and Jones, 2002).   

 

Page 31: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Introduction

14 

1.1.6.2 The olive moth (Prays oleae )  

Prays  oleae  (Bernard)  (Lepidoptera: 

Yponomeutidae)  is  considered  the  second 

important  pest  in  olive  groves.  It  is  found 

throughout  the Mediterranean  basin. Although 

its main host plant  is  the olive  tree,  it can also 

feed on other Oleaceae species (Rotundo and De 

Cristofaro, 2003; Alvarado et al., 2008). 

 

It has three generations per year, synchronized with the olive tree phenology. The 

first one infests the leaves (phyllophagous), the second one the flowers (antophagous) 

and  the  third  one  the  fruits  (carpophagous).  The  most  harmful  is  the  third  one 

(Iannotta, 2003) because  feeding damage causes premature  fruit dropping. Chemical 

treatments against the first or the second generation are only justified when trees are 

young or when moth population is high and the number of flowers is low (Rotundo and 

De Cristofaro, 2003; Alvarado et al., 2008). 

 

Climatic  conditions  are  very  important  to  the  olive  moth  development  and 

determine  its  presence  in  the  different  geographical  regions  (Civantos,  1998a).  Cold 

weather during the winter (<10ºC) or hot weather (>30ºC) and a high relative humidity 

percentage  (> 70%) during  the  summer  control  the populations. A  relative humidity 

percentage  below  50% makes  survival  difficult  for  the  eggs  (Alvarado  et  al.,  2008; 

Civantos, 1998a; Rotundo and De Cristofaro, 2003). 

 

Parasitism rate is high and varies among generations, years and geographical areas. 

It  is  responsible  for  between  10  and  50%  of moth  population mortalities. Amongst 

their  parasitoids,  the  Hymenoptera  Ageniaspis  fuscicollis  var.  praynsicola  (Silvestri) 

(Encyrtidae), Chelonus eleaphilus Silvestri (Braconidae) (both of them specific to prays), 

Diadegma  armillata  (Gravenhorst)  (Ichneumonidae),  Apanteles  xanthostigmus 

(Haliday) (Braconidae), the Eulophidae Pnigalio mediterraneus (Ferriere and Delucchi) 

Figure 4: Adult of P. oleae  (Anonymous, 2009d) 

Page 32: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Introduction

15 

and  P.  pectenicornis  (L.),  and  other  Trichogrammatidae  species  stand  out.  They 

parasitize larvae, pupae or eggs (Civantos, 1998a; González‐Núñez, 2008). Among their 

predators,  the  chrysopids  Chrysoperla  carnea  (Stephens)  and  Dichochrysa  flavifrons 

(Brauer)  (Neuroptera, Chrysopidae) are very  important  (González‐Núñez, 2008). They 

feed  on  the  eggs  (BOJA,  2002;  Iannotta,  2003;  Rotundo  and  De  Cristofaro,  2003; 

Alvarado et al, 2008), although they can also feed on larvae of the phyllophagous and 

the anthophagous generations  (González‐Núñez, 2008). Also different spider species, 

especially mites which  feed on eggs  and  larvae  (Civantos, 1998a),  ants, Heteroptera 

and  Coleoptera  are  important  predators  of  the  olive moth  (González‐Núñez,  2008). 

Bacteria,  fungi, protozoa and virus can also affect  the pest, but  they are not usually 

efficient enough (Civantos, 1998a). 

 

1.1.6.3 The black scale (Saissetia oleae )

 

The  black  scale,  Saisettia  oleae  (Olivier) 

(Homoptera, Coccidae),  is spread all over the world, 

but mainly in the Mediterranean basin. It is found in 

olive groves and citrus, but also  in some other trees 

and  bushes.  It  prefers  shady  areas  and  humid 

environments  (Rotundo  and  De  Cristofaro,  2003; 

Alvarado et al., 2008). 

 

They  feed on  the  trees by piercing of host  tissues and  sucking  the  sap. Although 

direct damage  is not  really  significant,  the black  fungi developing on  the honeydew 

they deposit on trees  (sooty mould) are responsible  for reducing photosynthesis and 

can  be  referred  to  as  contamination,  often  rendering  plants  or  fruits  unmarketable 

(Iannotta, 2003; Alvarado et al., 2008). Furthermore, honeydew is one the of B. oleae 

adults’ favourite sweet foodstuff, so it can also attract them (Guerrero, 2003). 

 

Saissetia oleae holds a high number of natural enemies which parasitize different 

nymphal  stages  and  even  preovipositional  females.  They  are mainly  Hymenoptera 

Figure 5: S. oleae adult females 

Page 33: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Introduction

16 

parasitoids  of  the  genus  Metaphycus  (M.  helvolus  (Compere)  and  M.  lounsburyi 

(Howard);  Encyrtidae)  and  other  native  Aphelinidae,  such  as  Coccophagus  lycimnia 

(Walker),  C.  semicircularis  (Föster)  and  C.  scutellaris  (Dalman), which  also  parasitize 

other Coccidae species (González‐Núñez, 2008). Among predators, the most important 

are  the Hymenoptera Scutellista cyanea  (=S. caerulea)  (Mostchulsky)  (Pteromalidae), 

whose  larvae  feed  on  the  eggs  under  the  female  scale,  and  some  Coleoptera 

Coccinellidae,  such  as  Chilocorus  bipustulatus  (L.)  (Iannotta,  2003;  Rotundo  and  De 

Cristofaro, 2003; Alvarado et al., 2008), Brumus quadripustulatus (L.), Rhyzobius spp., 

Scymnus  spp.  The  Lepidoptera  Eublemma  scitula  Rambur  (Noctuidae)  and  the 

Neuroptera  Coniopteryx  spp.  (Coniopterygidae)  are  important  as  well  (González‐

Núñez, 2008). 

 

1.1.6.4 The olive leaf spot (Spilocaea oleagina )  

The  olive  leaf  spot,  caused  by  the 

fungus  Spilocaea  oleagina  Cast.,  is  the 

most  common  disease  in  Spanish  olive 

orchards  (Trapero  et  al.,  2009).  Its 

importance  is due both because of  the 

extensive  areas  where  it  can  be  found 

and because of the damage caused when 

development conditions are in its favour (rainy years, high density and poorly aerated 

plantations and olive groves irrigated or close to wet areas) (Guerrero, 2003; Pajarón, 

2007; Trapero and Blanco, 2008). Despite the  fact that the  fungus  is only pathogenic 

on olive trees, morphologically similar fungus have been described as disease‐causing 

on Ligustrum, Phillyrea and Quercus species (Trapero et al., 2009).  

 

Typical symptoms of the disease are the black circular spots on the adaxial surface 

of  the  leaves,  often  surrounded  by  a  yellowish  hallow.  Leaves  fall  prematurely  and 

death of twigs may ensue. Conidia are spread out mainly by the rain. Once they are on 

the susceptible tissues of the plant, they germinate only  if there  is water available or 

Figure 6: Olive leaf spot 

Page 34: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Introduction

17 

the  relative humidity  is higher  than 98%  and  temperature  swung by  around 0º  and 

27ºC, being  15ºC  the optimum. Consequently,  cultural practices helping  aeration of 

the trees are very  important (Trapero et al., 2009). Premature defoliation has serious 

consequences  on  the  plant  vegetative  activity  and  yield.  It  could  reduce  either  the 

differentiation rate of auxiliary buds  into flower‐bearing shoots or the productivity of 

the  trees. Sometimes,  it can also  infect  fruit peduncles and provoke  their premature 

fall, which decreases  their quality and  fatty yield. Olive oil quality  from  these  fruits, 

however,  remains  unaffected  (Guerrero,  2003;  Pajarón,  2007;  Trapero  and  Blanco, 

2008). 

 

1.2 Control of pests and diseases

 

The use of different substances with  insecticide properties dates from Roman and 

Greek  times. During  the 19th Century, artificial  fertilizers were developed. They were 

cheap, powerful and easy to transport in bulk. Similarly, it also occurred in the 1940’s 

with chemical pesticides, leading to the decade being referred to as the “Pesticide era” 

(MARM, 2006).  Indeed,  the  synthesis of  the DDT  in 1939  seemed  to have  solved all 

pest problems (Dent, 1991; Casida and Quistad, 1998).  

 

Traditional agricultural systems are based on the use of different chemical products, 

without taking  into account the possible negative  impacts caused by their widely and 

uncontrolled use and abuse. For example, environmental contamination, intoxications 

or  the appearance of  resistances  to  insecticides among  the pests have already been 

reported  in  different  crops,  including  olive  groves  (Cirio,  1997;  De  Ricke,  1998; 

Chamorro and Sánchez, 2003; Iannotta, 2003; Alvarado et al., 2008). 

 

In  contrast  to  these  chemical‐based  traditional pest management practices, once 

farmers and researchers realized  it was necessary to rationalise the use of pesticides, 

the  concept  of  “Integrated  Pest Management”  (IPM)  appeared.  Furthermore,  as  a 

reaction to agriculture growing reliance on synthetic fertilizers, the organic movement 

had already started between 1930 and 1940 (MARM, 2006). 

Page 35: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Introduction

18 

1.2.1 Integrated Pest Management

 

In 1967, the FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations) defined 

IPM  as  “the  careful  consideration  of  all  available  pest  control  techniques  and 

subsequent  integration of appropriate measures that discourage the development of 

pest  populations  and  keep  pesticides  and  other  interventions  to  levels  that  are 

economically  justified  and  reduce  or  minimize  risks  to  human  health  and  the 

environment.  IPM  emphasizes  the  growth  of  a  healthy  crop with  the  least  possible 

disruption  to  agro‐ecosystems  and  encourages  natural  pest  control  mechanisms” 

(FAO, 2011a).  

 

Later  on,  in  1976,  the  International  Organisation  for  Biological  and  Integrated 

Control  of  Noxious  Animals  and  Plants  (IOBC)  defined  Integrated  Production: 

“Integrated  Production  is  a  concept  of  sustainable  agriculture  based  on  the  use  of 

natural  resources and  regulating mechanisms  to  replace potentially polluting  inputs. 

The  agronomic  preventive  measures  and  biological/physical/chemical  methods  are 

carefully  selected and balanced  taking  into account  the protection of health of both 

farmers  and  consumers  and  of  the  environment”.  The  aim  of  the  IOBC  is  the 

promotion  of  biological  and  integrated methods  to  fight  against  pest,  diseases  and 

weeds (IOBC, 2011). 

 

Integrated Protection (IP) fits among the different Integrated Production measures. 

The aims of  IP are both to protect the environment and to be profitable for farmers, 

although  both  situations  are  not  always  compatible.  IP  is  based  on  three  practices 

(Cirio, 1997): 

 

‐ Crop  monitoring:  that  is,  a  routinely  checking  process  against  defined 

objectives  and  targets.  It  takes  place  periodically  and  evaluates  and  verifies 

standards across a range of plantation activities. It is a rigorously documented 

process that will normally result in a programme of improvements.   

Page 36: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Introduction

19 

‐ Application  of  the  Economic  Injury  Level  (EIL),  which  is  the  point  when 

economic damage that occurs  from  insect  injury equals the cost of managing 

insect populations;  it  is  the breakeven point  (Alvarado et al., 2008). Damage 

that occurs below  that point  is not worth  the  cost of preventing  it. Because 

these  insect or  injury  levels are not wanted to be reached, a point that  is set 

well below the EIL is used, usually meaning when an insecticide can be applied.  

This “take action” level is known as the Economic Threshold (ET).  

‐ Evaluation of the proper control methods both for effectiveness and risk. Good 

practices  related  to crop protection  include  those  that use  resistant cultivars 

and  varieties,  crop  sequences,  associations,  and  cultural  practices  that 

maximize biological prevention of pests and diseases; maintaining regular and 

quantitative assessment of the balance status between pests and diseases and 

beneficial  organisms  of  all  crops;  adopt  organic  control  practices where  and 

when  applicable;  applying  pest  and  disease  forecasting  techniques  where 

available;  determining  interventions  following  consideration  of  all  possible 

methods  and  their  short‐  and  long‐term  effects  on  farm  productivity  and 

environmental  implications  in  order  to  minimize  the  use  of  agrochemicals 

(FAO, 2011b).  

 

Biological  control  will  always  try  to  exploit  agrosystem  trophic  food  chains 

(Urbaneja and Jacas, 2008). Therefore, all the measures which protect auxiliars should 

be  favoured.  Special  attention  should  be  paid  to  cultural  practices  and  pesticide 

applications,  which  can  control  pests  but  also  have  a  negative  impact  on  natural 

enemies  (Jiménez  et  al.,  2002).  For  that  reason,  it  is  very  important  to  know  the 

biological and phenological cycles of auxiliary fauna, their role in pest control and the 

side effects of pesticides on them (Civantos, 1998b). Furthermore, regional regulations 

of  integrated  production  have  established  at  least  two  natural  enemies  whose 

protection and increase are important (González‐Núñez, 2008). 

 

Pesticides should only be applied as a last resort when there are no adequate non‐

chemical alternatives and their use is economically justified. They should be as specific 

as possible for the target and have the least side effects on human health, non‐target 

Page 37: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Introduction

20 

organisms and the environment. Their use should be kept at minimum  levels, e.g., by 

partial applications (Civantos, 1998b; Hassan, 1998; BOJA, 2002; Malavolta et al., 2002; 

FAO, 2011a).  

 

In  2009,  the  European  Parliament  approved  the  new  legislation  about  the 

sustainable  use  of  pesticides  and  their  trade  (Regulation  EC  1107/2009  of  the 

European Parliament  and  the Council of 21 October 2009  concerning  the placing of 

plant protection products on the market. It repeals the Council Directives 97/117/EEC 

and  91/414/EEC  and  the  Directive  2009/128/EC  of  the  European  Parliament.  It 

establishes  a  framework  for  Community  action  to  achieve  the  sustainable  use  of 

pesticides). The compromise deal on the proposed regulation will put in place a system 

where  a  positive  list  of  approved  active  substances  in  pesticides will  be  drawn  up. 

Pesticides will then be licensed at the national level based on this list. The deal allows 

exemptions for banned active ingredients to be used in pesticides for up to five years, 

if  they  are  proven  essential  for  crop  survival.  Certain  types  of  banned  active 

ingredients  (candidates  for  substitution)  have  to  be  replaced within  three  years,  if 

safer  alternatives  exist.  The  compromise  deal  on  the  framework  Directive  requires 

Member States to adopt National Action Plans with quantitative targets, measures and 

timetables.  The  deal  prohibits  pesticide  use,  or  at  least  requires  it  to  be  kept  to  a 

minimum,  in specific areas used by the general public or by vulnerable groups  (IEEP, 

2009; OJEU, 2009a,b; Palomar, 2009; Ruiz‐Torres, 2009).    

 

In  Spain,  IP  practices  are  carried  out  under  the  supervision  of  public  regulated 

organisms, the ATRIAS (“Agricultural Integrated Treatment Groups”: “Agrupaciones de 

Tratamientos  Integrados  en  Agricultura”,  in  Spanish),  since  1979.  They  control  the 

crops and decide  the proper  treatments according  to  the methodology  tuned up by 

Plant Health Services (Chamorro and Sánchez, 2003).  

 

Page 38: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Introduction

21 

There is a national logo which identifies products produced under IP techniques, as 

well  as  some  other  different  Autonomous  Communities’  logos  (BOE,  2004; MARM, 

2004a,b). 

 

1.2.2 Organic farming

 

Despite having started at the beginning of the XXth century, organic farming was not 

recognized  as  a  feasible  agricultural  method  until  the  beginning  of  the  seventies 

(MARM, 2006). 

 

There is a worldwide umbrella organization for the organic movement which unites 

more than 750 member organizations in 116 countries, the International Federation of 

Organic  Agriculture  Movement  (IFOAM).  It  actively  participates  in  international 

agricultural and environmental negotiations with the United Nations and multilateral 

institutions  to  further  the  interests of  the organic agricultural movement worldwide. 

According to IFOAM, organic agriculture can be defined as “A production system that 

sustains  the health of soils, ecosystems and people.  It relies on ecological processes, 

biodiversity and cycles adapted to local conditions, rather than the use of inputs with 

adverse  effects.  Organic  agriculture  combines  tradition,  innovation  and  science  to 

Figure 7: National and Autonomous Integrated Protection logos (BOE, 2004; MARM, 2004b) 

Page 39: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Introduction

22 

benefit shared environment and promote fair relationships and good quality of life for 

all involved” (IFOAM, 2011).  

 

Just  as  in  IPM,  plant  health  should  be  achieved  through  the  maintenance  of 

preventive measures.  For  example,  the  choice  of  appropriate  species  and  varieties 

resistant  to  pest  and  diseases,  suitable  crop  rotations,  mechanical  and  physical 

methods and the protection of natural enemies.  In case of needing a treatment to a 

crop, plant protection products may only be used if they have been authorised for its 

use in organic production (there is a restricted list of products and substances that can 

be used). All products and substances should have plant, animal, microbial or mineral 

origin, except if products are not available in sufficient quantities or if alternatives are 

not  possible.  If  they  are  not  identical  to  their  natural  form,  they  may  only  be 

authorised whether their conditions for use preclude any direct contact with the edible 

part  of  the  crop.  Each  European  Union Member  State  regulates  the  use  of  these 

products within their territory (OJEU, 2007). 

 

The council Regulation (CE) 834/2007 regulates on organic production and labelling 

of  organic  products.  It  repeals  the  previous  Regulation  (EEC)  2092/91.  In  order  to 

ensure that organic products are produced in accordance with requirements laid down 

under the Community  legal framework of organic production, activities performed by 

operators at all stages of production, preparation and distribution of organic products 

should  be  submitted  to  a  control  system  set  up  and managed  on  official  controls 

(OJEU,  2007).  In  Spain,  the MARM  has  a  specific  program whose main  aims  are  to 

promote organic farming, to  improve the trade, the consumption and the knowledge 

about organic products, as well as to get better collaboration among  institutions and 

farmers. Autonomous  Communities  are  directly  responsible  for  regulations  (MARM, 

2007; OJEU, 2007). 

 

Page 40: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Introduction

23 

There  is  a  European  Union  logo,  a  national  one  and  some  others  from  some 

Autonomous  Communities.  There  is 

also  a  logo  which  certifies  Spanish 

organic  products  for  export  (OJEU, 

2007;  Anonymous,  2008;  MARM, 

2011c). 

 

 

1.2.3 Integrated Protection in olive groves

 

Integrated  Olive  Production  in  Spain  has  specific  regulations  in  six  Autonomous 

Communities  (Andalusia,  Balearic  Islands,  Catalonia,  Extremadura,  Murcia  and 

Valencian Community). The number of hectares growing under this production system 

is 290,505 ha, which accounts  for11% of  the  total olive crop hectares  in our country 

(MARM, 2011e,f). 

 

Within the  IOBC, there  is a specific Working Group  (WG)  focus on olive crops, the 

“Integrated Protection of Olive Crops”, which was  initiated  in 1991. The main goal of 

the  group  is  to  promote  collaboration  in  multidisciplinary  research  on  the 

development, evaluation and implementation of integrated control strategies for olive 

pests and diseases. An  important priority  is the exchange of knowledge and the main 

ultimate  targets  are  to  minimize  the  impacts  of  olive  crop  protection  on  the 

environment,  to  increase  sustainability and also  to  support  the production of higher 

quality  products  (IOBC,  2011).  IOBC  has  also  published  specific  guidelines  for 

Figure 8: Spanish, Autonomous Communities and European Union logos. Certification for European organic products (ECO CERT, SHC) (Anonymous 2008, MARM, 2011c) 

Page 41: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Introduction

24 

integration production of olives. The purpose of these guidelines is to define the basic 

requirements of  integrated production  in olives  in such a generalised way that these 

rules can be applied in all geographical regions (Malavolta et al., 2002). 

 

Table 3  summarizes  some of  the  specific  integrated production practices of olive 

groves.  

 

Table 3: Integrated pest management in olive crops 

Sources:  (Cirio, 1997; Civantos, 1998b; Civantos, 1999; BOJA, 2002; Chamorro and Sánchez, 2003;  Iannotta, 2003; Rotundo and De Cristofaro, 2003; Romero et al., 2006; Moretti et al., 2007; Pajarón, 2007; Alvarado et al., 2008; González‐Núñez, 2008; Trapero and Blanco, 2008; IAEA, 2009; Trapero et al., 2009; Bento et al., 2010; Delrio, 2010). 

 

Crop monitoring 

As olive grove areas tend to be big, in order to simplify pest and diseases monitoring they 

are divided into homogeneous smaller areas. Control plots, as more representative of the 

whole area as possible, are  then  the monitoring units. Different  traps are placed  in  the 

control plot  and  vegetative parts of  the  trees or  fruits, depending on  the phenological 

stage and the pest or the disease evaluated, are periodically sampled  

Economic threshold levels 

Tolerable thresholds are somewhat debatable because several factors influence them (the 

region,  the  variety,  the  destination  of  the  harvest,  etc.).  That  is  the  reason  why  the 

specific pest or disease, their secondary effects and the particular conditions of each farm 

should  be  taken  into  consideration  when  evaluating.  Data  from  similar  areas  can  be 

extrapolated 

Page 42: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Introduction

25 

Table 3: Integrated pest management in olive crops (continuation) 

Sources:  (Cirio, 1997; Civantos, 1998b; Civantos, 1999; BOJA, 2002; Chamorro and Sánchez, 2003;  Iannotta, 2003; Rotundo and De Cristofaro, 2003; Romero et al., 2006; Moretti et al., 2007; Pajarón, 2007; Alvarado et al., 2008; González‐Núñez, 2008; Trapero and Blanco, 2008; IAEA, 2009; Trapero et al., 2009; Bento et al., 2010; Delrio, 2010). 

 

 

 

 

Control methods 

Agricultural practice  Pest or disease controlled 

New plantations 

Selecting best varieties for local growing conditions 

Tuberculosis,  verticillium wilt,  olive  leaf  spot, anthracnose,  black  scale,  olive  fruit  fly  and olive moth 

Verifying that both the soil and the new plants are pathogen‐free 

Verticillium wilt 

Planting trees in a density  that provides a good aeration 

Olive leaf spot, anthracnose 

Cultural techniques 

Avoiding nitrogen over‐fertilisation  Verticillium wilt, black scale, olive leaf spot 

Limiting heavy tillage practices Fruit  fly  and  olive  moth  pupae  could  be destroyed  by  tillage;  however,  limiting  tillage practices increases populations of beneficials. 

Herbicide applications Olive  fly populations  increase while beneficial populations decrease 

Maintaining permanent soil covering It  avoids  nitrogen  run  off  and  increases biodiversity 

Limiting  water  inputs  in  irrigated plantations 

Verticillium  wilt,  root  fungus,  white  grubs, black scale, olive leaf spot 

Olive pruning 

Achieving a good aeration Black  scale,  bark  beetles,  Euzophera  pingüis, tuberculosis, fungal diseases 

Disinfecting  pruning  tools  and  ensuring that there are not damage 

Olive knot disease 

Removing  the  pruned  branches  and destroyed them 

Zeuzera  pyrina  and  Cossus  cossus  larvae  and Phloeotribus scarabaeoides adults 

Pruning during the dormant season  Different pests 

Harvesting 

Early harvest  B. oleae 

Do not mixing fruits collected from olive trees with those lying on the ground 

B. oleae 

Page 43: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Introduction

26 

Table 3: Integrated pest management in olive crops (continuation) 

Sources:  (Cirio, 1997; Civantos, 1998b; Civantos, 1999; BOJA, 2002; Chamorro and Sánchez, 2003;  Iannotta, 2003; Rotundo and De Cristofaro, 2003; Romero et al., 2006; Moretti et al., 2007; Pajarón, 2007; Alvarado et al., 2008; González‐Núñez, 2008; Trapero and Blanco, 2008; IAEA, 2009; Trapero et al., 2009; Bento et al., 2010; Delrio, 2010). 

 

Control methods 

Agricultural practice  Pest or disease controlled 

Biological control 

Releases  of  the  Hymenoptera  Psyttalia  concolor, Fopius arisanus, P. lounsburyi, Eupelmus urozonus 

B. oleae 

Releases of  the parasitoids Methaphycus  swirskii, Diversinervus elegans, M. barletti, M. helvolus, M. lounsburyi and  the predators Rhyzobius  forestieri, Brumus quadripustulatus 

S. oleae 

Releases of the fungus Bauveria bassiana Balsamo and Metarhizium anisopliae Metchnikoff 

B. oleae 

Releases of different nematode species  Z. pyrina 

Applications  of  the  fungus  Talaromyces  flavus Klöcker 

Verticillium wilt 

Inoculative releases of the fungus Fomes spp. and Agrobacterium tumefaciens 

Vegetable parasites 

Releases of the parasitoid Trichogramma spp., the predator  Chrysoperla  carnea  and  the  parasporal crystals of the bacterium Bacillus thuringiensis var. kurstaki 

P. oleae 

Releases  of  the    parasporal  crystals  of  the bacterium Bacillus thuringiensis var. kurstaki 

Palpita unionalis 

Management  of  the  agroecosystem  to maximize the effect of native or introduced biological control agents  (conservative  or  natural  control):  sowing plants that attract natural enemies, offering honey or other sugar sources… 

Different olive pests 

Biotechnical methods 

Mass trapping (traps baited with pheromones)    Z. pyrina, C. cossus 

Mass trapping (traps baited with food lures); “Attract and  kill”  (integrating  the  sexual  pheromone  and ammonium  bicarbonate  as  lures),  sexual  confusion and  releases  of  sterile  males  (Sterile  Insect Technique) 

B. oleae 

Page 44: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Introduction

27 

Fruit flies, such as B. oleae, are not attractive targets for classical biological control. 

This  is partly because of several features  in their  life histories which make conditions 

very difficult for parasitoids. Adults of many fruit fly species disperse widely when they 

emerge and  leave  their parasitoids behind. This also happens when  fruits disappear 

from crops and fruit flies disperse widely to other areas. Some examples of failures and 

successes  in efforts  to establish parasitoids  in countries have been demonstrated by 

many  years of extensive biological  control programs  conducted  in  the Pacific  region 

and other countries outside it (Peters, 1996).  

 

Conservative  biological  control  programs  are  effective  against  some  olive  grove 

pests. For example, a study carried out by Boccaccio and Petacchi (2009) showed that 

landscape structure and natural or semi‐natural woodland play a role  in enhancing B. 

oleae parasitoid activity. Some other experiments have studied the effect of different 

attractive  sources  (sugars,  yeasts,  etc.)  on  the  abundance  of  olive  pests  predatory 

arthropods and the possible enhancement of their activity (Bento et al., 2004), or the 

effect of the establishment of vegetation patches which produce flowers (Jorge et al., 

2005). 

 

Pesticide  applications  in olive  crops  are  sometimes necessary  against B. oleae, P. 

oleae, olive leaf spot and anthracnose, less frequently with S. oleae and rarely with the 

rest of  the pests  (Iannotta, 2003). The most used products  in  these agrosystems are 

syntheticc  insecticides,  like  organophosphates  and  pyrethroids  against  pests,  and 

copper‐based  compounds  against  diseases  (MARM,  2011c).  However,  it  should  be 

pointed out that their use is lower compared to other crop systems (Cirio, 1997).  

 

Spanish regulation has established the predator C. carnea as one of the two natural 

enemies whose protection and increase is important in olive groves. The other natural 

enemy should be chosen among  the most  important natural enemies  in each  region 

(González‐Núñez, 2008). 

 

Page 45: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Introduction

28 

1.2.4 Organic olive farming

 

Organic olive groves occupy a surface of 126,328.26 ha (4.9% of the total), chiefly in 

Cordoba  (Andalusia), where  a  53.30%  of  organic  crop  is  located  (according  to  the 

MARM, in 2010 there were 1,650,866 ha of organic farming in Spain) (MARM, 2011d). 

 

Agricultural practices  to  fight against olive pests and diseases are similar  to  those 

previously described for IP systems. However, in organic olive systems there is a lack of 

a wide range of effective products to control some of them, as it occurs with B. oleae. 

In this case, the  interest on using repellent and antiovipositional products, as well as 

products able to kill both their larvae and eggs, has increased in the last years (Caleca 

and Rizzo, 2006; Caleca et al., 2008).  

1.3 Side-effects of pesticides on non-target organisms

 

The effects of chemical pesticides on predators and parasites are much less known 

than  on  herbivorous.  However,  literature  on  natural  enemy/pesticide  research  has 

increased at an exponential rate since the late 1950s. 

 

It  is  necessary  to  test  the  possible  negative  effects  of  pesticides  on  non‐target 

arthropods,  not  only  for  regulatory  requirements  before  a  product  is  able  to  be 

registered,  but  also  for  knowing whether  a  plant  protection  product  is  suitable  for 

using in IPM programs. In Europe, according to the Council Regulation (EC 1107/2009), 

the objective of protecting human and animal health and the environment should take 

priority  over  the  objective  of  improving  plant  production.  Therefore,  it  should  be 

demonstrated, before plant protection products are placed on  the market,  that  they 

present a  clear benefit  for plant production and do not have  any harmful effect on 

human  or  animal  health,  including  that  of  vulnerable  groups,  or  any  unacceptable 

effects on the environment. Regarding the effects on the environment, the  following 

requirements have to be considered: the  fate and distribution of the products  in the 

Page 46: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Introduction

29 

environment,  their  impact on non‐target species,  including  the ongoing behaviour of 

those species, and their impact on biodiversity and the ecosystem (OJEU, 2009a). With 

the aim of developing and validating test methods to assess the side‐effects of plant 

protection  products  to  non‐target  arthropods,  the  IOBC,  the  BART  (Beneficial 

Arthropod  Testing  Group)  and  the  EPPO  (European  and  Mediterranean  Plant 

Protection Organisation) in collaboration with the Council of Europe), decided in 1994 

to  set  up  a  Joint  Initiative  (JI)  (Barret  et  al.,  1994).  JI  activities  started  in  1995  and 

different reports and conferences resulted  in the publication of a guidance document 

for regulatory testing and interpretation of semi‐field and field studies with non‐target 

arthropods.  They  describe  test  systems,  treatments,  validity  criteria  of  the  studies, 

information  on  test  organisms,  test  procedures,  test  conditions,  biological 

observations,  data  analyses  and  reporting  for  selected  terrestrial  non‐target 

arthropods (Candolfi et al., 2000). 

 

In 1974, the working group of the OILB/SROP, “Pesticides and Beneficial Organisms” 

was  founded.  Their  main  objective  was  to  coordinate  the  developing  of  standard 

methodologies to evaluate side‐effects on the most important natural enemies and to 

choose selective pesticides to be used in IPM programs (Hassan, 1998). Pesticides are 

selected according to a sequential process which assumes that harmless pesticides  in 

laboratory  tests will be  also harmless  in  semi‐field  and  field,  and  they do not need 

additional studies. Since 1980, standard guidelines to test side‐effects of pesticides on 

natural enemies; rearing methods  for beneficial arthropods; comparison of results of 

laboratory, semi‐field, field experiments, and results of the  joint programs to test the 

side‐effects of pesticides on beneficial organisms have been published (IOBC, 2011).  

 

The measurement of  the acute  toxicity of pesticides  to beneficial arthropods has 

traditionally  relied  on  the  determination  of  an  acute  median  lethal  dose  or 

concentration. However, these tests can only be a partial measure of their deleterious 

effects. In addition to direct mortality induced by pesticides, their sublethal effects on 

arthropod  physiology  and  behaviour must  be  considered  for  a  complete  analysis  of 

their impact (Desneux et al., 2007). In extended laboratory and semi‐field experiments, 

treated vegetal material is used. In the case of extended laboratory assays, plants are 

Page 47: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Introduction

30 

treated and carried to the laboratory, where experiments are performed. When fresh 

residues  of  the  pesticides  caused  negative  effects,  possible  effects  due  to  the 

persistence  of  the  products  on  the  plants  are  also  evaluated.  Treated  plants  are 

maintained  in  greenhouses  or  outdoors  up  to  the  desired‐age  residue  is  available. 

Then, they are carried to the  laboratory to continue the experiment. Semi‐field tests 

are  carried out with  fresh  applied products or  residues on  the plants, under  similar 

field  conditions,  i.e.  in  greenhouses. Whether  field  studies  are  necessary,  they  are 

designed  taking  into  account  the  habitat  of  the  natural  enemy  and  the  good 

agricultural  practices  procedure,  which  involves  respecting  both  the  number  of 

applications of a product and the minimum time period between treatments.  

 

1.4 Natural enemies used in the experiments 

1.4.1 Psyttalia concolor

 

Psyttalia  (Opius)  concolor  (Szèpligeti) 

(Hymenoptera,  Braconidae)  is  a  koinobiont 

parasitoid of  second‐ and  third‐instar  larvae of 

tephritids.  Its  host  records  are  available  for 

about  24  species.  Originally  described  from 

material  reared  from  olive  fruit  fly  (B.  oleae) 

infested  olives  in  Tunisia  (Szèpligueti,  1911),  it 

has  also  been  reared  in  Kenya  from  olive  fly 

collected  from  Olea  europaea  var.  cuspidata  and  from  medfly  (Ceratitis  capitata 

(Wiedemann); Diptera, Tephritidae)  in arabica coffee also  in Kenya and  in argan trees 

(Sapotaceae) in Morocco (Kimani‐Njogu et al,. 2001; Anonymous, 2011). 

 

It belongs to the P. concolor species complex, which also includes P. humilis and P. 

perproximus (which have been treated as synonyms of one another), amongst others 

(Kimani‐Njogu  et  al.,  2001;  Rugman‐Jones  et  al.,  2009).  These  species  have  been 

Figure 9: P. concolor female 

Page 48: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Introduction

31 

distinguished by subtle differences  in the  length of the ovipositor and the size of the 

eye (Billah et al., 2008). 

 

The adult body colour varies between  light brown and yellowish, and measures  in 

the  region  of  3.5  cm.  Antennae  are  darker  than  the  body.  The  female  is  able  to 

parasitize different host’s  larval  instars although  it prefers the third one, when  larvae 

are  close  to  pupation  and  are  located  nearer  the  surface  of  the  fruits  (Arambourg, 

1986; Jiménez et al., 2002; Canale and Loni, 2006; Sime et al., 2006). The relative short 

ovipositor of  females makes  them unable  to  reach  larvae  that have burrowed deep 

into the olive, as commonly happens with second instars, which feed near the pit (Sime 

et al., 2006). Under  laboratory conditions, the relative failure of P. concolor to  locate 

the  second  larval  stage  it  is  likely  to be  related  to  the  fewer vibrations produced by 

second  instar  hosts  during  feeding  and/or  movement  (Canale  and  Loni,  2006). 

Sometimes  there  is  superparasitism  and more  than  one  egg  is  laid  inside  the  same 

larva  (normally  by  different  females).  It  is  quite  likely  that  the  female  paralyses  its 

hosts  to  oviposit  successfully,  but  by  definition  this  paralysis must  disappear  fairly 

rapidly  in  order  to  allow  the  host  to  continue  to  fend  for  it  and  pupate.  Parasitoid 

larvae have four instars (Cals‐Usciati, 1972) during which they consume the host up to 

its own pupation. The development of the parasitoid occurs in the range between 15ºC 

and 30ºC. Males’ development  is  shorter  compared  to  females’  (Loni, 1997). Under 

laboratory  conditions  (25 ± 2ºC and 75 ± 5%HR), male developmental  time  is 17‐18 

days and  female’s  is 21‐22 days.  In  the  field,  they overwinter as adults or  immature 

stages  inside  the  pupae  of  B.  oleae  found  in  soil  of  olive  groves.  Their  survival  is 

conditioned  on  winter  temperatures,  which  can  reduce  populations  or  even make 

them disappear (Jiménez et al., 2002; Liaropoulos et al., 2005).  

 

Members of P. concolor complex have been extensively used  in both classical and 

augmentative  biological  control  programs  directed  against  tephritid  pests.  In  fact, 

shortly after being described  in Tunisia,  it was  introduced to olive‐growing regions of 

Italy  (1914 and 1917‐1918) and France  (1919 and 1931)  (Rugman‐Jones et al., 2009) 

for controlling both B. oleae and C. capitata. In 1912 it was introduced in Hawaii from 

South  Africa  with  the  aim  of  controlling  C.  capitata  (Daane  and  Johnson,  2010). 

Page 49: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Introduction

32 

However, despite  the high percentage of parasitation  reached at  the beginning,  this 

species  was  finally  replaced  by  Diachasmimorpha  tryoni  Cameron  (Hymenoptera, 

Braconidae) (Peters, 1996). P. concolor was the only olive fruit fly parasitoid found  in 

Morocco  and  the  Canary  Island.  However,  few  olive  fruit  flies  were  collected  and 

parasitism rates were  limited to 14.6 and 2.3% respectively. Similarly,  less than 7% of 

the parasitism was recorded in the Republic of South Africa. On the contrary, it was the 

dominant  parasitoid  in  Namibia  (18  to  35%  parasitism  rates)  (Daane  and  Johnson, 

2010).  Parasitism  rates  of  P.  concolor  between  22.4%  and  23.4%  have  also  been 

detected in Spain in organic orchards in the Balearic Islands (Miranda et al., 2008). 

 

After the development of its efficient mass‐rearing method using medfly in artificial 

diet  in  the 1950s, most European programs  for olive  fruit  fly  focused on P. concolor 

(Jiménez  et  al.,  1990;  Daane  and  Johnson,  2010;  Anonymous,  2011).  It  has  been 

routinely used in the Mediterranean Region (Spain, France, Italy, Greece, Portugal and 

former Yugoslavia)  (EPPO, 2011a)  for augmentative releases against B. oleae (Kimani‐

Njogu et al., 2001;  Jiménez et al., 2002; Rugman‐Jones et al., 2009). To date,  it has 

been  the  only  imported  species  widely  released  and  established  in  olive‐growing 

regions (Daane and Johnson, 2010).  

 

Over the years, different releases of the parasitoid have been made in olive groves 

in order to evaluate the parasitism rates, their adaptation to the environment and the 

survival capacity either of the released individuals or their progeny. Most experiments 

have shown that releases should be made when fruit fly population  levels are  low, at 

the beginning of the summer, to control the first fruit fly generations. Otherwise, when 

B. oleae populations are high  the parasitoid  is not able  to maintain  them under  the 

economic threshold levels (Jiménez et al., 1990; Civantos, 1999): 

 

‐  In  Italy,  it  is  recommended  to  release  twice  a  year:  one  inoculative  release  in 

spring, to control the first generation of the pest (which  is  inside the olive fruits from 

last  year or  as pupae  in  the  soil),  and  a  second  inundative one  to  control  summer‐

autumn  generations  (Delrio,  1995;  Rotundo  and  De  Cristofaro,  2003).  P.  concolor 

releases  are  only  recommended when  olive  grove  yield  is  high  and  as  a  part  of  an 

Page 50: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Introduction

33 

integrated pest management program, being combined with other methods (Delrio et 

al., 2005). In Sardinia, parasitism rates between 60% and 100% were reached even if a 

low amount of parasitoids  released. However,  if climatic conditions are not suitable, 

there  is not parasitism despite  releasing  a high  amount of  individuals  (Delrio  et al., 

2005). 

‐In  Spain,  Jiménez  et  al.  (1990)  carried  out  some  experiments  in  Jaén,  where 

parasitoids were  released  inundatively  in  order  to  test whether  they were  able  to 

hibernate  there  or  not.  They  demonstrated  that  progeny  of  P.  concolor  could  be 

obtained  from parasitized B. oleae  the  year after  releases were done, however,  the 

number of parasitoids collected was  low compared to the number of them released. 

Other experiments carried out between 1997 and 1999 evaluated the parasitic activity 

of P. concolor  in some different regions, demonstrating the efficacy of the parasitoid 

when is released during the summer (Jiménez et al., 2002). 

‐In Corfu, Greece, P. concolor and P. concolor var. siculus Mon. were released during 

spring to determine whether they could be used to control olive fly infestations at that 

period. At an initial density of 300‐400 parasites per tree, the mean parasitism rates of 

3rd  stage  larvae  ranged  from  30%  to  50%  in  the  first  week  following  the  release, 

indicating that P. concolor could work well in the spring in tall trees with large numbers 

of ripe and heavily infested fruits (Kapatos et al., 1977).  

‐In California, where olive  fruit  fly arrived  in 1998 and  it  is considered an  invasive 

pest  (Yokoyama  et  al.,  2008),  a  classical  biological  control  program was  initiated  in 

2002 (Sime et al., 2006). Results from several experiments suggest that high summer 

temperatures limit olive fly abundance in California’s Central Valley (Wang et al., 2009) 

and  it  seems  that  nowadays  biological  control  is  effective  enough  to  control  pest 

populations (Yokoyama et al., 2008).  

 

Parasitism  rate  differences  among  experiments  can  be  due  to  the  low  quality  of 

laboratory mass‐rearing  parasitoids,  climatic  conditions  and  the  abundance  of  fruit 

flies at the beginning of the summer or the olive grove yield (Delrio et al., 1995). Adult 

foodstuff availability and  the possibility  that parasitoids attack other non‐target  fruit 

flies  could  also  cause  those  different  results  (Yokoyama  et  al.,  2008).  Furthermore, 

mass‐reared parasitoid’s flight ability has been demonstrated to be lower than that of 

Page 51: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Introduction

34 

wild parasitoids. This can be caused either by the mass‐rearing technique employed or 

by  the  genetic  population  composition  (Delrio  et  al.,  1995).  Because mass‐rearing 

conditions can have an  influence on host  localization and parasitic capacity of  some 

braconids used in biological control programmes, it could be interesting to periodically 

renew laboratory populations with wild individuals (Loni and Canale, 2005/2006; Estes 

et al.,  2012). Psyttalia  species  are  known  to have  specific host  fruit  and/or host  fly 

preferences and despite the fact that they can successfully produce viable offspring in 

the  laboratory,  it  is  not  known whether  this  populations/species  interbreed  in  the 

field. When releasing  these species, potential effects of  interbreeding must be  taken 

into  account,  especially  in  environments  where  other  closed  related  species  are 

presented  or  in  situations where multiple  introductions  are  intended.  (Billah  et  al., 

2008). 

 

In Spain,  the company Econex marketed P. concolor up  to 2006  (De Liñán, 2007). 

They  recommended  releases of 100  to 500 adults per olive  tree,  choosing  the most 

appropriate time depending on the state of development of the pest: in spring, against 

the first generation; from the end of June up to the end of August, against the summer 

generations; and during September and October against the overwintering generation, 

which will become the fruit fly adults of the next spring.   

Page 52: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Introduction

35 

1.4.2 Chilocorus nigritus

 

Amongst predaceous  ladybeetles  (Coleoptera, Coccinellidae), species of  the genus 

Chilocorus  (65  known  species)  are  important  scale‐predators,  capable  of  removing 

heavy  infestations and  thereby  increasing  crop yields  (Hattingh and Samways, 1994; 

Omkar and Pervez, 2003).  

 

In olive groves, one of the most common species within the Coccinellid community 

is  C.  bipustulatus  (Santos  et  al.,  2010),  which  is  indigenous  to  the Mediterranean 

region  (Smith,  1915).  It  is  a  polyphagous  predator  of  scale  insects,  such  as  the 

California  red  scale  (Aonidiella  aurantii  (Maskell)  (Homoptera,  Diaspididae),  the 

Egyptian  black  scale  (Florida  red  scale),  Chrysophalmus  aonidium  L.  (Homoptera, 

Diaspididae),  the  Florida  wax  scale,  Ceroplastes  floridensis  Comstock  (Homoptera, 

Coccidae), and the black scale, S. oleae (Nadel and Biron, 1964). However, due to the 

difficulties  to  have  enough  individuals  to  carry  on  laboratory  experiments,  the 

coccinellid C.nigritus F., which is sold by different European companies, has been used 

as representative species of it in this thesis. 

 

C.  nigritus  is  native  to  the  Indian 

subcontinent  (Samways  and  Tate,  1984; 

1986; Hattingh and Samways, 1994; Omkar 

and  Pervez,  2003)  and  South‐east  Asia 

(Ponsonby and Copland, 1998; 2000). After 

its  establishment  in  South  Africa  it  soon 

spread  naturally  or  was  artificially 

introduced  in  other  regions.  Evidence 

suggests  that once established  in an area, 

the  beetle  becomes  a  permanent  member  of  the  local  fauna.  Amongst  other 

Chilocorus  species,  it  is maybe  one  of  the most  tolerant  to  extreme  temperatures, 

although  their  theoretical  lower  thermal development  threshold  is 16.6ºC  (Samways 

and Tate, 1984; Ponsoby and Copland, 1998; Omkar and Pervez, 2003). This adaptive 

Figure 10: C. nigritus adults 

Page 53: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Introduction

36 

strategy  has  probably  helped  it  in  its  establishment  in  the  tropical  and  sub‐tropical 

regions.  It prefers hot and humid summers and cold dry winters  (Omkar and Pervez, 

2003), although is well adapted to the drier savannah areas too (Greathead and Pope, 

1977). It has not yet established  in high altitudes (Samways and Tate, 1986). Because 

of  its  tolerance  to  a wide  range  of  temperature  and  humidity,  it  is  suggested  that 

perhaps  the  reasons  for  the  failure  to  the  species  in apparently  favourable  climates 

may  be  due  to  other  factors.  For  example,  prey  suitability  and/or  the  presence  of 

natural enemies or pathogens to which the species has no resistance  (Ponsonby and 

Copland, 1998), although it seems to be rarely attacked by natural enemies (Samways 

and Tate, 1986; Ponsonby, 2009). It is an active predator of many insect species, such 

as  different  aphid  species  or  the  spiralling  whitefly  Aleurodicus  disperses  Russel 

(Hemiptera, Aleyrodidae). However, it prefers scales, especially Diaspididae, such as A. 

aurantii  Maskell,  Asterolecanium  miliaris  Boisduval  or  Aspidiotus  nerii  Bouché 

(Greathead  and  Pope,  1977;  Samways,  1984;  Samways  and  Tate,  1984;  1986; 

Ponsonby and Copland, 2000; Omkar and Pervez, 2003), when they are on citrus, sugar 

cane, coconut and other tropical and subtropical crops (Ponsonby and Copland, 1996). 

It feed on all sessile stages of the scales and it is the most important predator of gravid 

adult  females  (Samways,  1984;  Samways  and  Tate,  1986).  It  is  more  efficient  in 

removing medium and medium‐high densities of scale  (15.8‐23.5 scales/cm2) than at 

very high ones (60 scales/cm2) (Omkar and Pervez, 2003). 

 

Adults  are  easily  recognizable  due  to  their  almost 

semi‐spherical  shape, with  sizes  ranging  from  3  to  5.5 

mm.  Their  elytra  are  shiny  black  with  sparse  simple 

punctures.  They  have  dull  orange  areas  between  the 

eyes  and  on  the  antero‐lateral  tips  of  the  pronotum. 

Females  lay  bright  yellow  spindle‐shaped  eggs 

individually on the substrata, to which they are attached 

by one of  their ends  (in  the  shields of death  scales, on 

the silk of spider webs or any other substrata composed 

of  loose  fibres,  and  on  scale‐infested  leaves).  Early  first  instars  hatch  out  and  they 

usually moult  thrice  to  undergo  four  larval  instars.  Greyish  yellow  larvae  have  the 

Figure 11: C. nigritus larva 

Page 54: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Introduction

37 

dorsal surface covered with spiny hairs. They also have characteristic dark patches on 

the  second,  the  third  and  from  the  seventh  to  the  ninth  segments, which  impart  a 

banded appearance. Mature larvae congregate inside the concavity of crumpled leaves 

to pupate (Samways, 1984; Omkar and Pervez, 2003). First instars chewed through the 

newly formed scale cover and sucked out the body  juices,  leaving the cuticle behind. 

The other three  instars completely removed the scale cover and sucked out the body 

contents,  leaving  the  cuticle behind or partially eaten  (insects  are  rarely  completely 

eaten).  Piercings  or  puncturings  on  the  scales  lead  to  their  rapid  dehydration 

(Ponsonby  and  Copland,  2000;  Omkar  and  Pervez,  2003).  Larvae  and  adults  are 

positively phototactic and negatively geotactic. They use the prominent features of the 

plant, such as  leaf veins and margins,  to guide  their searching behaviour. Since prey 

species  shows  similar  photo‐  and  geotaxis  and  feed  largely  from  the  veins,  such 

behaviour tends to concentrate predators at sites of high prey density (Ponsonby and 

Copland, 1995). Temperature varies developmental  times,  the pre‐oviposition period 

and  the  oviposition  rate  (Samways  and  Tate,  1984;  Ponsonby  and  Copland,  1998; 

Omakar and Pervez, 2003). At 26ºC, mean development period days are 6.6 ± 0.6 for 

the eggs, 7.5 ± 0.8  for the  first  instar, 5.2 ± 0.6  for the second one, 5.4 ± 2.5  for the 

third one, 9.9 ± 1.6 for the forth one and 6.1 ± 0.2 for the pupa. This means 34.0 ± 3.7 

days  from  egg  to  adult  (Ponsonby  and  Copland,  1996).  The  influence  of  biotic  and 

abiotic  factors of prey development can reduce predator  fitness,  i.e.,  their  immature 

development and adult reproduction. Immature stages are always more affected than 

adults (Hattingh and Samways, 1994). The reproductive activity of the females can also 

be inhibited, delaying oviposition for several days (Omkar and Pervez, 2003).  

 

It  has  been  successfully  utilized  as  a  natural  enemy  in many  biological  control 

programs,  and  classically  introduced  in  scale  prevalent  regions  time  and  again 

(Samways, 1984; Omkar and Pervez, 2003; Ponsonby, 2009). Success of C. nigritus and 

other  coccidophagous  beetles has been  attributed  to  their high  searching  efficiency 

and  quick  response  to  the  changes  in  prey  density  (Omkar  and  Pervez,  2003). 

According  to  the  data  available  on  the  EPPO  website,  both  C.  nigritus  and  C. 

bipustulatus are commercially used as biological control agents  (EPPO, 2011b). There 

have been many experiences in releasing C. nigritus over the years: 

Page 55: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Introduction

38 

 

‐ In the EPPO countries, data of first use of C. nigritus  is 1985 and  it  is currently 

used  in  Belgium,  Denmark,  France,  Germany,  the  Netherlands  and  United 

Kingdom.  It  is used  indoors, mainly against Diaspididae and Asterolecaniidae, 

but it has not been successfully established in this area (EPPO, 2011b).  

‐ In South Africa and Swaziland, it has been reared in several insectaries primarily 

against California red scale, (Samways and Tate, 1984), which became resistant 

to  organophosphate  insecticides  (Samways,  1984).  The  predator  has  been 

found  to  be  the  most  effective  natural  enemy,  along  with  Aphytis  spp. 

(Hymenoptera, Aphelinidae), against A. aurantii (Uygun and Elekçioglu, 1998). 

‐ In  the  coconuts  industries  of  the  Seychelles  and Mauritius  it  has  been  used 

against A. aurantii and other scales on various plants, including citrus. 

‐ In  India,  it  has  been  released  to  control  Coccus  viridis  Green  (Homoptera, 

Coccidae) on coffee (Samways, 1984). 

‐ In  Pakistan,  against  the  diaspidids  Aspidiotus  destructor  Signoret  (coconut 

scale),  Aspidiotus  orientalis  Newstead,  Pinnaspis  strachani  Cooley  and 

Quadraspidiotus perniciosus Comstock (Samways, 1984). 

‐ In the New Hebrides, against the coconut scale (Samways, 1984).  

‐ In  UK  glasshouses  it  has  been  considered  as  a  potential  natural  enemy  of 

different scales (Ponsonby and Copland, 1996). 

 

Chilocorus  nigritus  (F.) mass  rearing  can  be  done  using  several  diaspids  and/or 

certain  artificial  diets  (Omkar  and  Pervez,  2003).  Nutritional  requirements  of 

coccinellids, similarly to other predatory groups, are very specific. Thus, artificial diets 

that support normal rates of coccinellid egg production are not commercially available. 

Honeybee  products  or  brood  have  been  used  for  semi‐artificial  diets  (Obrycki  and 

Kring, 1998). However, artificial diets are still inferior to natural prey and not adequate 

as the sole food source for rearing consecutive generations. They are  just valuable as 

substitute  food  in  the  insectary  during  shortages  of  natural  prey  (Hattingh  and 

Samways,  1993). Cannibalism  by  larvae  and  adults  is  another  persistent  problem  in 

mass rearing of many coccinellid species (Obrycki and Kring, 1998).  

 

Page 56: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Introduction

39 

According to some authors, the  introduction of predator eggs  in the scale‐infested 

areas is not advisable, since most of the hatched larvae starve when scale population is 

composed mostly of adult females (Omkar and Pervez, 2003). Therefore, adult releases 

are  better,  followed  by  older  larvae  (Hattingh  and  Samways,  1991).  However, 

successful  experiences  in  South Africa  to  control A.  aurantii were  done  distributing 

predator  eggs  in  polyester  fibre  pads  (Samways  and  Tate,  1984; Obrycki  and  Kring, 

1998).  It  enabled  far  more  material  to  be  introduced  into  the  field,  encouraged 

establishment of the species throughout larvae developing in situ (Samways and Tate, 

1986),  and  it  also  partially  overcome  the  problem  of  dispersal  away  from  specific 

release sites (Samways, 1984). 

 

Coccinellidae  activity  in  suppressing pest populations  is  significant. However,  it  is 

poorly  documented  in  many  pest  management  programs  that  expect  preserving 

natural  enemies.  They  are often  less  susceptible  than  their prey  to  treatments, but 

they  are  highly  affected  by  several  insecticides.  Toxicities  vary  widely  among  and 

within classes of insecticides and coccinellid species. Coccinellids efficacy in natural or 

managed  systems  is  difficult  to  determine  given  their  mobility  and  typically 

polyphagous  nature. Adults may  disperse  from  treated  areas  in  response  to  severe 

prey reductions or because of insecticide repellence (Obrycki and Kring, 1998).   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 57: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Introduction

40 

 

Page 58: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Objectives

41 

Chapter 2

OBJECTIVES

 

Chemical  control  is  still  the  most  common  strategy  applied  against  B.  oleae. 

However,  there  is  a  shortage  of  a  wide  range  of  effective  products  to  control  it, 

especially in organic olive systems.  

 

The objective of chapter number four of this thesis is to study the ecotoxicology of 

kaolin and two copper‐based products (Bordeaux mixture and copper oxychloride) on 

the  two natural enemies P. concolor and C. nigritus. The use of kaolin and copper  is 

allowed  both  in  integrated  management  systems  in  organic  farming.  They  act  as 

deterrents  of  oviposition  (kaolin)  or  bactericidal  (coppers),  rather  than  having 

insecticidal activity. Hence, seven different experiments both at  laboratory and semi‐

field  level using different  routes of uptake have been designed  to be able  to better 

understand their activity. Several studies have demonstrated some negative effects of 

kaolin  on  auxiliary  fauna  at  field  level, which  cannot  be  explained  through  classical 

laboratory  assays.  Therefore,  specific  experiments  to  study  kaolin  effects  on  the 

behaviour of  insects, rather than the direct effects of the product on them, have also 

been designed.  

 

In  the  fifth  chapter  of  this  thesis,  the  potential  of  three  different  insect  growth 

regulators for controlling B. oleae is studied. The ecdysone agonists, methoxyfenozide, 

tebufenozide and RH‐5849 have been chosen. Furthermore, the ecotoxicology of the 

three products on P. concolor females is also considered. For both insects, the pest and 

the  beneficial,  not  only  of  biological  assays  are  performed,  but  also molecular  and 

docking experiments.  

 

 

 

Page 59: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Objectives

42 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

  

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 60: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

General material and methods

43 

Chapter 3

GENERAL MATERIAL AND METHODS

 

In the current chapter, general material and methods of the experiments on side‐

effects and efficacy carried out in this study are explained. The following items can be 

found: 

 

‐ Environmental  conditions  of  the  different  insect  rearing  and  laboratory 

experiments. 

‐ Insect rearing. 

‐ Common characteristics of the experiments. 

‐ Parameters evaluated. 

‐ Statistical analysis. 

 

3.1 Environmental conditions of insect rearing and laboratory experiments  

Both  insect  rearing  and  laboratory experiments, unless otherwise  specified, were 

performed  in a controlled environmental cabinet (4.25 x 2 x 2.5 m3)  in the  laboratory 

of  “Protección  Vegetal”  (Polytechnic  University  of  Madrid)  with  the  following 

conditions: 

 

‐ Temperature: 25 ± 2º C 

‐ Relative humidity: 75 ± 5 % 

‐ Photoperiod: 16 : 8 (L : D) 

 

In order to keep the adequate temperature, there  is an air‐conditioner‐heat pump 

(Interclisa®, CUCVO26M3 + CXE 26M3), regulated by a thermostat (Sunvic®). 

 

Relative  humidity  percentage  is  controlled  with  a  humidistat  connected  to  a 

humidifier (Defensor®, model 505). 

Page 61: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

General material and methods

44 

To control either temperature or humidity regulation systems, there are a thermo‐

hygrograph (model Salmoiraghi® 1750) and a digital thermo‐hygrometer with memory 

for maximum and minimum absolute values. 

 

Photoperiod  is achieved with  two  strip  lighting  (Sylvanya   Gro‐Lux®) placed above 

each  shelf,  which  give  a  luminance  in  the  region  of  2.500  lux  at  20  cm  distance. 

Switching on and off of lights is controlled with a switch clock (Orbis®). 

3.2 Insect rearing

 

3.2.1 Psyttalia concolor

 

The  parasitoid  P.  concolor  is  reared  in  the  laboratory  on  the  alternative  host  C. 

capitata  (medfly)  following  the  methodology  proposed  by  González‐Núñez  (1998), 

which is slightly modified from the one described by Jacas and Viñuela (1994). Neither 

C. capitata nor P. concolor have ever been exposed to  insecticides and both rearings 

have been renewed from time to time with field individuals. 

 

Psyttalia concolor population in our laboratory comes from the original one that the 

“Instituto Nacional de Investigaciones Agrarias” had in “El Encín”, a researching centre 

which was located en Alcalá de Henares, Madrid. 

 

Page 62: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

General material and methods

45 

3.2.1.1 Mass rearing of Ceratitis capitata

 

3.2.1.1.1 Adults’ cage

 

Medflies  are  reared  in  methacrylate 

cages (40 x 30 x 30 cm) with around 3,000 

flies per cage. The front side of the cages is 

covered  with  mesh,  which  is  used  for 

females  to  oviposite.  Mesh  also  allows 

aeration inside cages. Eggs are laid through 

the mesh after a pre‐oviposition period of 

4‐5  days  and  they  fall  into  a  plastic  tray 

containing water, from which they are collected daily by filtering. 

 

Cages have two round holes (8 cm diameter) on the upper side covered with mesh. 

The  diet,  a  mixture  of  hydrolyzed  protein  and  sugar  (1:4;  MP  Biomedicals  Inc: 

Azucarera Ebro S.A.),  is offered  through  the holes. Water  is  supplied ad  libitum  in a 

plastic pot with a piece of Spontex® wiper, placed inside the cage.    

 

Adults are usually used for obtaining eggs during a week, although they can survive 

longer. 

 

3.2.1.1.2 Eggs handling

 

Eggs (less than 1 day old) are collected daily from the plastic trays (39.5 x 30.5 x 4.5 

cm) with water  in which they have been conserved since they were  laid. A thin mesh 

(for example, tights) fixed to a funnel  is used to filter the eggs. About 2,000 eggs are 

placed  on  each  larval  diet  tray  (25  x  15  x  4  cm;  3  eggs/g  diet).  They  should  be 

previously mixed with a small amount of water to be able to scatter them evenly. 

 

Figure 12: Cage of C. capitata adults’ rearing 

Page 63: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

General material and methods

46 

3.2.1.1.3 Larvae rearing

 

Larvae are reared in plastic trays containing a specific diet consisted of: 

 

Wheat bran (Harinas Polo S.A.)            400 g 

Sugar (Azucarera Ebro S.A.)                  112 g 

Brewer’s yeast (Vigor®, Santiveri S.A.)            58 g 

Methylparaben (Nipagin®, Central Ibérica de Drogas S.A.)      4.5 g 

Propylparaben (Nipasol®, Central Ibérica de Drogas S.A.)      4.5 g 

Benzoic acid (Panreac ®, Montplet & Esteban S.A.)           4 g 

Water                  900 ml 

 

All  ingredients, except water and benzoic acid, are mixed  in a  two‐liter  container 

with  a mechanical mixer  (Turbula®, WAB)  during  an  hour  to  ensure  a  homogenous 

mixture.   

 

Water is heated up and when it boils, benzoic acid is added and dissolved with the 

help of a magnetic mixer. Then,  they cool down up  to 40ºC and  they are mixed  in a 

tray with the rest of the ingredients, using a spatula. Diet is then distributed into two 

plastic  trays  (25  x  15  x  4  cm;  750  g  diet/tray).  It  is  squashed  and  covered  with 

aluminium foil. It can be conserved in the fridge up to two weeks, being careful to let it 

get warmer up to room temperature before placing eggs on it. 

 

Trays with the diet are placed inside a methacrylate cage. Eggs hatch two days after 

placing  them on  the diet. 8‐9 days  later,  third  instar  larvae  (already  fully developed) 

search for a dry place to pupate. Thus,  larvae  jump out from the diet and pupate on 

the floor of the cages. Once pupated, pupae are collected and stored  in small plastic 

cages (12 cm diameter, 5 cm high). 

 

Some days before adult emergence, new adult cages are built up. Pupae are placed 

inside them and mass‐rearing continues. 

Page 64: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

General material and methods

47 

3.2.1.2 Mass-rearing of Psyttalia concolor

 

Psyttalia concolor adults are kept in methacrylate cages (40 x 30 x 30 cm) containing 

around 500 wasps per cage. Lids of the 

cages consist of a mesh which provides 

both  ventilation  and  the  physical 

support  for  the  parasitization  process. 

Water  is  supplied ad  libitum  in  a  glass 

pot  with  a  piece  of  Spontex®  cloth 

protruding out of  it. Food, consisted of 

a milled mixture of brewer’s yeast and 

icing  sugar  (1:4),  is  also  provided  ad 

libitum  in  a  plastic  stopper.  Cages  are 

renewed weekly. 

 

3.2.1.2.1 Parasitization

 

About  500  fully  grown  larvae  of  C.  capitata  are  offered  to  P.  concolor  adults  by 

sandwiching  them between  two pieces of mesh hold  together with a wooden  frame 

(14  cm  diameter).  Frame  is  placed  on  the  roof  of  the  parasitoid  rearing  cage  and 

females sting medfly  larvae  through  the mesh. A bag with  sand  is put on  top of  the 

frame  to prevent  larvae  from  jumping  (otherwise  females are not able  to parasitize 

them). After  one  hour  of  exposure,  larvae  are  transferred  to  a  plastic  cage  (12  cm 

diameter, 5 cm high).  

 

Adult flies emerge from the non parasitized pupae after 7‐8 days. Parasitoid males 

do  it  after  17‐18  days  approximately  and  females  after  21‐22  days,  at  25±2  ºC. 

Parasitoid adults are collected and  transferred  to  the  rearing cages  for  renewing  the 

population or are used in the experiments.  

Figure 13: P. concolor adults’ cage

Page 65: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

General material and methods

48 

3.2.2 Chilocorus nigritus

 

The availability of C. nigritus adults and 

larvae was  limited. Only a  few companies 

in  Europe  sell  them.  Adults  used  in  the 

current  experiments  were  normally 

supplied  by  the  company  Entocare 

Biological  Crop  Protection  (Wageningen, 

The  Netherlands). When  it  was  possible, 

adults were  reared  in  the  laboratory, but 

their  number  was  usually  too  low  to 

perform assays.  

 

A  mass  rearing  of  the  predator  was  tried  to  be  established  in  the  laboratory. 

Hattingh  and  Samways  (1993)  screened  promising  diets  for  C.  nigritus  based  on 

different artificial diets  for other entomophagous  insects. Two suitable diets, one  for 

adults and one for  larvae, were obtained. However, they were still  inferior to natural 

prey  and  not  adequate  as  the  sole  food  source  for  rearing  consecutive  generations 

(Ponsoby,  2009). Other  coccinellid mass  rearing  experiences had  also demonstrated 

that  predators  acquired  significantly  higher  survival  and  faster  development  when 

feeding  on  live  prey,  as  it  occurred with Menochilus  sexmaculatus  (F.)  (Coleoptera, 

Coccinellidae) when compared the parameters above after feeding on Myzus persicae 

(Sulz.)  (Homoptera, Aphidae) or  artificial diets  (Khan  and Khan,  2002).  Females  also 

showed  more  preference  for  laying  eggs  on  scale‐infested  butternuts  than  on  an 

artificial substrate (Murali‐Baskaran and Suresh, 2007).  

 

In order  to have an available  source of  live prey  for C. nigritus, a mass‐rearing of 

scales was established  in  the  laboratory.  In absence of  living prey, C. nigritus adults 

were  fed  with  eggs  of  Ephestia  kuehniella  Zeller  (Lepidoptera,  Pyralidae).  Distilled 

water was  also  provided  ad  libitum  in  glass  vials  similar  to  those  described  for  P. 

concolor. 

Figure 14: Temptative C. nigritus rearing established inthe laboratory 

Page 66: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

General material and methods

49 

3.2.2.1 Mass-rearing of scales

 

The literature on host relations of C. nigritus is extremely ambiguous and appears to 

suggest  the presence of different ecotypes and/or biotypes. For example,  first  instar 

larvae of South Africa origin were only capable of feeding on first instar A. nerii, while 

larvae of a  similar  stage  from Pakistan were able  to  feed on  first and  second  instar 

Aspidiotus cyanophylli Signoret (Homoptera, Diaspididae). However, prey species may 

not  be  as  important  as  prey  population  structure.  Indeed,  highest  levels  of  beetle 

reproduction occur when there are high densities of overlapping generations of scale 

that include all stages of development (Ponsoby, 2009). 

 

Best  survival  rates  and  adult 

fecundity  appeared  to  be  from  beetles 

cultured on biparental A. nerii reared on 

potato  tubers  (Solanum  tuberosum  L.). 

Butternuts  (Cucurbita  moschata  Duch. 

ex Lam.) have also demonstrated to be a 

good  alternative  (Samways  and  Tate, 

1986;  Hattingh  and  Samways,  1993; 

Ponsoby,  2009).  Thus,  both  butternuts 

and  potatoes  were  used  in  A.  nerii 

rearing. 

 

Butternuts  are more  convenient  to  handle  and  provide  a  large  surface  area  on 

which beetles  can  feed.  In  contrast, potatoes  are used principally as mother  stocks. 

They are able  to support heavier scale  infestations  than butternuts and crawlers can 

also readily leave potatoes to move onto new material rather than settling on an open 

area,  as  they  are  inclined  to  do  on  butternuts.  Scale‐infested  vegetal  should  be 

removed  from  the  culture  from  time  to  time  because  fungal  contamination  of  the 

butternuts occurred. 

 

Figure 15: A. nerii rearing. Infested and uninfested butternuts and potatoes are placed on wire baskets 

Page 67: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

General material and methods

50 

Both  fresh  butternuts  and  potatoes  were  bought  in  the  supermarket,  because 

picking them direct from the field was not available. They were carefully washed  in a 

0.025% solution of sodium hypochlorite and dried before offering to scales. 

 

Rearing  of  scales  was  started  with  A.  nerii‐infested  butternuts  from  a  public 

insectary  in  Silla,  Valencia  (Spain).  It  was  carried  out  slightly  modifying  the 

methodologies  proposed  by  Samways  and  Tate  (1986)  and  the  public  insectary 

mentioned above. 

 

The culture of the scales was maintained  in plastic cages (500 x 400 x 250 mm)  in 

the  previously  described  climatic  chamber.  Vegetal  material  was  placed  on  wire 

baskets to improve aeration and avoid fungal contamination. Cages had two holes on 

both sides and one on the front part (30 x 10 cm) covered with mesh to allow aeration 

and  to  prevent  crawlers  from  escaping.  Cages were  painted  black  colour.  Because 

crawlers  are  attracted  upwards  to  the  light  (Samways  and  Tate,  1986),  they were 

supposed  to walk up  to  the  front part of  the  cages,  so  it would be easier  to  collect 

them. This mass‐rearing procedure was followed in the insectary of Silla, where scales 

were  reared  in  big  dark  chambers  with  a  light  point  in  the middle.  However,  the 

methodology  did  not work  in  the  laboratory  and  infestation  of  new  butternuts  by 

crawlers was decided to be by contact. Thus, uninfested potatoes and butternuts were 

placed among the infested ones. Within the hours, crawlers infested the new material. 

This made  it easier to get homogeneously  infested vegetal material because crawlers 

did not need  to walk  long distances  to  find non  infested  surfaces.  There was not  a 

strict routine to this procedure.  

 

When  scales  on  butternuts  had  developed  up  to  a  level  in which  they  formed  a 

white layer on the surface of the vegetable, they were then ready to be transferred to 

beetle  cages  or  used  in  the  experiments.  However,  despite  the  efforts  to  rear  the 

scales, their development was not fast enough, as it could take several months to have 

butternuts with an appropriate scale‐infestation level. Infested material could only be 

used in the dual choice and no‐choice experiments (explained later in Chapter 4). 

Page 68: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

General material and methods

51 

3.2.3 Bactrocera oleae

 

Mass‐rearing of B. oleae on an artificial diet has difficulties and the procedure still 

needs different improvements. Issues include: the desing of the cages and oviposition 

substrated,  the cost and quality of artificial diets,  the maintenance of endosymbiotic 

microbiota, the control of pathogenic microbes, the collection of pupae and the fitness 

of adults (Estes et al., 2012). 

 

Although we attempted to rear B. oleae in our laboratory with individuals sent from 

the  FAO/IAEA  (International  Atomic  Energy  Agency)  Agriculture  and  Biotechnology 

Laboratory in Seibersdorf (Austria), different problems forced us to use wild olive fruit 

flies for the experiments 

We were able to obtain eggs using a paraffined gauze 

as  artificial  substrate,  but  fungal  contamination  on  the 

artificial diets prevented the larvae from developing. This 

fungal  contamination  affected  either  some  of  the 

ingredients used in the diet or the laboratory installations, 

and it was not possible to decontaminate none of them. 

 

Bactrocera  oleae  adults  were 

finally  obtained  from  infested 

olive  fruits  collected  from 

different  olive  orchards  in  Spain: 

Villarejo de Salvanés in Madrid (cv. 

Manzanilla  and  Cornicabra);  Jaén 

and  Alcalá  la  Real  in  Jaén  (cv. 

Picual);  Alía  and  Guadalupe  in 

Cáceres  (cv.  Verdial,  Manzanilla 

cacereña  and  Cornicabra). 

Infested  fruits were  taken  to  the 

Figure 17: Methacrylate cages where third‐instar larvae of B. oleae were collected when they jumped from the olive fruits 

Figure 16: Fungal contamination of B. oleae artificial diet

Page 69: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

General material and methods

52 

laboratory  and  placed  on  plastic  grilles  situated  on  the  top  of methacrylate  cages. 

When larvae were close to pupate, they jumped out from the fruits into the cages and 

pupae  were  collected.  Adults  emerged  from  these  pupae  were  used  in  the 

experiments.  They  were  fed  with  a  mixture  of  icing  sugar:  hydrolyzed  protein 

(Azucarera Ebro S.A.: MP Biomedicals Inc; 4:1). Distilled water was provided ad libitum 

as previously described. 

3.3 Common characteristics of the experiments

 

Unless otherwise specified,  in  the case of P. concolor  ten  individuals per  replicate 

were used to perform the different experiments. Eight or nine adults per replicate  in 

the case of C. nigritus were used, depending on  their availability. Five  replicates per 

treatments were always used if possible. 

 

Unfed, mated females, less than 48‐h old of P. concolor, were always used. Females 

were used instead of males because they live longer. Furthermore, females, which only 

need mating once, are the ones which control pest populations (Ragusa, 1974). Newly 

emerged individuals were used because they use to be the most sensitive to pesticides 

(Croft,  1990).  They were  not  fed  because  it  has  been  demonstrated  that  pesticide 

sensitivity of some insect is modified when they are fed (Viñuela and Arroyo, 1983).  

 

In  the  case  of  C.  nigritus,  adults  (unknown  age  or  sex) were  always  used  in  the 

experiments. Experiments with larvae were not performed because it was not possible 

to achieve a homogeneous‐age population of larvae. 

 

In the case of B. oleae, ten less than 48‐h old adults were used. 

 

Page 70: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

General material and methods

53 

Unless otherwise specified, individuals were placed in ventilated round plastic cages 

(12  cm  in  diameter  by  5  cm, with  a  5.5  cm‐diameter  ventilation  hole  covered with 

mesh on the top). Distilled water was provided ad  libitum  in small glass vials (30 x 35 

mm) covered with Parafilm® and a piece of Spontex® wiper  leaking out of  it. No water 

was offered to C. nigritus. Diet was supplied in small plastic stoppers (24 x 6 mm) (diets 

for each  insect were the same as the diets described for their mass rearing: brewer’s 

yeast and  icing sugar (1:4) for P. concolor, E. khueniella eggs for C. nigritus and sugar 

and hydrolysed protein (4:1) for B. oleae).  

 

Both the glass vials and the plastic stoppers were fixed to the floor with Plasticine®. 

Water and diet were renewed when necessary. 

 

Figure 18: Round plastic cages used in the experiments 

Page 71: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

General material and methods

54 

3.4 Parameters evaluated

 

3.4.1 Mortality

 

Mortality was always scored at 24, 48 and 72 hours. Depending on the test, a longer 

period  could  also  be  evaluated. Normally,  72h  after  the  treatments,  survivors were 

moved  to non‐treated cages  to study  the effects of  the products on  reproduction or 

life span.  

 

3.4.2 Life span

 

Life  span was measured as  the average of days  that each  insect  survived  in each 

replicate after the treatments. It was evaluated daily (or twice a week when more than 

two months  had  been  lasted  since  the  experiment  started)  using  similar  cages  and 

conditions than the ones described above.  

 

3.4.3 Effects on reproductive parameters

 

Reproductive  parameters  in  the  case  of  parasitoids 

are also known as “beneficial capacity”.  It  is measured 

as  the  percentage  of  attacked  hosts  (percentage  of 

puparia without medfly emergence) and the percentage 

of  progeny  size  (percentage  of  parasitoids  emerged 

from  parasitized  puparia).  To  evaluate  these  two 

parameters  on  P.  concolor,  72h  after  the  treatments 

five  females  per  replicate,  when  possible,  were 

transferred from the plastic cages described above to a 

parasitization cage.  

 

Figure 19: Cages used to evaluate beneficial capacity of P. concolor 

Page 72: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

General material and methods

55 

Parasitization  cages  consist  on  untreated  round  cages  similar  to  those  described 

above but with a hole  (5.5 cm‐diameter) covered with mesh on the bottom, through 

which females parasitized C. capitata  larvae. Distilled water and diet are provided ad 

libitum  as  described  above. When  possible,  five  replicates  per  treatment were  also 

performed to evaluate beneficial capacity. 

 

During  the  following  five  days,  30  fully‐grown  C.  capitata  larvae  are  offered  to 

females in each cage replicate. The larvae of the medfly are previously collected from 

their  diet  and  placed  in water  before  offering 

them to female wasps to avoid pupation. Larvae 

are  immobilized by sandwiching them between 

the  mesh  of  the  cage’s  floor  and  a  piece  of 

Parafilm® placed on  the bottom of a glass pot, 

all held together with a rubber band. After one 

hour  of  exposure,  C.  capitata  larvae  are 

transferred  to  Petri  dishes  to  allow  them 

pupate  (effects  of  the  products  on  beneficial 

capacity  can  approximately  be  evaluated  one 

month after parasitization). 

 

Data from the first day of parasitization are rejected because previous experiments 

had  shown  that  females needed one day before getting used  to parasitizing  in  their 

new cages. 

 

Effects on reproductive parameters were only possible to be measured  in the case 

of P. concolor.  In  the case of C. nigritus,  the difficulty of determining  the number of 

eggs  laid by  females on  the butternut  surface,  together with  the difficulty of  sexing 

individuals  to make  pairs, made  it  not  possible  to  determine  fecundity  and  fertility 

rates during the experiments using butternuts as oviposition substrata. Surgical gauzes 

were provided as artificial substrata, as it was demonstrated that it was highly suitable 

as  substrate  for  oviposition  and  thus  for  augmentative  releases  in  glasshouses 

environments  (Ponsoby,  2009).  Synthetic  cotton  was  also  provided  as  oviposition 

Figure 20: C. capitata larvae transferred into Petri dishes after 1hour of exposure to P. 

concolor females 

Page 73: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

General material and methods

56 

substrata, but a  low amount of eggs were  laid on  them and  the  larvae hatched died 

always before pupating. Furthermore, C. nigritus preferably needs prey to reproduce 

and our scale mass‐rearing was not big enough to continuously provide A. nerii. 

 

These parameters were not evaluated in the case of B. oleae either because we did 

not have enough non damaged olive fruits to offer to females to oviposit. 

 

3.5 Statistical analysis

 

The data were subjected to a one‐way analysis of variance (ANOVA). Fisher’s  least 

significant difference (LSD) test was used to compare the responses to the insecticides. 

All statistical analyses were performed using Statgraphics® version 5.1  (STSC 1987).  If 

necessary,  the data were  transformed using arcsin (x/100)  for percentages and  log 

(x+1)  otherwise.  The  untransformed  data  (mean  values  and  standard  errors  (S.E.)) 

were shown  in the tables.  If any of the assumptions of the analysis of variance were 

violated after appropriate transformations, the non‐parametric Kruskal‐Wallis test was 

applied. When  P  <  0.05,  the  idea  that  the  differences  are  all  a  coincidence  can  be 

rejected. This doesn´t mean that every group differs from every other group, only that 

at least one group differs from one of the others. In this case, the Dunn’s post‐test was 

applied. This test compares the difference  in the sum of ranks between two columns 

with the expected average difference (based on the number of groups and their size). 

Median values are considered significantly different if the 95% confidence intervals of 

the medians did not overlap. 

 

The mean values of each parameter  studied were  corrected using  the Schneider‐

Orelli formula [M (%) = [(Mtreated ‐ Mcontrol)/ (100 ‐ Mcontrol)] x 100] for mortality or the 

Abbot formula [P (%) = [1‐ (Ptreated/ Pcontrol)] x 100] for reproductive parameters and life 

span. These corrected values were used  to rank  the products according  to  the  IOBC. 

Pesticides were  classified  into  the  following  four  toxicity  categories:  for  laboratory 

experiments  the categories are:   1, harmless  (<30%); 2,  slightly harmful  (30‐79%); 3, 

moderately harmful  (80‐99%); 4, harmful  (>99%). For extended  laboratory and semi‐

Page 74: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

General material and methods

57 

field  tests  the  categories  are:  1,  harmless  (<25%);  2,  slightly  harmful  (25‐50%);  3, 

moderately harmful (51‐75%); 4, toxic (>75%) (Hassan 1998).  

 

In the dual choice and no‐choice assays different statistical analyses were done.  

 

For  P.  concolor,  significant  differences  between  treatment means were  detected 

using the two sample t‐tests. If any of the assumptions of the analysis are violated, the 

non‐parametric Mann‐Whitney U test is applied.  

 

For C. nigritus, data were analysed by multifactorial ANOVA because more than one 

factor was taken into account (A. nerii infestation and treatment). 

 

Different models were used to fit survival of C. nigritus with regard to treatments in 

the  two  experiments  performed with  kaolin  and  coppers.  Survivorship  curves  are  a 

graophical  expression  of  the  probability  of  surviving  to  age  t  as  a  function  of  t 

(Southwood,  1976).  Survivorship  data  can  be  effectively  summarized  and  compared 

using the shape and the scale parameters of the Weibull frequency distribution (Pinder 

et al., 1978). TableCurve 2D  (Jandel Scientific, 1994) was used  to models  fitting and 

parameter estimation.  

 

F (t) = 1 –exp [‐(t/b)c] 

t,c,b > 0 

 

in which  b  and  c  are  respectively  the  scale  and  shape  of  the Weibull  frequency 

distribution. The c parameter controls the rate of change of the age‐specific mortality 

rate and, therefore, the general form of the survivroship curve (Southwood, 1976).This 

function shows four basic types of curve (Slobodkin, 1962; Southwood, 1976); in type I 

mortality acts most heavily on the old individuals, in type II a constant number die per 

unit of time; in type III the mortality rate is constant and in type IV mortality acts most 

heavily on  the  young  stages.  In  the Weibull  frequency distribution, high  values of  c 

determine  a  type  I  curve, while  low  values  determine  type  IV  values  (Pinder  et  al., 

1978). 

Page 75: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

General material and methods

58 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 76: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

59 

Chapter 4

LETHAL AND SUBLETHAL EFFECTS OF KAOLIN PARTICLE FILMS AND COPPER-BASED COMPOUNDS ON THE NATURAL ENEMIES PSYTTALIA CONCOLOR AND CHILOCORUS NIGRITUS1  

4.1 Introduction and objectives

 

As previously mentioned in the introduction, B. oleae has been proved to be able to 

develop resistance to some of the products commonly applied against it. Therefore, a 

suitable  pest management  program  should  include  different  control measures  that 

prevent resistance development. In this context, kaolin particle films and copper‐based 

compounds might be considered as an alternative. Furthermore, both products could 

be also applied in organic olive groves. 

 

Up  to  nowadays,  side‐effects  of  kaolin  and  copper‐based  products  on  natural 

enemies found in olive orchards have been mainly tested at field level. Most of these 

studies  showed  results  concerning  the  presence/absence  or mortality  of  the  non‐

target organisms after the application of the products. However, much  less  is known 

about which the causes of those results are. Whether a minor number of  insects are 

due to a direct mortality of them after the treatments or due to other sublethal effects 

is what the current study will try to evaluate. 

 

1 BENGOCHEA P, HERNANDO S, SAELICES R, ADÁN A, BUDIA F, GONZÁLEZ‐NÚÑEZ M, VIÑUELA E, MEDINA P, 2010. Side effects of kaolin on natural enemies found on olive crops. IOBC/wprs Bull 55:61‐67. BENGOCHEA P, SAELICES R, AMOR A, ADÁN A, BUDIA F, MEDINA P, Effects of kaolin particle  film and copper‐based compounds on the endoparasitoid Psyttalia concolor  (Szépligetti) and the predator Chrysoperla carnea  (Stephens)  in olives. Sent to be published BENGOCHEA P, AMOR F, SAELICES R, HERNANDO S, BUDIA F, ADÁN A, MEDINA P, The lethal and sublethal effects of kaolin particle films and two copper‐based products on six natural enemies: laboratory assays. Sent to be published 

Page 77: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

60 

Hence,  the  aim  of  the  following  experiments  will  be  to  better  understand  the 

possible  sublethal  effects  of  these  products  on  the  two  natural  enemies  chosen,  P. 

concolor  and  C.  nigritus.  The  ecotoxicology  of  the  products  on  P.  concolor  female 

adults has been carried out throughout different laboratory, extended laboratory and 

semi‐field  experiments.  In  contrast,  in  the  case  of  the  predator,  and  due  to  the 

difficulty  of  having  enough  C.  nigritus  adults  available,  only  a  residual  contact 

experiment  and  an  extended  laboratory  assay  have  been  carried  out. When  it was 

possible,  additional  experiments  to  test  behavioural  changes  when  insects  are  in 

contact with kaolin have also been performed. 

4.2 Material and methods

 

All  the experiments were  carried out with P.  concolor adult  females or pupae, C. 

capitata  larvae  and  C.  nigritus  adults  obtained  as  it  was  specified  in  chapter  3: 

“General  material  and  methods”.  Unless  otherwise  specified,  environmental 

conditions were the same as mentioned in that chapter.  

  

Diet and distilled water were supplied ad  libitum as  it was described  in chapter 3, 

although  in  the  laboratory  test  in  which  insects  were  exposed  to  a  treated  inert 

surface, glass vials were a  little bit smaller (15 x 22 mm) because the bigger ones did 

not fit inside the cages. 

 

4.2.1 Chemicals

 

Active  ingredients  tested,  their  trade  names  and  their  formulations  are  listed  in 

Table  4.  A  systemic  insecticide,  dimethoate,  was  used  as  a  commercial  standard 

because it is the most commonly applied insecticide in Spanish olive groves (Alvarado 

et  al.,  2008),  even  in  integrated  production  systems  (Civantos,  1999).  It  is  utilized 

against  the main olive pests  in bait  treatments either  in  terrestrial applications or  in 

aerial  treatments, being  the  last ones more  specific  against  the olive  fruit  fly  (Ruiz‐

Page 78: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

61 

Torres  and  Montiel‐Bueno,  2007).  Solutions  of  product  were  prepared  freshly  in 

distilled  water  prior  to  the  assays,  based  on  their  respective  maximum  field 

recommended  concentrations  (MFRC)  in  accordance  with  the  Spanish  registration, 

with a delivery rate of 1000 liter water ha‐1.  

 

In  the  laboratory  assays  in which products were  applied on  an  inert  surface,  the 

amount  of  insecticide  applied  per  hectare  was  corrected  by  using  the  following 

formula: PIEC = (dose rate x fd)/100, where PIEC in the Predicted Initial Environmental 

Concentration (formulated product in µg/cm2); dose rate (formulated product in g/ha); 

and  fd  is  the  correction  factor  representing  deposits  under  field  conditions  (0.4  for 

foliage dwelling predators), according to Barret et al. (1994) (see Table 4). 

 

Table 4: Chemicals evaluated in the experiments 

1Formulated product (concentration) 2Used only in some laboratory tests, in which an inert surface is treated 

 

Active ingredient (a.i.) 

Trade name %a.i; form 

Conc1 PIEC2 

(µg/cm2) Trade Company 

Kaolin Surround 

WP® 95 WP  5,000 g/hl  200 

BASF Española S.L., Barcelona (Spain) 

Bordeaux mixture 

Poltiglia 20 WP® 

20 WP  1,000 g/hl  40 Manica SPA,     Trento (Italy) 

Copper oxychloride 

ZZ‐Cuprocol®  70 SC  250 cc/hl  10 Syngenta Agro S.A., Madrid (Spain) 

Dimethoate Danadim Progress® 

40 EC  150 cc/hl  6 Cheminova Agro 

S.A. Madrid (Spain) 

Figure 21: Chemicals used in the experiments 

Page 79: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

62 

4.2.1.1 Kaolin

 

Kaolin is a white, non‐abrasive, fine‐grained aluminosilicate [Al4Si4O10(OH)8] mineral 

clay. Kaolin‐based particle film was originally employed in fruit production because of 

its  agronomical  benefits.  It  reduces  heat  stress  by  reflecting  sunlight with  its  bright 

colour. It does not affect plant photosynthesis or productivity due to the porous nature 

of the film (Glenn et al., 1999; Glenn and Puterka, 2005). Indeed, crop yield and flower 

production can be increased by decreasing transpiration (Sisterson et al., 2003). It has 

also been hypothesized to control fungal and bacterial plant pathogens by preventing 

disease  inoculum or water from directly contacting the  leaf surface too (Glenn et al., 

1999).  

 

When sprayed on crops, researchers observed that this protective barrier creates a 

hostile environment for  insects (Bürgel et al., 2005), making the host plant visually or 

tactually  unrecognizable  for  pests  (Glenn  et  al.,  1999;  Showler,  2003;  Saour  and 

Makee, 2004). Furthermore, it obstructs insect movements and feeding when particles 

attach to the insect’s body (Showler, 2003; Daniel et al., 2005). Additionally, it prevents 

egg‐laying  (Bürgel  et  al.,  2005)  and  it  also 

impedes  insect’s  ability  to  grasp  the  plant 

(Markó et al., 2008), resulting effective against 

a range of pest insects such as psyllas (Puterka 

et al., 2000; Pasqualini et al., 2003; Vincent et 

al.,  2003;  Daniel  et  al.,  2005;  Gobin  et  al., 

2005;  Saour,  2005;  Laffranque  et  al.,  2009), 

tephritids (Caleca et al., 2008; Mazor and Erez, 

2004; Braham et al., 2007),  the Hymenoptera 

Ophelimus  maskelli  (Ashmead)  (Eulophidae), 

which  is a pest of Eucaliptus spp  (Lo Verde et 

al.,  2011),  and  some  aphids,  mites, 

leafhoppers,  scales,  Lepidoptera  and 

Coleoptera species (Knigth et al. 2000; Puterka Figure 22: Kaolin‐coated olive tree 

Page 80: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

63 

et al., 2000; Phillips and De  la Roca, 2003; Showler and Sétamou, 2004; Bürgel et al., 

2005; Daniel et al., 2005; Glenn and Puterka, 2005; Kourdoumbalos et al., 2006; Markó 

et al., 2006; Laffranque et al., 2009).  

 

In the  last few years  it has been tested against olive pests with good results on B. 

oleae (Phillips and De la Roca, 2003; Saour and Makee, 2004; Perri et al., 2007; Caleca 

and Rizzo, 2006; Iannotta et al. 2006; Pennino et al., 2006; Romero et al., 2006; Caleca 

and Rizzo, 2007; Iannotta et al., 2007b; Caleca et al., 2008; González‐Núñez et al., 2008; 

Laffranque et al., 2009). Visual and chemical stimuli  lead  the  female olive  fruit  fly  to 

oviposit  into  fruits,  so  the  clay,  especially white  clays  as  kaolin, disrupts ovipositing 

females (Saour and Makee, 2004; Caleca and Rizzo, 2006; Iannotta et al., 2008). De la 

Roca (2003) also reported a good control of the carpophagous generation of P. oleae, 

as well as a minor presence of S. oleae, the second and third  important pests  in olive 

groves, respectively.  

 

Other advantages of kaolin particle films are that they are not‐toxic to humans and 

they  are  relatively  safe  to  natural  enemies.  They  have  no  phytotoxic  effects  either. 

They last longer than most insecticides on the plants when it does not rain or there is 

not excessive dew formation. Additionally, they are washable and form a suspension in 

water, so they can be easily applied using conventional spray equipment. Furthermore 

it  seems  that  pests  are  unlikely  to  develop  resistance,  because  they  are  not  an 

insecticide and,  therefore,  they do not have a specific  target site  (Peng et al., 2011). 

However, possible changes of insects’ behavior after several kaolin applications should 

be evaluated because they could get used to these coated surfaces. 

  

However, the effectiveness of kaolin particle film as a control method is reduced by 

two factors: the frequent rainfalls, which washed off the particles, and the reduction of 

the  number  of  predators  and  parasitoids  (Markó  et  al.,  2006).  Beneficials  can  be 

affected both due to a direct effect on them and because of a reduction on their prey 

number, as it occurs with some coccinellid species (Pascual et al., 2010a). Nevertheless, 

the  specific mechanisms  that produce  the decrease  in  certain arthropod  taxa at  the 

field level remain unclear. The reduction of some beneficials due to kaolin treatments 

Page 81: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

64 

could have strong negative effects and provoke an indirect increase of the populations 

of  several  pests,  as  it  has  been  already  reported  for  some  apple  pests  and  cotton 

aphids  (Markó et al., 2006; Showler and Sétamou, 2004; Ulmer et al., 2006; Showler 

and Amstrong, 2007).  

 

In Spain the use of kaolin is authorised in orange, clementine and pear orchards. In 

olive groves it can be used to control B. oleae and P. oleae. It should be applied before 

egg‐laying on fruits (MARM, 2011c) 

   

4.2.1.2 Copper

 

Copper is nowadays the only fungicide allowed in organic agriculture, together with 

sulphur.  Although  it  has  been  widely  used  in  olive  crops  against  fungal  diseases, 

farmers noticed a positive effect on the control of B. oleae (Belcari and Bobbio, 1999), 

increasing the interest in the possible 

application  of  this  product  against 

this pest  (Belcari et al., 2005; Rosi et 

al.,  2007).  It  is  known  that  copper 

products  can  play  an  important  role 

as  an  oviposition  deterrent,  but 

researches have more  recently  been 

focused  on  its  effectiveness  as  a 

bactericide. The fitness of the olive fly 

is greatly assisted by  the presence of 

associated  bacteria  living  on  the 

phylloplane  and  in  specialised  parts  of  the  gut.  These  microorganisms  play  an 

important  role  as  a  proteinaceous  source  for  the  adults  and  as  elicitors  of  protein 

hydrolysis in the blind sac of the midgut of the larvae (Belcari et al, 2005; Estes et al., 

2012).  The  symbiotic  bacterium,  named  “Candidatus  Erwinia  dacicola”,  is  always 

associated  to  B.  oleae  and mothers,  endowed with  contractile  perianal  glands  that 

become  filled  with  bacteria,  transmit  symbionts  to  their  offspring  (Capuzzo  et  al., 

Figure 23: Olive tree leaves and fruits covered by copper 

Page 82: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

65 

2005).  Whether  the  bacterium  colonizes  the  egg  via  the  micropyle,  or  the  larva 

consumes the bacterium during the eclosion, is unknown (Estes et al., 2012). Different 

studies have shown a high percentage of mortality on young larvae of the fly (first and 

second  instar)  in  the  absence of  the bacteria  (Belcari  and Bobbio, 1999; Rosi  et al., 

2007). It seems to be important for both adult and larval nutrition (Estes et al., 2012). 

 

It  is  the decrease of  fruit  fly populations after copper applications  that could also 

favour the subsequent action of their natural enemies, which are only efficient when 

B. oleae population levels are low (Belcari and Bobbio, 1999). 

 

Two  copper  formulations,  Bordeaux  mixture  (CuSO4  +  CaOH)  and  copper 

oxychloride have been  tested  in  this  study because  the  formulation of products  can 

influence  their  action.  Both  of  them  are  authorised  in  Spain  to  control  different 

diseases  in  several crops.  In olive orchards  they can be applied  to control olive knot 

disease and olive leaf spot (MARM, 2011c). 

4.2.2 Laboratory tests

4.2.2.1 Residual contact on glass surfaces A  standard methodology  to evaluate  the  residual contact activity of pesticides on 

non target arthropods  in  laboratory experiments was developed by Jacas and Viñuela 

(1994), according to the IOBC criteria.  

 

Glass plates (12 x 12 x 0.5 cm  in thickness) are treated with the chemicals under a 

Potter Precision Spray Tower (Burkard Manufacturing Co., UK) with 1 ml of each test 

solution at a pressure of 55 kPa to obtain a homogenous deposit of 1.5‐2 mg fluid per 

cm‐2. This deposit is within the interval recommended by the IOBC’s validity criteria for 

running ecotoxicological experiments on beneficial arthropods (Hassan, 1998).  

 

Page 83: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

66 

Adults  are  exposed  to  dry  residues  of  insecticides  after  spraying  them  on  glass 

surfaces, using the slightly modified test cages designed for P. concolor tests by Jacas 

and Viñuela (1994). Test units consist of a round methacrylate frame (10‐cm diameter, 

3‐cm high) and the two square glass plates described above. The plastic frame has six 

holes: two small (0.5‐cm diameter) and four bigger than them (0.7‐cm diameter). The 

smallest ones are covered by a mesh (for aeration), three of the biggest with tape (to 

prevent in sects from escaping), and the last one hold a hypodermic needle connected 

to a  rubber  tube which provides a  continuous  flow of air produced by an aquarium 

pump (to assure forced ventilation). As soon as the plates are dry (about half an hour 

after  the  application  of  the  products,  depending  on  the  compound),  adults  are 

introduced to each test unit, which are then mounted and holding together with two 

crossed rubber bands.  

 

The glass vials use in the glass cages are smaller than those described in Chapter 3 

(15 x 22 mm) because the others do not fit in the cages. 

 

 

Figure 24: Residual contact on glass surfaces test. Cages (which contain C. nigritus adults) are in the climatic chamber. The forced ventilation system is also observed 

Page 84: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

67 

 

Psyttalia concolor experiment: each treatment consisted of  five replicates and ten 

females  per  replicate.  Cumulative  mortality  was  recorded  24,  48  and  72  h  after 

treatment. Subsequently,  five  females per replicate, when possible, were transferred 

to non‐treated cages to measure beneficial capacity as described in chapter 3.  

 

Chilocorus nigritus experiment: each treatment consisted of five replicates. 9 adults 

per  replicate were  used.  72  h  later,  survivors were  transferred  to  untreated  round 

plastic cages to measure effects on life span after exposure to pesticides.  

 

4.2.2.2 Oral toxicity

 

To  evaluate  the  oral  toxicity  of  the  pesticides,  they  are  offered  via  the  drinking 

water. In this case, the experiment was done with P. concolor females and it consisted 

of five replicates per treatment; fifteen females per replicate were used.  

 

After  three  days  of  exposure,  five  females  per  replicate  were  transferred  to 

untreated parasitization cages and beneficial capacity was measured. Apart  from the 

effects  of  kaolin  and  copper  on  direct 

mortality and beneficial capacity, their effects 

on  life  span  were  also  measured  (the 

experiment continued with  the  females  that 

were  not  used  to  evaluate  beneficial 

capacity). Pesticides were offered during the 

whole  experiment  (also  during  beneficial 

capacity measurement) until  the  last  female 

died.  Pesticide  solutions  were  prepared  at 

the  beginning  of  the  experiment  in  big 

quantities. Thus,  if  it was necessary  to  refill 

any  of  the  glass‐vials,  the  “age”  of  the Figure 25: Pesticide solutions in the glass vials and 

plastic stoppers with the diet 

Page 85: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

68 

insecticide was similar  to  those  in  the other vials and we assured  that no effects on 

insects were caused by freshly‐prepared solutions. 

 

 

 

4.2.2.3 Treatment of parasitized pupae  

The purpose of this test is to analyse the possible side effects of the products on the 

most protected stage of P. concolor. According to Jacas (1992), the eleventh day after 

parasitization  is considered  the moment  from which parasitoids are more protected. 

The  colour  of  pupae  is  used  to  distinguish  the  parasitized  pupae  from  the  non‐

parasitized. Although  it was considered  that  the darkest pupae were  the ones which 

should  be  used  in  the  experiments, we  observed  that  P.  concolor  emergence  from 

them was not always as high as expected.  In  contrast,  the pupae whose  colour was 

between  light brown and dark brown were the ones which shown a higher parasitoid 

emergence  percentage.  Thus,  these  pupae were  chosen  for  the  experiments.  Light 

colour  pupae  were  considered  as  not  parasitized,  while  the  darkest  ones  were 

probably superparasitized. 

 

30 pupae per  replicate  (5  replicate per  treatment) are  first placed  in Petri dishes 

and  then  treated using hand  sprayers. After  that,  they  are  transferred  to new Petri 

dishes, which have a filter paper on the bottom glass, to better absorb the excess of 

insecticide. Once they are dried (1 hour later), they are transferred to the round plastic 

cages described above.  

 

Figure 26: Testing of the effects when products are ingested

Page 86: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

69 

One or  two days before adult emergence  (5‐6 days after  the  treatment), distilled 

water  in  glass  vials  and  diet  are  placed  in  the  cages.  Emergence  is  evaluated  daily. 

Immediately  after  emerging,  adults  are  transferred  to  untreated  cages  to  evaluate 

mortality  and  life  span. When  no more  adults  are  emerged,  beneficial  capacity  is 

evaluated,  using  five  females  per  replicate.  Females  used  for  parasitization  are 

between 3  and 5 days old. As we decided  to  transfer newly emerged  adults  to  the 

same cage, we could not exactly know how old females were. Nevertheless, we made 

sure they were more than 72‐h‐old and had previously been in contact with males. 

 

4.2.2.4 Treatment of the parasitization surface

 

The  aim  of  this  experiment  is  to  evaluate whether  kaolin  and  copper  salts may 

modify  beneficial  capacity when  P.  concolor  females  parasitized  through  a  treated 

surface. This experiment is an attempt to simulate which occurs in the field, when olive 

trees are treated and the surface of the fruits is covered with the products.  

 

The  bottom mesh  of  the  parasitization  cages  (which  is  the mesh with which  P. 

concolor  females are  in contact  to  reach L3‐larvae of C. capitata)  is  treated with  the 

products  using  a  hand  sprayer.  Five  females  per  replicate  and  five  replicates  per 

treatment were performed. Females are  transferred  to  treated  cages 24 h after  the 

Figure 27: Treatment of pupae using hand sprayers

Page 87: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

70 

treatment, when meshes are totally dried. However, the previous day they are placed 

in untreated  cages with  the  aim of  getting  them  to parasitize. Beneficial  capacity  is 

then measured during four more days as previously described  in chapter 3. However, 

because at  least 30 days after the treatments are needed to obtain data of attacked 

hosts and progeny size,  it  is not possible  to know whether any deleterious effect on 

this parameter might be caused by the products after the four days of parasitization. 

Therefore, we decided to continue the experiment for three more days. Hence, it can 

be evaluated whether females,  in case of previous negative effects, could reach their 

normal beneficial capacity rates when a non‐treated surface is offered. Thus, surviving 

females are transferred to untreated parasitization cages and 72 hours later beneficial 

capacity is measured again during four more days.  

 

 

Figure 28: Treatment of the meshes through which P. concolor females parasitize 

Page 88: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

71 

4.2.3 Extended-laboratory experiments

4.2.3.1 Treatment of olive tree leaves 

 

Leaves were  collected  from  small  two‐year‐old olive  trees  (cv. Picual)  grown  in  a 

greenhouse  in the Experimental Fields of the ETSI Agrónomos (Polytechnic University 

of Madrid) and taken to the laboratory.  

 

The  products  are  applied  using  hand  sprayers  until  the  liquid  ran  off  the  leaves. 

Once the leaves are dried (1 hour later, approximately), they are transferred in groups 

of 18  (3 small branches with 6  leaves per branch) to the previously described plastic 

cages (12‐cm  in diameter and 5‐cm high). Drinking water  is offered  in the small glass 

vials described in the residual contact activity assay. 

 

 

Figure 29: Treatment of olive tree leaves

Page 89: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

72 

Psyttalia  concolor  experiment:  each 

treatment consists of five replicates and ten 

females per replicate. Cumulative mortality 

is recorded 24, 48 and 72 h after treatment. 

Subsequently,  five  females  per  replicate, 

when  possible,  are  transferred  to  non‐

treated  cages  to  measure  beneficial 

capacity as described in chapter 3.  

 

 

Chilocorus nigritus assay: each  treatment consists of 4  replicates and 8 adults per 

replicate are used. 72 h  later, survivors are  transferred  to untreated plastic cages  to 

measure effects on life span.  

4.2.3.2 Treatment of the parasitization surface and olive tree

leaves  

This experiment also aims to evaluate whether kaolin and copper salts could modify 

beneficial  capacity when  P.  concolor  females  parasitized  through  a  treated  surface. 

However,  it  tries  to more  accurately  simulate  field 

conditions  than  the previous one,  in which only  the 

surface was  treated. Therefore, olive  tree  leaves are 

also  treated  and  females  are  in  contact with  them 

during  the  first  part  of  the  assay  (the  four  first 

parasitization days during which  females parasitized 

through the treated surfaces). 

 

The  methodology  followed  is  similar  to  the 

previously described. Both the parasitization surface 

and  the  leaves  are  treated  using  had  sprayers.  3 

small branches (18 leaves) are introduced in each cage. Drinking water is offered in the 

small glass vials described in the residual contact activity assay. 

Figure 30: Detail of kaolin‐treated leaves in the plastic cages

Figure 31: Olive tree leaves and parasitization surface treated 

Page 90: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

73 

 

Similarly,  after  four  days  of  parasitization,  females  are  transferred  to  untreated 

parasitisation cages. No olive tree leaves are placed in untreated cages.  

4.2.4 Semi-field experiment

 

Effects of kaolin and copper salts were evaluated under semifield conditions on P. 

concolor females. 

 

Small‐55‐cm  cv. Picual olive  trees were  grown  in  a  greenhouse  in Madrid  (in  the 

experimental fields of the ETSI Agrónomos). The average environmental conditions  in 

the greenhouse during the experiment were 14.06 ± 2ºC, 65 ± 10 % r.h. 

 

Trees  are  treated with  hand  sprayers with  the 

corresponding  compound  at  their maximum  field 

recommended  concentration  until  the  liquid  ran 

off. As soon as trees dried, they are covered with a 

wooden  cage  with  a  slight  modification  of  the 

design  by  González‐Núñez  (1998)  to  conduct 

semifield  assays  with  the  parasitoid  P.  concolor. 

Each  cage  consists  of  a  wooden  base  and  a 

wooden,  plastic  and  gauze  frame.  The  wooden 

square  bases  are  25  cm  long  and  are  painted  in 

white.  In one  side  there  is  a  rectangular hole  (13 

cm  x  2  cm)  for  the  trunk  of  the  tree.  To  contain 

insects  in  the  cage, Plasticine®  is used  to  seal  the 

space between the trunk and the floor. The frames 

are 60 cm high. The top and three of the sides are 

covered with mesh.  The  fourth  side  consists  of  a 

methacrylate  sheet  to  easily  monitor  the  experiment.  Each  tree  is  considered  an 

experimental unit. Each cage contains two small glass vials to supply water, similar to 

Figure  32:  Olive  tree  in  the  woodencage. Glass vials  the  stoppers  can alsobe observed 

Page 91: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

74 

those already described. The diet  is  supplied using  two plastic  stoppers. Both water 

and diet containers are hung with a wire to the branches.  

 

A  total  of  30  P.  concolor  females  (less 

than  24  h  old) were  introduced  per  cage 

and exposed to the insecticides for a week. 

Three replicates per compound and control 

were  performed.  The  beneficial  capacity 

was measured  directly  in  the  greenhouse 

to  avoid  carrying  the  females  to  the 

laboratory;  thus,  measurements  were 

carried  out  in  the  treated  cages.  Because 

the mortality was no high  after  the  three 

days of exposure  to  the  compounds, with 

the  exception  of  dimethoate,  the 

measurement  of  the  beneficial  capacity 

was made  using  six  times more  C.  capitata  larvae  than  in  the  other  experiments. 

Therefore,  180  larvae  were  offered  to  the  females,  using  two  mesh  pieces  hold 

together with a wooden frame (15‐cm diameter). A bag with sand was placed on the 

top of the frames to prevent  larvae from  jumping (otherwise, the females would not 

be able to parasitize them, as it occurred in the mass rearing of the parasitoids). After 

one hour, larvae were placed onto Petri dishes and transferred to the climatic chamber 

in the laboratory to allow them pupate. Percentage of attacked host and progeny size 

were recorded as previously described. 

Figure 33: Semi  field experiment  in  the greenhouse.In the top of the wooden frames, the sand bags usedto prevent C.  capitata  larvae  from  jumping when P.concolor females are parasitizing can be observed 

Page 92: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

75 

4.2.5 Dual choice and no-choice experiments

 

4.2.5.1 Psyttalia concolor

 

This experiment was designed with  the aim of 

evaluating  the  possible  behavioural  effects  of 

kaolin  when  P.  concolor  females  have  the 

possibility  of  choosing  between  parasitizing 

through  a  treated  surface  and  an  untreated one. 

Both a dual choice test and a no‐choice test were 

carried  out.  In  both  cases,  six  replicates  per 

treatment  performed.  Five  females  per  replicate 

(72‐h‐old) were used. Every 15 minutes, during the 

hour  of  parasitization,  the  number  of  females 

searching  for  larvae  or  parasitizing  both  in  the 

upper mesh  and  the  bottom mesh was  counted. 

Distilled water and diet were provided ad  libitum 

as previously described.  

 

In this case, the two pieces of mesh of the parasitization cage are treated (the one 

usually  used  for  ventilation  and  the  one  used  for  parasitize  in  the  previous 

experiments, because it is not possible to treat only half of the parasitization mesh). 15 

C. capitata  larvae are offered on  the  top of  the cages, and other 15 on  the bottom. 

Larvae placed on the top mesh are covered with piece of Parafilm® and a small plastic 

stopper  (4‐cm diameter)  to prevent  them  from being mashed. Larvae of  the bottom 

side are immobilized by sandwiching them between the mesh of the cage’s floor and a 

piece of Parafilm®. Parafilm®  is placed on the floor of a glass pot put upside down. All 

the structure (the cage, the plastic stopper and the glass pot)  is held together with a 

rubber band.  

 

Figure 34: Dual  choice and no‐choiceexperiments. C.  capitata  larvae wereoffered  either  on  the  top  and  thefloor of  the parasitization  cages. Thesmall plastic stopper placed in the topof  the  cages  to  prevent  larvae  fromjumping and escaping is apparent 

Page 93: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

76 

In  the dual choice  test, one of  the meshes of  the cages  is sprayed with kaolin. To 

avoid possible effects on parasitization when  females sting through the upper or the 

bottom  mesh,  two  different  treatments 

should  be  performed.  Thus,  the  upper 

mesh of the cages is treated in 6 replicates, 

and  the  bottom  one  in  the  other  6 

replicates. 

 

In  the no‐choice  test, both  the  top and 

the  bottom  meshes  are  sprayed  with 

kaolin. Distilled water was used to spraying 

the mesh  in control units. 6  replicates  for 

the kaolin treatment and 6 for the controls 

were done. 

4.2.5.2 Chilocorus nigritus

 

The main  objective  of  this  experiment  was  to  evaluate  the  possible  repellence 

caused  by  kaolin  treated  surfaces  on  C.  nigritus  adults.  The  assay was  carried  out 

offering  vegetal material  to  adults  and  observing whether  they were  found  on  the 

treated material or, by  contrast,  they preferred untreated parts.  The  plant material 

used was butternuts (C. moschata). Three replicates per treatment were done. 

 

Both infested and uninfested butternuts were used in the experiment. Non infested 

butternuts  were  washed  according  to  the  procedure  described  in  Chapter  3  for 

butternuts and potatoes. Infested butternuts were obtained from the vegetal material 

used  for  A.  nerii  rearing  (see  Chapter  3).  Hand  sprayers  were  used  to  treat  the 

butternuts. When they dried, they were placed in the cages on an egg box to prevent 

them rolling in the cage. 

 

Figure 35: Detail of P. concolor females parasitizing through the bottom mesh of the cages 

Page 94: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

77 

Each experimental unit consists of a plastic cage (40 x 30 x 21 cm) covered with a 

piece of mesh to allow aeration. The mesh is held to the cage with a rubber band and 

some binder clips to prevent adults from escaping. Each cage contained the following 

materials: two butternuts, one infested with A. nerii and other one uninfested, placed 

on  egg  cardboards;  a  glass  vial  with  distilled  water  (similar  to  those  previously 

described); a plastic stopper with E. kuehniella eggs; and a piece of a semi‐solid diet 

(34‐mm diameter, 1‐cm high). The semisolid diet is elaborated with 66.67 g of honey, 

33.33 ml of distilled water and 0.5 g of agar. Water and honey are heated up and when 

they boil, agar is carefully added and dissolved with the help of a magnetic mixer. They 

have  to  boil  all  together  for  three  or  four more minutes.  Then,  the mixture  is  let 

warmer up and store in the fridge until it is used.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

In  the dual  choice  experiment,  just half of  the butternut  surface  is  covered with 

kaolin.  In  the no‐choice  test,  the  surface of  treated butternuts  is  completely  kaolin‐

covered. 

 

Adults were previously sexed according to the methodology proposed by Samways 

and  Tate  (1984). However, due  to  the difficulty of  sexing  the  adults when  they  are 

alive, they were sexed again by dissection under a stereoscopic microscope when the 

experiment finished. Six pairs of adults were introduced in each cage with the help of a 

brush. Because it was not easy to distinguish between males and females at a glance, it 

was not possible to detect behavioural differences between sexes. 

Figure 36: Experimental units: plastic cages covered with a piece of mesh held with a rubber band and binder clips

Page 95: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

78 

 

 

The experiment  lasted four days. Cages were transferred to the  laboratory for the 

daily measurements.  The  rest  of  the  time,  they were maintained  in  the  previously 

described  climatic  chamber.  During  the  four  days,  daily measurements  were  done 

every half an hour during three hours. The number of adults on the butternuts or on 

the cages was counted. Butternuts were gently turning and then placed again on the 

egg cardboards. It was not possible to evaluate either fertility or fecundity because C. 

nigritus eggs were not easily visible on  the butternuts. Nevertheless,  the experiment 

was maintained 15 more days to observe the possible presence of  larvae. Adults and 

Figure  37:  No‐choice  experiment:  controls.  The  non‐infested butternut  is on the  left of the picture and theinfested one  is on  the  right. Butternuts are placed on egg boxes. In the middle of the cage there is a glass vialwith distilled water, a plastic stopper with E. kuehniellaeggs and a piece of the semi‐solid diet 

Figure  38:  No‐choice  experiments:  kaolinreplicates (non‐infested butternut on the  leftand the infested one on the right). 

Figure  39:  Dual  choice  experiment  (on  the  left,  theinfested butternut; on the right the non‐infested one).Half of the butternut was treated with kaolin and theother half with distilled water 

Figure  40:  Detail  of  a  kaolin‐treatedbutternut.  C.  nigritus  adults  can  beobserved on the treated surface 

Page 96: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

79 

unifested butternuts were removed from the cages. Because we observed that females 

tend to oviposit under the scales, only the A. nerii‐infested material was maintained.  

 

Both in the case of P. concolor and C. nigritus, when the dual choice and no‐choice 

tests were finished every adult was observed under stereoscopic microscope, in order 

to find out whether kaolin particles were attached to their bodies or not.  

4.3 Results

 

Results  of  the  experiments  carried  out  are  stated  below.  Instead  of  giving  the 

results of each experiment separately, they are grouped depending on the parameter 

evaluated. Different figures have been built up with the results obtained.  

 

As an appendix at the end of the chapter, mean data and standard errors of each 

experiment are shown in different tables (Tables 6, 7, 8, 9 10 and 11). Furthermore, an 

additional  table with  the classification of  the products according  to  the  IOBC criteria 

for each parameter and has also been done (Table 12). 

4.3.1 Direct mortality

 

Kaolin, Bordeaux mixture  and  copper oxychloride did not  caused  any deleterious 

effect on the percentage of mortality 72 h after the treatments, either for P. concolor 

or C. nigritus in most of the experiments performed (percentages of mortality < 10%). 

The  sole  exception was  the  evaluation  of  the  oral  toxicity  of  these  pesticides  on  P. 

concolor females.  In this case, when females  ingested kaolin via their drinking water, 

an increase in the percentage of mortality was observed (36.0% of mortality). None of 

the two copper‐based products provoked a high mortality, compared to the controls. 

In  great  contrast,  dimethoate  killed  100%  of  insects within  the  first  24  h  of  all  the 

treatments, except  in  the  semifield experiment,  in which 100% of P. concolor adults 

were killed 4 days after the treatment (Figure 41; Tables 6, 7 and 8).  

Page 97: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

80 

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Residualcontact(glass)

Extendedlaboratory(olive treeleaves)

Semi field Oral toxicity Residualcontact(glass)

Extendedlaboratory(olive treeleaves)

Psyttalia concolor Chilocorus nigritus

* * * * * *% M

ortality

Different experiments: % mortality

Control

Kaolin

Bordeaux mixture

Copper oxychloride

Dimethoate

 Figure  41:  Percentage  of  P.  concolor  and  C.  nigritus mortality  72  hours  after  different  treatments.  Asterisks indicate statistical differences between the treatments and the control (P<0.05)

4.3.2 Life span

 

No deleterious effects on the life span of P. concolor females emerged from treated 

pupae were found for none of the tested products, including dimethoate (F4,20 = 1.14, 

P = 0.3678). However, although  the average number of days  females  lived after  the 

pupae  treatments was between 46.3  (dimethoate) and 55.3  (control),  some  females 

died  20  days  after  emerging, while  others  survived  for  91  days.  In  contrast, when 

females ingested the products via their drinking water, statistical differences amongst 

all the treatments were found (F4,20 = 78.01, P < 0.0001). After dimethoate  ingestion, 

the  life span was  reduced  to  less  than 24 h. Furthermore, a clearly  reduction of  this 

parameter was caused by kaolin. The average number of days females survived in this 

experiment  was  lower  than  in  the  previous  one.  Females  survived  53  days,  as 

maximum,  in  the case of  the controls; between 15 and 20 days when  they  ingested 

coppers, and less than 8 days if they ingested kaolin or dimethoate (Figure 42; Table 5).  

 

Page 98: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

81 

0

10

20

30

40

50

60

Oral toxicity Treatment ofpupae

*

* *

*

No. d

ays

Psyttalia concolor life span (number of days)

Control

Kaolin

Bordeaux mixture

Copper oxychloride

Dimethoate

 

Figure 42: Life span (number of days) of P. concolor when oral toxicity and treatment of pupae were evaluated. Asterisks indicate statistical differences between the treatments and the control (P<0.05)  

 

In the case of C. nigritus, either kaolin or copper salts did not provoke a reduction 

on  the  life span, both  in  the residual contact activity and  in  the extended  laboratory 

experiments. When exposed to dimethoate, however, 100% of adults died after 24 h in 

both experiments (F4,20 = 26.58, P < 0.0001 and F4,15 = 14.80, P < 0.0001, respectively). 

Although  the average number of days C. nigritus adults exposed  to water, kaolin or 

copper  treated  surfaces  (glass or  leaves) were able  to  survive around 120‐140 days, 

some of them could survive longer (up to 357 days) (Figure 43; Table 8). 

 

020406080

100120140160

Residual contact(glass)

Extendedlaboratory (olivetree leaves)

* *

No. d

ays

Chilocorus nigritus life span (number of days)

Control

Kaolin

Bordeaux mixture

Copper oxychloride

Dimethoate

 

Figure 43: C. nigritus life span (number of days) during the residual contact on a glass surface and the extended laboratory  experiments.  Asterisks  indicate  statistical  differences  between  the  treatments  and  the  control (P<0.05)

Page 99: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

82 

The Weibull distribution  fitted well  the population  survivorship data obtained  for 

the four treatments considered, with R2 values greater than 0.92 in most of the cases 

(Table  5).  Similar patterns were obtained  for  controls,  kaolin  and Bordeaux mixture 

both  in  the  residual  contact  on  glass  surfaces  and  the  extended  laboratory 

experiments. For copper oxychloride, however, different patters compared to the rest 

of the treatments were obtained (Figures 44 and 45). In the residual contact on glass 

surfaces,  the obtained  curves  correspond  to  a  curve  type  I  (taking  into  account  the 

different survivorship curve data described by Slobodkin (1962) for control, kaolin and 

Bordeaux mixture (mortality acts most heavily on the old individuals) and type II‐III for 

copper  oxychloride  (the mortality  rate  is more  or  less  constant).  In  the  extended 

laboratory  experiment,  copper  oxychloride  curve  correspond  to  a  curve  type  II‐III, 

while  a  curve  type  III‐IV  fits  better  with  the  rest  of  the  treatments  (although  the 

mortality  rate  is more  or  less  constant,  it  acts most  heavily  on  the  young  stages). 

Because no statistical differences were found on life span amongst the treatments, the 

different curves mean that although the final effect of products  id not different from 

one to each other, copper oxychloride acts different than the rest of the treatments. 

The differences on  formulation between  the  two copper‐based products used  in  the 

experiments could explain why Bordeaux mixture and copper oxychloride patterns are 

different.  

 

Table  5:  Parameters  estimated  for  the Weibull  function  describing  the  survivorship  of  C. nigritus adults at different treatments in two experiments: residual contact on glass surfaces and an extended laboratory experiments in which olive tree leaves were treated (mean data ± standard error)  

  b ±SEa c ± SEb R2c 

Residual contact on glass surfaces 

Control  155.9231 ± 0.8887  13.2611 ± 1.2251  0.6444 Kaolin  143.7869 ± 0.8641  5.3357 ± 0.2207  0.9498 Bordeaux mixture  153.9784 ± 1.1663  4.4493 ± 0.1963  0.9362 Copper oxychloride  142.3211 ± 1.4290  1.5776 ± 0.0386  0.9432 

Extended laboratory 

Control  120.8383 ± 1.5806  1.2885 ± 0.0347  0.9309 Kaolin  119.1735 ± 1.2598  1.3707 ± 0.0310  0.9531 Bordeaux mixture  147.0034 ± 1.8742    1.3683 ± 0.0392  0.9221 Copper oxychloride  144.7783 ± 2.0494  0.7818 ± 0.0189  0.9208 aScale of the Weibull distribution bShape of the Weibull distribution cCorrelation coefficient 

Page 100: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

83 

 

 

 Figure 44: Survival probability of C. nigritus adults (Series 1) and line of best fit by Weibull function (Series 2) at the different treatments on the residual contact on glass surfaces experiment

Figure 45: Survival probability of C. nigritus adults (Series 1) and line of best fit by Weibull function (Series 2) at the different treatments on the extended laboratory experiment

 

 

Page 101: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

84 

4.3.3 Emergence

 

When C.  capitata pupae previously parasitized by P.  concolor, were  treated with 

kaolin,  copper  formulations  and  dimethoate,  statistical  differences  were  found 

between  dimethoate  and  the  rest  of  the  treatments  (F4,15  =  7.16,  P  =  0.0010).  A 

reduction of 32.9% emergence was  found  for dimethoate compared  to  the controls, 

while no differences were found when results of kaolin and coppers were compared to 

the controls (Figure 46; Table 7). 

 

0

20

40

60

80

100

*

% Emergence

Treatment of pupae: % emergence

Control

Kaolin

Bordeaux mixture

Copper oxychloride

Dimethoate

 

Figure 46: Percentages of P. concolor emergence from treated pupae. Asterisks indicate statistical differences between the treatments and the control (P<0.05)

  

Page 102: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

85 

4.3.4 Beneficial capacity

 

Beneficial  capacity  (i.e.  percentage  of  attacked  hosts  and  progeny  size)  of  P. 

concolor  females  during  or  after  the  treatments  remained  unaffected  in  all  the 

experiments performed (P ≥ 0.05). Percentage of attacked hosts was higher than 95% 

in most of  the  cases. When  females  ingested kaolin, however,  statistical differences 

were found (F = 5.99, P = 0.0098) and the percentage of attacked hosts was reduced 

13.5 compared to the controls (Figure 47; Tables 6, 7 and 8).  

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Residualcontact(glass)

Extendedlaboratory(olive treeleaves)

Semi field Oraltoxicity

Treatmentof pupae

*

% Attacked hosts

Different experiments: % attacked hosts

Control

Kaolin

Bordeaux mixture

Copper oxychloride

Dimethoate

 

Figure  47:  Percentage  of  P.  concolor  attacked  host  in  different  experiments.  Asterisks  indicate  statistical differences between the treatments and the control (P<0.05)   

Values of the percentage of progeny size were much more changeable. Depending 

on  the experiment,  they  ranked  from  the 30% up  to  the 77%, although  the average 

was  around  45‐50%.  However,  no  statistical  differences  were  found  among  the 

treatments  in  none  of  the  experiments.  Thus,  differences  could  be  related  to  the 

specific characteristics and  fitness of the  females and the medfly  larvae used  in each 

experiment (Figure 48; Tables 6, 7 and 8). 

 

Page 103: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

86 

Beneficial capacity of females treated with dimethoate was not evaluated because 

they did not  survive  long  enough  to do  it, with  the  exception of  the  experiment  in 

which  pupae were  treated with  the  products.  Reproductive  parameters  of  females 

emerged  from  dimethoate‐treated  pupae  did  not  present  any  statistical  differences 

when compared to controls (F4,15 = 1.51, P = 0.2479 for attacked hosts and F4,15 = 0.18, 

P = 0.9429 for progeny size) (Figures 47 and 48).  

 

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Residualcontact(glass)

Extendedlaboratory(olive treeleaves)

Semi field Oraltoxicity

Treatmentof pupae

% Progeny size

Different experiments: % progeny size

Control

Kaolin

Bordeaux mixture

Copper oxychloride

Dimethoate

 

Figure 48: Percentage of P. concolor progeny size in different experiments 

In the experiments in which the parasitization mesh was treated, a slight reduction 

of the percentage of attacked host was found for kaolin (83%, compared to the values 

higher than 99% for the control and coppers), although these differences disappeared 

in  the  second part of  the experiment, when parasitization meshes were not  treated 

(F3,12= 22.89, P < 0.0001 and F3,12= 1.52, P = 0.2654,  respectively).  In contrast, when 

treated olive tree leaves were added, no statistical differences in this parameter were 

observed during the whole experiment (F3,12= 2.82, P = 0.0840 for the first part of the 

assay  and  F3,12=  1.77,  P  =  0.2070  for  the  second  one). No  statistical  differences  for 

progeny size were found in any of the experiments (P ≥ 0.05) (Figures 49 and 50). 

 

Page 104: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

87 

                  

Figure  49:  Percentage  of  P.  concolor  attacked  hosts  in  the  experiment  in  which  females  had  to  parasitize throughout a treated surface and  in the experiment  in which also treated olive tree  leaves are placed  into the parasitization cages. The differences between the beginning of the two experiments (treated materials) and the end  (untreated meshes  and  no  olive  trees,  in  the  second  case)  have  also  been  compared. Asterisks  indicate statistical differences between the treatments and the control (P<0.05)    

 Figure  50:  Percentage  of  P.  concolor  progeny  size  in  the  experiment  in  which  females  had  to  parasitize throughout a treated surface and  in the experiment  in which also treated olive tree  leaves are placed  into the parasitization cages. The differences between the beginning of the two experiments (treated materials) and the end (untreated meshes and no olive trees, in the second case) have also been compared

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Only mesh Mesh + olivetree leaves

Only mesh Mesh + olivetree leaves

Treated material After the treatment

*

% Attacked hosts

Treatment of the parasitization surface and olive tree leaves:

% attacked hosts

Control

Kaolin

Bordeaux mixture

Copper oxychloride

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Only mesh Mesh + olivetree leaves

Only mesh Mesh + olivetree leaves

Treated material After the treatment

% Progeny size

Treatment of the parasitization surface and olive tree leaves:% progeny size

Control

Kaolin

Bordeaux mixture

Copper oxychloride

Page 105: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

88 

4.3.5 Dual choice and no-choice experiments

 

4.3.5.1 Psyttalia concolor

 

No statistical differences were found when compared kaolin with controls in the no‐

choice experiment (t = 2.13365, P = 0.076821 for the percentage of attacked hosts and 

W = 9.0, P = 0.885229 for the percentage of progeny size). Slight statistical differences 

were  found,  however,  for  the  percentage  of  attacked  hosts  in  the  dual  choice 

experiment. This percentage was 81.7 for the controls, while it was 63.8 for the kaolin 

replicates (W = 593.5, P = 0.03489). There were no differences for the percentage of 

progeny  size  (t  =  1.60231,  P  =  0.113129).  In  this  dual  choice  assay,  when  the 

percentages  of  attacked  hosts  and  progeny  size  between  kaolin  and  controls were 

compared depending on which the treated mesh was,  i.e., depending on the position 

in which C.  capitata  larvae were offered  to  females,  curious  results were observed. 

There were no  statistical differences between  kaolin and  controls when  the bottom 

mesh was  treated with kaolin  (W = 15.0, P = 0.0590715  for attacked hosts and  t =  ‐

0.901544,  P  =  0.402037  for  progeny  size).  In  contrast, when  the  upper mesh was 

treated,  statistical differences were observed  (W = 16.0, P = 0.0294009  for attacked 

hosts and W= 16.0, P = 0.0303826 for progeny size). However, both in the dual choice 

and  the  no‐choice  experiments,  the  percentage  of  attacked  hosts  and  progeny  size 

were always higher when  females parasitized  through  the mesh  in  the bottom  than 

through the upper mesh, even  if no statistical differences were observed (Figures 51, 

52, 53 and 54). 

Page 106: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

89 

0102030405060708090

100

Kaolin Water Kaolin Water

Upper mesh treated Bottom mesh treated

Dual choice

*

% Attacked hosts

Dual choice experiment: % attacked hosts

   Figure 51: Percentage of P. concolor attacked hosts in the dual choice experiment. Asterisks indicate statistical differences between the kaolin and the control    

0

20

40

60

80

100

Kaolin Water Kaolin Control

Dual choice No choice

*

% Attacked hosts

Dual choice and no‐choice experiments: % attacked hosts

    Figure 52: Percentage of P. concolor attacked hosts in the dual choice and no‐choice experiments. With the aim of comparing experiments,  in  the dual  choice assay all  the kaolin  treated and water  treated  surfaces have been grouped together. Asterisks indicate statistical differences between the kaolin and the control 

 

Page 107: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

90 

0

20

40

60

80

100

Kaolin Water Kaolin Water

Upper mesh treated Bottom mesh treated

Dual choice

*

% Progeny size

Dual choice experiment: % progeny size

    Figure  53:  Percentage of  P.  concolor progeny  size  in  the dual  choice  experiment. Asterisks  indicate  statistical differences between the kaolin and the control

0

20

40

60

80

100

Kaolin Water Kaolin Control

Dual choice No choice

% Progeny size

Dual choice and no‐choice experiments: % progeny size

  Figure 54: Percentage of P. concolor progeny size in the dual choice and no‐choice experiments. With the aim of comparing experiments,  in  the dual  choice assay all  the kaolin  treated and water  treated  surfaces have been grouped together 

  Although daily observations of  females while  they were parasitizing  showed  that 

they were able to parasitize through both surfaces, a detail study of the percentage of 

attacked  hosts  demonstrated  that  females  were  more  likely  to  do  it  through  the 

bottom mesh. Figures 55 and 56 showed  that both  in  the dual choice and no‐choice 

Page 108: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

91 

experiments, the percentage of attacked hosts remained more or less constant during 

the four days of the experiments when females parasitize through the bottom mesh. In 

contrast,  these  percentages  strongly  fluctuate  during  the  experiment  when  the 

parasitisation in the upper mesh was evaluated. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Figure 55: Daily fluctuation in the percentage of P. concolor attacked hosts in the no‐choice experiment  

 

                  Figure 56: Daily fluctuation in the percentage of P. concolor attacked hosts in the dual choice experiment  

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Day 1 Day 2 Day 3 Day 4

% Attacked hosts

Dual choice experiment: daily fluctuation of % attacked hosts

Kaolin top

Water bottom

Kaolin bottom

Water top

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Day 1 Day 2 Day 3 Day 4

% Attacked hosts

No choice experiment: daily fluctuation of % attacked hosts

Control Upper

Control Bottom

Kaolin Upper

Kaolin Bottom

Page 109: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

92 

4.3.5.2 Chilocorus nigritus

 

Most of C. nigritus adults were  found on the egg card boxes or other parts of the 

cages, rather than on the butternuts in all the observations done during the four days 

the experiment  lasted (in the no‐choice experiment, 13.9 % of the adults were found 

on  the butternuts  and  85.5%  in different parts of  the  cages  in  the  controls.  Similar 

percentages, 12.4% and 87.6%, respectively, were observed in the kaolin replicates). In 

the dual choice assay,  results were  similar  (12.1% of adults were on  the butternuts, 

mostly on the non‐treated infested butternuts, and 87.9% on other parts of the cages) 

(Figures 57 and 58; Table 11). 

 

In the no‐choice experiment, statistical differences were found when the level of A. 

nerii  infestation  was  compared,  and  more  adults  were  found  on  the  infested 

butternuts  than  on  the  uninfested  ones  (F  =  165.42,  P  <  0.0001).  In  contrast,  no 

differences were  found when  the  treatment was  compared  (F  =  1.24,  P  =  0.2668). 

These  results  suggest  than  C.  nigritus  adults  are more  likely  to  be  on  the  infested 

butternuts, no matter whether they are treated or not. 

 

In  the  dual  choice  assay,  statistical  differences  were  found  either  when  the 

treatment or the infestation level were compared (F = 87.78, P < 0.0001 and F = 14.72, 

P = 0.0001, respectively). These results show that C. nigritus are found mainly on the 

infested  butternuts  and  that  once  on  these  infested  surfaces,  if  they  can  choose 

between being on a treated surface or not, they prefer to be on the untreated parts. 

The  results  also  suggested  that  there  is  an  interaction  among  the  two  considered 

parameters (i.e. infestation level and treatment) (P = 0.001). 

 

Page 110: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

93 

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Day 1 Day 2 Day 3 Day 4

% C. nigritusadults

Dual‐choice experiment: % Chilocorus nigritus adults on the butternuts or other different parts

Other

Non infested butternut‐ kaolin

Non infested butternut‐ water

Infested butternut‐ kaolin

Infested butternut‐ water

 Figure 57: Dual  choice experiment: percentages of C. nigritus adults placed  in  the  infested butternuts,  the non‐infested  ones  or  other  parts  of  the  experimental  cages.  Percentages  were  recorded  during  4  days. “Water” means the half of the butternut treated with distilled water and “Kaolin” the other half, treated with kaolin 

  

0

20

40

60

80

100

Control

Kaolin

Control

Kaolin

Control

Kaolin

Control

Kaolin

Day 1 Day 2 Day 3 Day 4

% C. nigritus adults

No choice experiment: % Chilocorus nigritus adults on the butternuts or other different 

parts

Other

Non infested butternut

Infested butternut

  

Figure 58: Percentages of C. nigritus adults placed in the infested butternuts, the non‐infested ones or other parts  of  the  experimental  cages  in  the  no‐choice  experiments.  Percentages were  recorded  during  4  days. “Control” means  the  replicates  in which  both  butternuts were  treated with  distilled water  and  “Kaolin” indicates the replicates in which both were treated with kaolin 

 

Page 111: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

94 

Despite not evaluating  fecundity and  fertility,  the presence/absence of C. nigritus 

larvae was  recorded  at  the  end  of  the  experiment.  Larvae were  found  both  in  the 

cages  and  on  the  butternuts,  especially  close  to  the  places were  first  instar  scales 

(crawlers)  were,  as  for  example  the  butternuts  (where  most  of  the  larvae  were 

observed) and the corners of the cages (maybe crawlers walked to the corners of the 

cages because  there was more  light  there  than  in other parts of  the cages and  they 

were attracted to  it). Although the number of  larvae was very changeable: from 4 up 

to 35, depending more on the replicate than on the treatment),  in most of the cages 

this number was related to the  level of A. nerii  infestation of the butternuts and the 

abundance of A. nerii N1, which are the food of newly emerged predator’s larvae (they 

were more abundant in the cages in which the number of scales, including first instars, 

was higher).  It should be also remarked that at the time of checking the presence of 

larvae, a high percentage of them had already died, which could be due either to the 

treatment with kaolin or a limited number of crawlers (Figure 59). 

 

0

5

10

15

20

25

30

35

Cage1

Cage2

Cage3

Cage1

Cage2

Cage3

Cage1

Cage2

Cage3

Controls Kaolin Control + kaolin

No‐choice Dual choice

No. C. n

igrituslarvae

Number of C. nigritus larvae found at the end of the experiments

Death

Infested butternuts

Cage (egg box, walls, etc.)

  Figure 59: Number of C. nigritus  larvae  found  in  the different  replicates of each  treatment.  In  the dual choice experiment, larvae on the butternuts were always observed on the non‐treated parts of the butternuts. It can be observed the high percentage of dead larvae, especially on the kaolin treated butternuts 

 

Page 112: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

95 

4.4 Discussion

Based on the results obtained  in the different experiments performed, both kaolin 

and  copper  salts  seem  to  be  not  toxic  to  the  natural  enemies  tested.  The  sole 

exception was the oral toxicity assay,  in which a reduction of  life span of P. concolor 

females was observed  for  the  three products.  In  the case of C. nigritus, although no 

effects  have  been  proved  on  the  parameters  studied,  possible  negative  effects  on 

fecundity and fertility still remained unknown, and they should be determined.  

 

According  to  the  IOBC  categories,  kaolin  and  copper  salts  were  classified  as 

harmless  (1),  or  slightly  toxic  (2),  depending  on  the  parameter  studied. Only when 

kaolin was  ingested by P. concolor  females,  it was classified as moderately  toxic  (3). 

However,  this  product  did  not  cause  as  high  deleterious  effect  as  in  this  case  in  a 

similar experiment performed with kaolin solved into the drinking water or sprayed on 

the females’ food (data non shown). 

 

Dimethoate was  classified  as  toxic,  except when  parasitized  pupae were  treated 

with  the product.  In  this  last  case, negative effects of  this product were  lower. This 

result can be explained taking into account that the intrinsic toxicity of an insecticide is 

determined by the rate of arrival at the site of action. Pupae are the most protected 

stage  both  for  C.  capitata  and  P.  concolor.  When  dimethoate  was  sprayed  on 

parasitized pupae, P. concolor individuals were at pupal stage. Thus, a lower amount of 

the  insecticide  arrived  to  the  target  site;  which  explained  the  reduction  of  the 

percentage  of  emergence.  No  negative  effects  were  reported  for  emerged  adults, 

compared to the other treatments. Youssef et al. (2004) observed similar results when 

Sitotroga cerealella (Olivier) eggs including mature pupae of Trichogramma spp. were 

directly sprayed with dimethoate.  

 

Page 113: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

96 

4.4.1 Lethal and sublethal effects of kaolin, Bordeaux mixture and copper oxychloride  

At field level, results of the different studies performed all over the world, showed 

contradictory  results.  This  could  be  due  to  a  variety  of  factors,  such  as  the  pest  or 

beneficial  studied,  the  methodology  of  the  experiment,  the  particular  climatic 

conditions during the assay, etc. Kaolin has been reported to have a strong effect on 

the olive grove’s arthropod community at the canopy level, in which the abundance of 

arthropods  is usually reduced after the treatments. Similarly,  in a study conducted  in 

an olive grove in Madrid (Spain), Pascual et al. (2010a) showed that kaolin reduced the 

abundance and diversity of arthropods after three consecutive years of treatment (the 

treatment covered the entire foliage, and two treatments were applied per year). The 

most affected taxa were certain coccinellids, mirids, different species of Orius and the 

families  Philodromidae,  Scelionidae,  Pteromalidae,  Chrysopidae  and  Aphelinidae.  At 

soil  level,  however,  the  abundance  did  not  decrease  but  the  structure  of  the 

community was modified (i.e. the overall number of auxiliars remained unaffected, but 

the relative number within the same taxa changed). This effect can be the result of the 

interference  between  the  kaolin  particle  film  and  the  feeding  strategies  utilised  by 

pollinators, phytophagous insects and predators (Iannotta et al., 2007a; 2008). Studies 

carried out in pear orchards also reported a reduction on the reproduction of the pear 

psyllas predator Anthocoris nemoralis (F.) (Heteroptera, Antocoridae) (Pasqualini et al., 

2003; Gobin et al., 2005). Showler and Sétamou (2004) also observed a reduction on 

dipterans, Orius  spp. and wasps after kaolin  sprayed  in  cotton, although no adverse 

effects  were  reported  for  other  arthropod  populations,  including  different  natural 

enemies. In contrast, Porcel et al. (2011) did not find any difference in the abundance 

of adult C. carnea after kaolin applications in olive orchards and Kourdoumbalos et al. 

(2006) showed no adverse effects on coccinellid populations after kaolin applications 

in pear orchards either. 

 

Fewer  references  can  be  found  about  the  effects  of  copper  application  on  non‐

target  arthropods.  Studies of  the  application of  copper  to olive orchards  apparently 

showed  that  the  product  seemed  to  be  harmless  to  the  taxa  at  the  canopy  level, 

Page 114: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

97 

whereas  it had a  stronger negative effect on  the arthropod  communities at  the  soil 

level (Iannota et al., 2007a; Scalercio et al., 2009). This effect could be due to the lower 

dispersal  ability  of  above‐ground  arthropods  (primarily  walkers)  compared  with 

canopy  arthropods  (primarily  fliers).  However,  a  reduction  of  Chrysopids  in  olive 

groves after copper applications was also observed by González‐Núñez et al.  (2008). 

Nevertheless,  long  term  effects  of  copper  salts  should  be  also  taken  into  account 

because  copper  has  a  high  persistence  in  the  soil.  Thus,  copper  residues  can  be 

accumulated  in  the  environment  (Scalercio  et  al.,  2009),  which  could  explain  the 

results showed above. 

 

To the best of my knowledge, few references are available on the effects of kaolin 

and copper on beneficial insects of olive orchards in the laboratory. 

 

No effects on mortality have been found on P. concolor and C. nigritus, except when 

the products were ingested. Adán et al. (2007) also reported no effects of kaolin on P. 

concolor mortality when females were exposed to kaolin‐treated vegetation. Similarly, 

no  effects  on mortality were  observed  on  the  natural  enemies  C.  carnea,  Chelonus 

inanitus  L.  (Hymenoptera,  Braconidae)  and  Scutellysta  cyanea  Motschulsky  (=  S. 

caerulea; Hymenoptera,  Pteromalidae),  in  residual  contact  and  extended  laboratory 

experiments  (Bengochea et al., 2010 and Bengochea et al., 2012‐sent). Porcel et al. 

(2011) reported no effects on the mortality of third‐  instar C. carnea sprayed directly 

with  kaolin.  However,  larvae  coated with  the  product  showed  a  slightly  hampered 

movement  capacity  and  a  preference  for  clean  surfaces.  The  authors  have  also 

observed  that  if younger  larvae were sprayed with kaolin,  they removed  the particle 

layer deposited on their cuticle when they moulted.  

 

Boyce  (1932)  suggested  that  when  adults  of  the  fruit  fly  Rhagoletis  completa 

Cresson (Diptera, Tephritidae)  ingested different undissolved dust particles, they died 

because  particles  abraded  their  alimentary  canal  tissues.  This  could  explained  the 

higher mortality  rates observed when P.  concolor  females  ingested  kaolin  solutions, 

compared to the rest of the experiments carried out in this work. A higher mortality of 

insect  after  kaolin  ingestion  was  also  observed  on  Rhagoletis  indifferens  Curran 

Page 115: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

98 

(Diptera,  Tephritidae)  (Yee,  2007),  and  when  larvae  of  Choristoneura  rosaceana 

(Harris) (Lepidoptera, Tortricidae) were fed on kaolin‐sprayed apple leaves (Sackett et 

al.,  2005).  Similarly,  when  second  instar  larvae  of  Trichoplusia  ni  (Hübner) 

(Lepidoptera,  Noctuidae)  were  fed  on  cabbage  leaves,  a  60%  of  mortality  was 

registered (Díaz et al., 2002). It has been reported that Hymenopteran parasitoids are 

especially  sensitive  to  dust  due  to  their  specialized  structures  for  removing  dust 

particles. Dust is trained from liquid food and placed in a “gnathal pouch” just beneath 

the mouth.  It  can be observed a  lack of  coordination  in  their movements, and  they 

wallow helplessly  too  (Quarles, 1992).  In  the  case of predators, examinations of  the 

digestive  tracts  of  dusted  beetles  before  or  after  death  showed  that most  of  the 

beetles which succumbed to toxic substances on dusted foliage were killed by particles 

which were removed from their body and apendages by the mandibles rather than by 

particles  ingested with  the  food.  The  excitation  resulting  from  particles which  have 

fallen upon the bodies, or which adhere to the appendages of the beetles as they walk 

over dusted plant  surfaces,  is  so  great  that  the process of  removal  and  ingestion  is 

begun at once (Richardson and Glover, 1932). However, no kaolin particles were found 

attached to P. concolor or C. nigritus bodies after the treatments. 

 

Effects of copper salts on natural enemies have been reported  in several previous 

studies.  Copper  oxychloride  did  not  affect  the  mortality  of  the  predators  Orius 

laevigatus  Fieber  (Hemiptera, Anthocoridae)  if  fourth‐instar  larvae and  young adults 

were  exposed  to  the  product  by  contact  or  by  ingestion,  respectively  (Angeli  et  al. 

2005). Silva et al. (2005) also reported no negative effects of this product when larvae 

of C. carnea were directly sprayed using  the Potter´s Tower. Similarly, Ventura et al. 

(2009) found basic copper sulphate to be harmless when the product was sprayed on 

pupae  parasitised  by  Trichogramma  cordubense  Vargas  &  Cabello  (Hymenoptera, 

Trichogrammatidae). When first and third  instar  larvae of three species of  ladybeetle 

(Coleoptera, Coccinellidae: Curinus  coeruleus Mulsant, Harmonia axyridis Pallas,  and 

Olla v‐nigrum Mulsant) were exposed during 24 h to field rates of copper sulphate  in 

combination with petroleum oil, all larvae of all three species survived to adulthood at 

the  same  rate  as  control  larvae, but  larvae of O.  v‐nigrum experienced  a  significant 

increase  in  developmental  time  (Michaud  and  Grant,  2003).  In  contrast,  a  slightly 

Page 116: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

99 

higher mortality 72 h after the treatments was reported for A. nemoralis after kaolin 

and copper applications (Bengochea et al., 2010 and Bengochea et al., 2012‐sent). 

 

Effects on  longevity after exposure  to  lethal or sublethal doses of pesticides have 

been  described  mostly  for  parasitoids  species  and  to  lesser  extent  for  predators. 

Depending on  the  study,  reduced  longevity may be  considered a  sublethal effect or 

latent  mortality.  Extrapolation  of  these  effects  to  the  population  level  is  difficult 

because,  depending  on  the  biology  of  the  particular  natural  enemy  (proovigenic  or 

synovigenic,  parasitod  or  predator),  they may  be more  or  less  likely  to  reproduce 

and/or kill pests before their premature death. From a practical perspective,  it  is the 

resulting  amount  of  feeding  and  reproduction  that  occurs  between  exposure  and 

death that is important (Desneux et al., 2007). Previous studies of the effects of kaolin 

and copper on longevity have obtained different results, depending on the insect, the 

product  tested and  the experiment performed.  In  this work, no effects of  the  three 

tested products have been observed in any of the experiments (except oral toxicity). In 

agreement, Ventura  et al.  (2009) did not  found  a  reduction on  the  life  span of  the 

parasitoid  T.  cordubensis  after  copper  applications.  In  contrast  to  my  results, 

Villanueva‐Jiménez and Hoy (1998), observed a 39.2% reduction of the survival of the 

parasitoid Ageniaspis citricola Logvinovskaya  (Hymenoptera, Encyrtidae) after copper 

hydroxide applications on grapefruit leaves. Bengochea et al. (2012‐sent) also reported 

a reduction of S. cyanea and C. inanitus life span when adults were exposed to kaolin‐ 

and  copper‐treated  olive  tree  leaves.  Similarly,  Knight  et  al.  (2000)  observed  a 

reduction  of  C.  rosaceana  female’s  longevity  after  their  exposure  to  kaolin‐treated 

apple  leaves.  The  reduction of  life  span when  kaolin  is  ingested  could be explained 

from  autointoxication  as  a  result  of  failure  to  eliminate  excrement  or  starvation 

(Boyce, 1932).  

 

Reductions  in the reproductive parameters associated with pesticides may be due 

to both physiological and behavioral effects (Desneux et al., 2007). The effects of the 

products on reproduction also depend on the insect tested. In the case of parasitoids, 

the differences  in host  location  strategies,  as well  as  larval habits  (degree of  larvae 

enclosure  inside fruits,  leaf miners or  leaf folds), may affect the  interactions between 

Page 117: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

100 

kaolin and parasitism and explain why some parasitoids are not affected by treatments 

(Sackett et al., 2005; 2007).  

 

Kaolin  had  no  effects  on  the  beneficial  capacity  of  P.  concolor,  in  any  of  the 

experiments  performed.  Similarly,  Adán  et  al.  (2007)  found  no  effects  of  kaolin 

exposure on  the beneficial  capacity of P.  concolor. Porcel  et al.  (2011) observed no 

sublethal deleterious effects on C. carnea adults emerged  from  treated  larvae or on 

the early survival of newly emerged first instars after spraying the eggs with kaolin. In 

agreement, no effects of kaolin on the fecundity or fertility of the predator C. carnea 

have  been  also  reported  by  Bengochea  et  al.  (sent  to  Journal  of  Economic 

Entomology.).  However,  deleterious  effects  on  these  parameters  after  kaolin 

treatments have been reported. A  reduction of A. nemoralis  fecundity was observed 

when adults were in contact with kaolin‐treated olive tree leaves, although no effects 

were detected on the fertility of the eggs laid (Bengochea et al., 2012‐sent). Kahn et al. 

(2001) also reported negative effects on the reproductive parameters of the parasitoid 

Pnigalio  flavipes  Erdos  (Hymenoptera,  Eulophidae).  The  females  were  not  able  to 

recognise their hosts, the western tentiform leafminer, if they were covered by kaolin 

particles. This was the same effect as Grafton‐Cardwell and Reagan (2003) reported on 

the citrus Diaspididae parasitoids, Aphytis melinus DeBach (Hymenoptera, Aphelinidae) 

and  Comperiella  bifasciata  Howard  (Hymenoptera:  Encyrtidae).  Laboratory  and 

greenhouse  assays  carried  out  by  Sisterson  et  al.  (2003)  and  Showler  (2003)  on 

different  pests  are  consistent  with  the  results  of  this  study.  The  two  assays  cited 

showed that kaolin was a partial deterrent. The kaolin treatment reduced the number 

of eggs  laid by  the pink bollworm, Pectinophora gossypiella  (Saunders)  (Lepidoptera, 

Gelechiidae)  and  the  beet  armyworm,  Spodoptera  exigua  (Hübner)  (Lepidoptera, 

Noctuidae)  on  cotton  bolls  or  plants  (Cadogan  and  Sabaranch  2005a,b).  However, 

Porcel et al. (2011) observed in a laboratory study that C. carnea females preferred to 

oviposit on  the  treated surface  rather  than on  the controls. The explanation  for  this 

finding may  be  that  the  treated  surface was more  suitable  for  anchoring  the  eggs. 

However, the particle film attraction effect on adults was not observed at field level. 

 

Page 118: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

101 

Copper‐based products did not affect  the  reproductive parameters of P.  concolor 

either.  In agreement with our  results, Angeli et al.  (2005) observed  that  the  fertility 

and  fecundity  of  the  predator  O.  laevigatus  were  unaffected  when  adults  were 

exposed to copper residues through contact or  ingestion. Little or no adverse effects 

on emergency rates, longevity or fecundity of T. cordubense have been reported either 

after basic copper sulphate applications (Ventura et al., 2009). Bengochea et al.a,b (sent 

to Journal of Economic Entomology and 2012‐sent) observed similar results in treated 

C. carnea larvae. In contrast, laboratory experiments with adults of C. carnea showed a 

decrease of fecundity in individuals exposed to Bordeaux mixture. No negative effects 

on fertility were reported, however. Similar effects were observed  in this study for A. 

nemoralis, although  in  this case  the effects of copper oxychloride were more severe 

than  the effects of Bordeaux mixture.  Female  adults of C.  coeruleus  and H. axyridis 

receiving copper sulphate exposures as larvae did not differ from control adults in pre‐

reproductive period, fecundity or fertility over ten days of reproduction. Treated O. v‐

nigrum  females,  however,  had  significantly  longer  pre‐reproductive  periods  than 

control females and laid significantly fewer eggs, although egg fertility was equivalent 

(Michaud and Grant, 2003).  Laboratory  tests  carried out by Ye et al.  (2009)  showed 

that  copper  oxychloride  could  be  transferred  along  food  chains  to  secondary 

consumers  (parasitoids)  in  small amounts,  resulting  in negative effects on parasitoid 

growth  and  development  (body  weight  and  developmental  duration),  as  well  as 

fecundity  (number  of  offspring  per  female).  Copper  exposure  also  inhibited 

vitellogenesis  of  parasitoids  from  Cu‐contaminated  host  pupae. When  the  effect  of 

fresh  copper  hydroxide  residue  was  tested  on  Phyllocnistis  citrella  Stainton 

(Lepidoptera, Noctuidae) and  its parasitoid A. citricola,  it allowed high survival of  leaf 

miner  adults,  but  reduced  survival  of  A.  citricola  adults,  and  it  was  ranked  as 

moderately selective to the parasitoid (Villanueva‐Jiménez and Hoy, 1998). 

 

Page 119: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

102 

4.4.2 Effects of kaolin treated surfaces in dual choice and no-choice experiments 

Different  laboratory dual choice experiments showed a reduction of oviposition or 

feeding  damage  on  kaolin  treated  surfaces  in  the  case  of  several  pests,  such  as  B. 

oleae, C.  rosaceana, P. gossypiella, Lymantria dispar  (L.)  (Lepidoptera, Lymantriidae), 

Choristoneura fumiferana (Clemens) (Lepidoptera, Tortricidae), Thrips tabaci Lindeman 

(Thysanoptera, Thripidae), S. exigua or R.  indifferens (Knight et al., 2000; Sisterson et 

al., 2003; Showler, 2003; Cadogan and Sabaranch, 2005a,b; Yee, 2007; Larentzaki et al., 

2008;  Pascual  et  al.,  2010b;  Yee,  2010).  These  results  are  in  agreement with  those 

obtained  in  the  experiment with C. nigritus  and P.  concolor. Adults of  the predator 

seemed to prefer non kaolin‐treated surfaces when they were able to choose between 

a  treated  and  an  untreated  one.  Similarly,  the  percentage  of  attacked  hosts  by  P. 

concolor females was higher in the controls than in the kaolin. In an experiment carried 

out with  the  potato  psylla,  Bactericera  cockerelli  (Sulc)  (Homoptera,  Psyllidae),  the 

number of adults on the leaves depended on the leaf surface treated: when kaolin was 

applied on the upper surface of the  leaves, adults were  found  in a higher number  in 

the controls.  In contrast, when  the  lower or both surfaces were  treated,  there were 

not differences between the number of adults found in the controls and in the kaolin‐

treated  leaves. However,  72‐h  after  the  treatments,  the  number  of  psyllids  on  the 

controls was significantly greater.  It was also observed that the adults  landed on the 

treated  leaves, apparently tried to escape from them by moving around. They tested 

the leaf surface because their mouthparts could penetrate through the kaolin particle 

film barrier on the surface into leaf tissue. Even though potato psyllid adults could land 

on the kaolin‐treated plants, when given a choice, the psyllids avoided plants treated 

with  kaolin particle  film under  laboratory and  field  conditions. When no  choice was 

given, a fewer number of eggs was observed (Peng et al., 2011). Liang and Liu (2002) 

reported a  similar effect  for  the adults of  the  silverleaf whitefly, Bemisia argentifolii 

(Bellows & Perring) (Homoptera, Alerodidae). They also observed that whitefly adults 

after  landing  on  the  treated  leaves  quickly  move  forward  to  the  uncoated  areas, 

forming many  clusters  of  adults  and  eggs  on  the  green  spots  on  the  leaves.  These 

results are in agreement with the results obtained in the C. nigritus  

Page 120: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

103 

In the no‐choice tests, when insects cannot choose between a kaolin‐coated surface 

and  a  clean  one,  the  product  did  not  have  the  same  deleterious  effects  as  those 

reported  in  the dual choice experiments. Although Pascual et al.  (2010b),  found  that 

both the percentage of attacked olives and the number of oviposition stings per olive 

were  reduced  by  kaolin  treatment,  the  product  did  neither  completely  inhibited 

oviposition  nor  did  negatively  influence  the  percentage  of  egg  hatching  or  larval 

feeding, in the case of C. fumiferana, L. dispar, R. indifferens (Cadogan and Scharbach, 

2005a,b;  Yee,  2007).  In  agreement with  the  last  results,  there were  not  differences 

between the percentage of C. nigritus adults found on the treated and the untreated 

butternuts,  and  no  differences  on  beneficial  capacity  of  P.  concolor were  detected 

either.  

      

Page 121: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

104 

4.5 Appendix (tables of results)

Page 122: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Table  6:  Percentages  of mortality  72  hours  after  exposure,  attacked  hosts  and  progeny  size  of  P.  concolor  after  kaolin,  Bordeaux mixture,  copper oxychloride and dimethoate applications on an inert surface, an extended laboratory and a semifield experiments (mean data ± standard error) 

        

Data followed by the same letter are not significantly different (ANOVA, LSD; P≥0.05) 1Mortality corrected following the Schneider‐Orelli formula: M (%) = [(Mtreated – Mcontrol)/(100 – Mcontrol)]*100 2 Attacked hosts and progeny size corrected following the Abbot formula: P (%) = [1‐ (Ptreated/ Pcontrol)] x 100 3IOBC toxicity rating: Laboratory: 1 (harmless) < 30%; 2 (slightly harmful) 30‐79%; 3 (moderately harmful) 80‐99%; 4 (harmful) >99%; Extended laboratory and semifield: 1 <25%; 2 25‐50%; 3 51‐75%; 4 >75%    4Data analyzed using Kruskal‐Wallis test. 

 % Mortality 72h 

Reduction1 (%) IOBC3 

% Attacked hosts Reduction2 (%) 

IOBC3 % Progeny size 

Reduction2 (%) IOBC3 

  Residual contact  on glass surfaces  

Control  0.0a ± 0.0  ‐ 83.0a ± 6,6  ‐  54.8a ± 7.2 ‐ Kaolin  0.0a ± 0.0  0/1 97.7a ± 1.3  ‐17.6/1  65.0a ± 3.9 ‐18.6/1 Bordeaux mixture 0.0a ± 0.0  0/1 91.8a ± 3.7  ‐10.5/1  60.2a ± 4.8  ‐9.9/1 Copper oxychloride 0.0a ± 0.0  0/1 92.2a ± 5.8  ‐11.0/1  52.1a ± 4.4 4.8/1 Dimethoate  100.0b ± 0.0  100/4 ‐  ‐  ‐  ‐ 

  K=24.04  F3,12=1.57   F3,12=1.21  P<0.0001  P=0.2484   P=0.3497

Extended laboratory

Control  3.8a ± 2.3  ‐ 96.3a ± 1.6 ‐  54.8a ± 10.4Kaolin  0.0a ± 0.0  ‐4.0/1 97.4a ± 0.6 ‐1.2/1 65.1a ± 9.5 ‐18.7/1Bordeaux mixture 1.8a ± 1.8  ‐2.1/1 95.8a ± 1.7 0.5/1 77.4a ± 4.4 ‐41.2/1Copper oxychloride 5.3a ± 3.4  1.6/1 96.9a ± 1.7 ‐0.7/1 64.3a ± 12.1 ‐17.2/1Dimethoate  100.0b ± 0.0  100/4 ‐ ‐  ‐ ‐

  F4,20= 460.75  F3,12=0.24   F3,12= 0.94  P<0.0001  P=0.8676   P=0.4522

Semi‐field

Control  1.1a ± 1.1  ‐ 92.7a ± 3.3 ‐  49.2a ± 4.8 ‐Kaolin  1.1a ± 1.1  0.0/1 94.3a ± 2.7 ‐1.22/1 45.2a ± 4.3 ‐18.7/1Bordeaux mixture 3.3a ± 1.9  2.24/1 90.2a ± 6.5 0.5/1 54.0a ± 3.5 ‐41.2/1Copper oxychloride 1.1a ± 1.1  0.0/1 93.3a ± 3.9 0.7/1 45.3a ± 4.1 ‐17.2/1Dimethoate  98.9b ± 1.1  98.9/4 ‐ ‐  ‐ ‐

  F4,10=1094.77  F3,12=0.16   F3,12= 0.99  P<0.0001  P= 0.9196   P= 0.4314

Page 123: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Table 7: Percentages of mortality 72 hours after exposure, life span, emergence, attacked hosts and progeny size of P. concolor after kaolin, Bordeaux mixture, copper oxychloride and dimethoate applications on parasitized pupae or ingested via their drinking water (mean data ± standard error) 

Data followed by the same letter are not significantly different (ANOVA, LSD; P≥0.05) 1Mortality corrected following the Schneider‐Orelli formula: M (%) = [(Mtreated – Mcontrol)/(100 – Mcontrol)]*100 2 Life span, emergence and attacked hosts and progeny size corrected following the Abbot formula: P (%) = [1‐ (Ptreated/ Pcontrol)] x 100 3IOBC toxicity rating: Laboratory: 1 (harmless) < 30%; 2 (slightly harmful) 30‐79%; 3 (moderately harmful) 80‐99%; 4 (harmful) >99% 4Data analyzed using Kruskal‐Wallis test. 

Oral toxicity 

 % Mortality 

72h Reduction1(%)

IOBC3 Life span (days) 

Reduction2(%) IOBC 3 

% Attacked hosts 

Reduction2(%) IOBC 3 

% Progeny size 

Reduction2(%)  IOBC 3 

Control  0.0a ± 0.0  ‐  20.1a ± 2.1  ‐  94.4a ± 4.0  ‐  49.8a ± 3.0   Kaolin  36.0ab ± 21.1  36.0/2  3.9c ± 0.6  80.5/3  81.6b ± 6.9  13.5/1  46.4a ± 4.8  6.9/1 Bordeaux mixture  4.0ab ± 2.7  4/1  13.8b ± 0.7  31.1/2  97.2a ± 1.6  ‐2.9/1  61.5a ± 6.4  ‐23.4/1 Copper oxychloride  0.0a ± 0.0  0/1  13.3b ± 1.0  33.6/2  99.8a ± 0.2  ‐5.7/1  51.7a ± 6.9  ‐3.8/1 Dimethoate  100.0b ± 0.0  100/4  1.38d ± 0.13  93.1/3  ‐  ‐  ‐  ‐ 

  K= 17.38684    F4,20= 78.01    F3,12=5.99    F3,12=1.38     P= 0.0016255    P < 0.0001    P=0.0098    P=0.2950   

Treatment of pupae 

  % Emergence 

Reduction2(%) IOBC 3 

Life span (♀) 

Reduction2(%) IOBC3 

% Attacked hosts 

Reduction2(%) IOBC3 

% Progeny size 

Reduction2(%)IOBC3 

Control  55.7a ± 4.3  ‐  55.3a  ± 2.5  ‐  99.1a ± 0.5  ‐  31.6a ± 9.8  ‐ Kaolin  66.5a ± 6.6  ‐19.4/1  49.6a ± 2.8  10.3/1  96.4a ± 1.5  2.8/1  38.6a ± 8.3  ‐22.1/1 Bordeaux mixture  64.8a ± 4.3  ‐16.2/1  48.2a ± 3.8  12.8/1  98.7a ± 0.9  0.4/1  37.9a ± 10.4  ‐19.9/1 Copper oxychloride  63.6a ± 3.6  ‐14.2/1  48.6a ± 2.7  12.0/1  98.8a ± 0.3  0.3/1  30.0a ± 13.9  4.9/1 Dimethoate  37.4b ± 2.7  32.9/2  46.3a ± 3.8  16.2/1  89.5a ± 7.1  9.6/1  29.6a ± 6.7  6.2/1 

  F4,20=7.16    F4,20=1.14    F4,15=1.51    F4,15= 0.18     P=0.0010    P=0.3678    P= 0.2479    P= 0.9429   

Page 124: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

107 

Table 8: Percentages of mortality 72h after exposure and  life  span C. nigritus adults after kaolin,  Bordeaux  mixture,  copper  oxychloride  and  dimethoate  applications  on  an  inert surface and in an extended laboratory experiment (mean data ± standard error) 

 Data followed by the same letter are not significantly different (ANOVA, LSD; P≥0.05) 1Mortality corrected following the Schneider‐Orelli formula: M (%) = [(Mtreated – Mcontrol)/(100 – Mcontrol)]*100 2 Life span corrected following the Abbot formula: P (%) = [1‐ (Ptreated/ Pcontrol)] x 100 3IOBC toxicity rating: Laboratory: 1 (harmless) < 30%; 2 (slightly harmful) 30‐79%; 3 (moderately harmful) 80‐99%; 4 (harmful) >99% 

  % Mortality 72h 

Reduction1 (%)IOBC3 

Life span  (days) 

Reduction2(%)IOBC3 

Residual contact  on glass surfaces 

Control  0.0a ± 0.0  ‐  140.7a ± 8.3  ‐ Kaolin  2.2a ± 2.2  2.2/1  126.9a ± 7.7  9.8/1 Bordeaux mixture  0.0a ± 0.0  0.0/1  140.9a ± 7.5  ‐0.1/1 Copper oxychloride  4.4a ± 2.7  4.4/1  119.6a ± 21.8  ‐15.0/1 Dimethoate  100.0b ± 0.0  100.0/4  1.0b ± 0.0  99.3/4 

  F4,20= 784.60   F4,20=26.58     P<0.0001    P<0.0001   

Extended laboratory 

Control  3.1a ± 3.1  ‐  117.8a ± 7.2  ‐ Kaolin  3.1a ± 3.1  0.0/1  108.7a ± 11.2  7.7/1 Bordeaux mixture  3.1a ± 3.1  0.0/1  134.9a ± 11.3  ‐14.6/1 Copper oxychloride  3.1a ± 3.1  0.0/1  126.9a ± 26.8  ‐7.71 Dimethoate  100.0b ± 0.0  100/4  1.0b ± 0.0  99.1/4 

  F4,15= 240.25   F4,15=14.80     P<0.0001    P<0.0001   

Page 125: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Table 9: Percentages of attacked hosts and progeny size when P. concolor parasitize through a kaolin, Bordeaux mixture or copper oxychloride treated surface with or without olive tree treated leaves. Percentages have been recorded when the surfaces were treated and when females were transferred into non treated cages (mean data ± standard error) 

  Treated surface  After treatment (non‐treated surface) 

  % Attacked hosts 

Reduction1(%) IOBC2 

% Progeny size 

Reduction1(%) IOBC2 

% Attacked hosts 

Reduction1(%)IOBC2 

% Progeny size 

Reduction1(%) IOBC2 

Treatment of parasitization surface 

Control  99.5a ± 0.3  ‐  66.0a ± 2.9  ‐  98.7a ± 0.7  ‐  52.0a ± 4.7  ‐ Kaolin  83.1b ± 4.7  16.4/1  70.4a ± 2.7 ‐6.6/1  97.3a ± 1.2 1.4/1  69.3a ± 4.5 ‐33.4/1 Bordeaux mixture  99.3a ± 0.3  0.1/1  69.5a ± 3.5  ‐5.2/1  99.2a ± 0.3  ‐0.0/1  53.2a ± 5.4  ‐2.3/1 Copper oxychloride  99.5a ± 0.2  0.0/1  65.8a ± 4.5 0.3/1  99.2a ± 0.5 0.5/1  58.3a ± 4.2 ‐12.2/1 

  F3,12=22.89    F3,12=0.45    F3,12=1.52    F3,12=2.77   

  P<0.0001    P=0.7219    P=0.2604    P=0.0872   

Treatment of parasitization surface and olive tree leaves 

Control  92.1a ± 4.7  ‐  73.4a ± 3.5  ‐  94.5a ± 1.3  ‐  76.0a ± 5.8  ‐ Kaolin  89.4a ± 2.2  2.9/1  70.8a ± 1.4 3.6/1  94.2a ± 2.4 0.3/1  71.2a ± 4.5 6.2/1 Bordeaux mixture  94.5a ± 1.1  ‐2.6/1  72.3a ± 4.9  1.5/1  89.7a ± 4.4  5.1/1  72.8a ± 4.3  4.2/1 Copper oxychloride  98.3a ± 0.8  ‐6.8/1  78.6a ± 3.6 ‐7.1/1  98.2a ± 0.8 ‐3.9/1  75.6a ± 4.1 0.4/1 

  F3,12=2.82    F3,12=0.89    F3,12=1.77    F3,12=0.23     P=0.0840    P=0.4761    P=0.2070    P=0.8720   Data followed by the same letter are not significantly different (ANOVA, LSD; P≥0.05) 2 Attacked hosts and progeny size corrected following the Abbot formula: P (%) = [1‐ (Ptreated/ Pcontrol)] x 100 3IOBC toxicity rating: Laboratory: 1 (harmless) < 30%; 2 (slightly harmful) 30‐79%; 3 (moderately harmful) 80‐99%; 4 (harmful) >99%; Extended laboratory: 1 <25%; 2 25‐50%; 3 51‐75%; 4 >75%     

Page 126: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

109 

Table  10:  Percentages  of  attacked  hosts  and  progeny  size  in  the  dual  choice  and  the  no‐choice  experiments when  P.  concolor  females  parasitize  through  a  kaolin‐treated  surface (mean data ± standard error) 

       Significant differences between treatment means were detected using the two sample t‐tests for the study of the beneficial capacity. If any of the assumptions of the analysis of were violated, the non‐parametric Mann‐Whitney U test was applied. Data followed by the same letter are not significantly different (P≥0.05) 

  Table 11: C. nigritus: dual choice and no‐choice experiments. Percentage of adults found on the butternuts (mean data ± standard error) 

  Infested butternut 

Uninfested butternut 

Marginal mean 

  No choice   

Control  14.4 ± 1.3  0.1 ± 0.1  7.25a ± 0.66 Kaolin  11.1 ± 1.2  1.3 ± 0.5  6.21a ± 0.66 

Marginal mean  12.76a ± 0.66  0.70b ± 0.66   

  Dual choice   

Control  8.5 ± 1.2  0.0 ± 0.0  4.25a ± 0.46 Kaolin  3.6 ± 0.5  0.0 ± 0.0  1.79b ± 0.46 

Marginal mean  6.05a ± 0.46  0.0b ± 0.46   

 Data followed by the same letter are not significantly different (Multifactorial ANOVA; P≥0.05) 

     

  % Attacked hosts  % Progeny size 

  No‐choice 

Control  74.0a ± 3.2  43.8a ± 1.8 Kaolin  59.1a ± 6.2  48.7a ± 8.0 

  t = 2.13365  W = 9.0   P = 0.076821  P = 0.885229 

  Dual choice (all together) 

Control  81.7a ± 5.7  48.3a ± 4.0 Kaolin  63.8b ± 7.0  38.0a ± 5.0 

  W = 593.5  t = 1.60231   P = 0.03489  P = 0.113129 

  Dual choice: upper mesh treated 

Control  98.3a ± 0.6  52.9a ± 5.0 Kaolin  30.55b ± 5.8  22.8b ± 5.5 

  W = 16.0  W = 16.0   P = 0.0294009  P = 0.0303826 

  Dual choice: bottom mesh treated 

Control  65.1a ± 16.9  43.7a ± 7.6 Kaolin  97.0a ± 0.8  53.2a ± 7.3 

  W = 15.0  t = ‐0.901544   P = 0.0590715  P = 0.402037 

Page 127: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Kaolin and copper-based products

110 

Table 12: Classification of the products according to the IOBC criteria  

 

 

 

 

 

 Kaolin 

Bordeaux mixture 

Copper oxychloride 

Dimethoate 

Mortality 72h after the treatments 

Residual contact (glass) P. concolor  1  1  1  4 Residual contact (glass) C. nigritus  1  1  1  4 Extended laboratory P. concolor  1  1  1  4 Extended laboratory C. nigritus  1  1  1  4 Semifield*  1  1  1  4 Ingestion*  2  1  1  4 Treatment of pupae*  1  1  1  4 

Life span 

Residual contact (glass) C. nigritus  1  1  1  4 Extended laboratory C. nigritus  1  1  1  4 Ingestion*  3  2  2  3 Treatment of pupae (of surviving females)* 

1  1  1  1 

Emergence 

Treatment of pupae*  1  1  1  2 

Reproductive parameters 

Attacked hosts 

Residual contact (glass) P. concolor  1  1  1  ‐ Extended laboratory P. concolor  1  1  1  ‐ Semifield*  1  1  1  ‐ Ingestion*  1  1  1  ‐ Treatment of pupae*  1  1  1  1 Treatment of surface  1  1  1  ‐ Treatment of surface (after treatment)  1  1  1  ‐ Tr. Surface + olive tree leaves  1  1  1  ‐ Tr. Surface + leaves (after treatment)  1  1  1  ‐ 

Progeny size 

Residual contact (glass) P. concolor  1  1  1  ‐ Extended laboratory P. concolor  1  1  1  ‐ Semi‐field*  1  1  1  ‐ Ingestion*  1  1  1  ‐ Treatment of pupae*  1  1  1  1 Treatment of surface  1  1  1  ‐ Treatment of surface (after treatment)  1  1  1  ‐ Tr. Surface + olive tree leaves  1  1  1  ‐ Tr. Surface + leaves (after treatment)  1  1  1  ‐ 

Page 128: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Ecdysone agonists

111 

Chapter 5

ECDYSONE AGONISTS: EFFICACY AND ECOTOXICOLOGY ON BACTROCERA OLEAE AND PSYTTALIA CONCOLOR. INSECT TOXICITY BIOASSAYS AND MOLECULAR DOCKING APPROACHES1

5.1 Introduction

 

As  it was already explained  in Chapter 1, control methods against B. oleae  include 

bait  sprays,  cover  sprays  and  mass  trapping  (Haniotakis,  2005).  Both  traditional 

insecticides,  such  as  organophosphates,  and  other  more  recently  developed 

compounds, like spinosad, are commonly applied in bait sprays. However, B. oleae can 

develop resistance to some of these insecticides, as it has already been demonstrated 

for dimethoate (Skouras et al., 2007; Daane and Johnson, 2010) and spinosad (Kakani 

et al., 2010). Therefore, searching alternative treatments against this pest is necessary 

if an accurate  resistance management program  is  likely  to be applied.  Insect growth 

regulators (IGRs) such as ecdysone agonists could be an alternative. 

 

The  ecdysteroid  agonists  or moulting  accelerating  compounds  (MACs)  act  upon 

binding specifically with  the ecdysone  receptor  (EcR) of susceptible  insects. They are 

chemically described as substituted dibenzoylhydrazines (DBHs) and mimic the natural 

function of the endogenous insect moulting hormone 20‐hydroxyecdysone (20E). They 

induce a premature  lethal molting  in  larval stages of different  insect orders, and they 

affect reproduction reducing egg production, producing ovicidal activity and disrupting 

1 BENGOCHEA  P,  CHRISTIAENS O,  AMOR  F,  VIÑUELA  E,  ROUGÉ  P, MEDINA  P,  SMAGGHE  G.  2012.  Ecdysteroid receptor docking suggests  that dibenzoylhydrazine‐based  insecticides are devoid  to any deleterious effect on  the parasitic wasp Psyttalia concolor (Hym. Braconidae). Pest Management Science 68 (DOI 10.1002/ps.3274) BENGOCHEA P, CHRISTIAENS O, AMOR F, VIÑUELA E, ROUGÉ P, MEDINA P, SMAGGHE G. Insect growth regulators as potential insecticides to control olive fruit fly (Bactrocera oleae (Rossi)): insect toxicity bioassays and molecular docking approach. Pest Management Science (In Press)

Page 129: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Ecdysone agonists

112 

normal spermatogenesis processes (Dhadialla et al., 1998; 2005; Nakagawa, 2005).  

5.1.1 The ecdysone receptor

 

The morphogenetic events associated with insect development are largely triggered 

by the action of a single class of steroid hormones, the ecdysteroids. Among all insect 

orders  it has been established  that  the ecdysteroid‐induced orchestration of molting 

and metamorphosis is mediated by a heterodimer comprised of the ecdysone receptor 

(EcR) and Ultraspiracle  (USP, also named RXR)  (i. e.  this protein  is composed of  two 

similar  but  not  identical  subunits;  polypeptide  chains  differ  in  composition,  order, 

number, or kind of their amino acid residues). The heterodimer is stabilized by 20E and 

recognizes specific promoter elements  in the  insect genome to regulate transcription 

(Henrich, 2005).  

 

Both  proteins  (EcR  and  USP)  belong  to  the  superfamily  of  nuclear  hormone 

receptors,  which  consists  of  ligand‐dependent  transcription  factors  that  share  two 

conserved  domains:  the  DNA‐binding  domain  (DBD)  and  the  ligand‐binding  domain 

(LBD). They play a central role  in controlling gene expression during the development 

of arthropods. Their general modular structure commonly has  four domains, namely 

the A/B, C, D and E domains, although some receptors also contain an F domain at the 

carboxy‐terminal  end  of  the  protein.  Individual  domains  are  at  least  partially 

autonomous in their function (Henrich, 2005) (Figure 60). The DBD and the LBD are the 

most conserved across all taxa for both receptors. The LBD is composed of 12 α‐helices 

that  form  a  ligand‐binding  pocket  which  holds  the  cognate  ligand.  The  binding 

between  the  receptor and a  ligand  starts  the hormone  signalling  cascade  regulating 

important physiological events  in an  insect’s  life, such as growth, metamorphosis and 

reproduction (Bonnetton et al., 2003; Henrich, 2005; Nakagawa, 2005; Tohidi‐Esfahani 

et al., 2011;  Fahrbach et al., 2012). Crystal  structures of  the  LBD provide  important 

information  on  the  recognition  of  the  ligands  and  the mechanisms  of  activation  of 

nuclear receptors (Kasuya et al., 2003).  

 

Page 130: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Ecdysone agonists

113 

 

Figure 60: Modular structure (domains) of the insects’ ecdysone receptors 

 

5.2 Objectives and procedures

 

In  the  current  study,  the  efficacy  of  three  MACs  (tebufenozide  (RH‐5992), 

methoxyfenozide (RH‐2485), and RH‐5849) on B. oleae has been tested and compared 

to dimethoate and  spinosad.  Furthermore, with  the aim of evaluating  their possible 

compatibility in IPM programs, the toxic effects on P. concolor have also been tested.  

 

In  the  first part,  two biological experiments have been carried out using B. oleae 

adults and P. concolor females: exposition to treated glass surfaces and oral toxicity of 

the products.  

 

In  a  second  part,  the  LBD  of  the  EcR  of  both  insects  have  been  cloned  and 

sequenced. Then, a three dimensional (3D) modelling of the LBD of the EcR of B. oleae 

(BoEcR‐LBD) and P. concolor EcR (PcEcR‐LBD) have been constructed to evaluate if they 

exhibit the typical canonical structure with 12 α‐helices. 

 

Finally, a ligand docking was performed to support the hypothesis that DBH‐based 

insecticides  could  fit  in  the  ligand binding pocket of  susceptible  insects.  This  should 

happen in the case of the pest, while it should be devoid of any deleterious effect on 

the parasitic wasp.  

 

FA/B C D E

Page 131: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Ecdysone agonists

114 

5.3 Materials and methods

5.3.1 Insect bioassays

 

The residual contact activity on glass surfaces and the oral toxicity test procedures, 

as well as, the statistical analysis, were similar to those described in Chapters 3 and 4. 

However,  in  the  case  of  the  residual  contact  activity  experiment  the  PIEC was  not 

applied. Chemicals used  in  these experiments are  listed  in Table 13. Solutions of  the 

products were prepared  freshly  in distilled water prior  to  the assays, based on  their 

respective MFRC  in accordance with  the Spanish  registration, with a delivery  rate of 

1000  litre water ha‐1.  In  the  case of RH‐5849  the dose applied was  the  same as  the 

dose of tebufenozide. 5 ml of acetone were used for solving for this technical product. 

The  activity  of  the  three  IGRs  was  compared  to  spinosad  and  dimethoate.  Both 

dimethoate and spinosad were chosen as commercial standards.  

 

P.  concolor  females and B. oleae adults were obtained as described  in  chapter 3. 

Diets and distilled water were supplied as described in chapter 3. 

 

Experiments  consisted  of  five  replicates  per  treatment.  Per  replicate,  10  unfed 

adults  (<48h‐old) of B. oleae and 10 unfed, mated  females  (<48h‐old) of P. concolor 

were used. Mortality 72 hours after  the  treatments was measured both  for B. oleae 

and P. concolor. Life span, in the case of the pest, and beneficial capacity, in the case of 

the parasitoid, were evaluated following the procedures described in Chapter 3. 

 

 

 

 

 

 

 

Page 132: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Ecdysone agonists

115 

Table 13: Chemicals tested in the experiments 

1Formulated product 2Dose applied in citrus orchards against Phyllocnistis citrella Stainton (Lepidoptera:   3Dose applied  in  tangerine  tree orchards against P. citrella  (for RH‐5849,  the same dose as  for tebufenozide was tested). 4Dose applied in horticulture crops against different insect pests. The product was used only when the oral toxicity of the insecticides was evaluated in both insects.  5Rate applied in olive orchards against B. oleae. It was only used to evaluate the residual contact activity on a glass surface because it cannot be solved (therefore, the other spinosad formulation was decided to be used in the oral toxicity experiments). Because the product  is too dense,  instead of applying  it with the Tower of Potter, a pipette was used to place small drops on the glass. The dose at field level and the surface of the test cages were taking into account to calculate the amount of product to be applied (1l/ha is the rate for B. oleae; 219.7 cm

2 is the area of the cage; thus, 2.19 µl/per replicate should be applied). 

 

 

Active ingredient (a.i.) 

Trade name %a.i; form 

Conc1  Trade Company 

Methoxyfenozide  Runner®  24 SC  75 cc/hl2 Dow Agrosciences Iberica 

S.A., Madrid (Spain) 

Tebufenozide  Mimic 2F®  24 SC  75 cc/hl3 Dow Agrosciences Iberica 

S.A., Madrid (Spain) 

RH‐5849 Technical Product 

> 95%  75 cc/hl3 Rohm and Hass, Spring 

House (PA) 

Spinosad 

Spintor 480 SC® 

48 SC  25 cc/hl4 Dow Agrosciences Iberica 

S.A.,  Madrid (Spain) 

Spintor‐Cebo® 

0.024CB  1 l/ha5 Dow Agrosciences Iberica 

S.A.,  Madrid (Spain) 

Dimethoate Danadim Progress® 

40 EC  150 cc/hl Cheminova Agro S.A. Madrid 

(Spain) 

Figure 61: Insecticides tested in the experiments

Page 133: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Ecdysone agonists

116 

5.3.2 EcR-LBD sequence

 

Total RNA was extracted  from B. oleae and P. 

concolor adults using TRI Reagent  (Sigma‐Aldrich, 

Bornem,  Belgium),  based  on  a  single‐step  liquid 

phase  separation  method  (Chomeczynski  and 

Sacchi,  1987).  The  product  is  a  mixture  of 

guanidine,  thiocyanate  and  phenol  in  a 

monophase  solution  which  effectively  dissolves 

RNA, DNA and protein on homogenization or lysis 

of tissue samples. The resulting RNA is intact with 

little  or  no  contaminating DNA  and  protein.  The 

quality and quantity of the extracted RNA were examined by gel electrophoresis and 

spectrophotometry  using  a  NanodropTM  ND‐1000  (Thermo  Fisher  Scientific,  Asse, 

Belgium).  Subsequently,  first  strand  cDNA  synthesis  was  performed  using 

SuperScriptTM  II  reverse  transcriptase  (Invitrogen,  Merelbeke,  Belgium)  with  the 

oligo(dT)12‐18 primers according to the manufacturer’s protocol.  

 

The complete BoEcR‐LBD and PcEcR‐LBD coding sequences were  then determined 

through  a  number  of  Polymerase  Chain  Reaction  (PCR)  reaction  steps  (SensoQuest 

labcycler,  SensoQuest  GmbH  Göttingen,  Germany).  The  specific  conditions  of  PCR 

reaction steps are specified in Table 14. Partial sequences of the 

LBD were obtained using degenerate and specific primers (Table 

15)  located  in  the coding sequence of  the LBD and  the DBD of 

the  receptor and designed using Primer3  software  (Rozen and 

Skaletsky,  2000). Design  of  degenerate  primers was  based  on 

known  EcR  sequences  from  different Mecoptera,  Trichoptera, 

Strepsiptera,  Coleoptera,  Hymenoptera,  Lepidoptera  and 

Diptera  insect  species. Gene  specific primers were designed  in  the partial  sequence 

obtained with  the  degenerate  primers.  PCR  products were  purified  using  the  Cycle 

Pure  kit  (Eppendorf  centrifuge  5424; Omega Bio‐Tek, Beaver Ridge Circle, Norcross, 

Figure 62: PCR machine used in theexperiments 

Figure  63:  Agarose  gelwith  different  PCRproducts loaded 

Page 134: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Ecdysone agonists

117 

GA)  to eliminate  the DNA of  interest  from  soluble proteins  and other nucleic  acids. 

After purification, samples were sent  for sequencing  (AGOWA, Berlin, Germany). The 

first fragment of both BoEcR‐LBD and PcEcR‐LBD was amplified using two degenerate 

primers within the LBD,  located at helices 5 and 12, respectively.  In a second step, a 

degenerate primer in the DBD was used in combination with a gene‐specific primer at 

helix 9‐10 in order to amplify and sequence the LBD (fragment 2). Then, the 3’ end of 

the  transcripts were  eventually  also  amplified  by  RACE‐PCR  (Rapid  amplification  of 

cDNA Ends‐PCR;  i.e. a PCR technique which facilitates the cloning of full‐length cDNA 

sequences when only a partial cDNA sequence  is available) using  the 3’RACE System 

for  RACE  (Invitrogen).  A  specific  primer  in  helix  11  together  with  the  Abridged 

Universal Amplification Primer  (AUAP) that  is delivered with the kit were used  in the 

reaction.  In the case of P. concolor, we also amplified and sequenced a small missing 

part  between  helices  10‐12  and  afterwards  (Bridge  fragment),  the whole  fragment, 

starting  in  the  DBD  and  ending  in  the  3’  UTR  was  cloned  and  sequenced  for 

confirmation.  In the case of B. oleae, cDNA for RACE‐PRCs was obtained from B. olae 

adults  stored  in  RNAlater  (Sigma‐Aldrich,  Bornem,  Belgium)  because  there were  no 

adults alive available at the time of isolating RNA.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure  64:  Gel  electrophoresis  apparatus  (anagarose gel is placed in the buffer‐filled box andelectrical field is applied via the power supply tothe rear. The negative terminal  is at the side ofthe  apparatus  closest  to  the  tip  box  (colourblue), so DNA migrates toward it 

Figure  65:  Bio‐Rad.  Once  the  electrophoresis  is completed,  the  molecules  in  the  gel  can  be stained  to  make  them  visible.  DNA  can  be visualized  using  ethidium  bromide  which, fluoresces  under  ultraviolet  light,  when intercalated  into DNA.  This  apparatus  is  used  to visualize  DNA.  Photographs  of  the  gels  can  be taken using Gel Doc 

Page 135: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Ecdysone agonists

118 

Same B. oleae and P. concolor cDNAs as used in the identification of EcR‐LBD were 

used  for  the  initial PCR  reactions of  the cloning. After purification,  the PCR products 

were  ligated  into  a  pGEM‐T  vector  (Promega,  Madison,  WI)  according  to  the 

manufacturer’s  instructions.  Afterwards,  plasmids  were  transformed  in  competent 

Escherichia  coli  XL‐1  Blue  Cells  by  heat  stock  and  then  plated  out  on  an  ampicilin‐

containing LB (Lysogeny broth) agar plate. After 16 h incubation, formed colonies were 

checked by colony PCR  and several of these positive colonies were then purified using 

a Plasmid mini prep kit  (Omega Bio‐Tek) and  sent  for  sequencing  (AGOWA)  (Figures 

66,67 and 68). 

 

Page 136: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Ecdysone agonists

119 

Table 14: Specific  conditions of PCR  reaction  steps  for determining BoEcR‐LBD and PcEcR‐LBD coding sequences  

Fragment  Primers µl primer/ 10 µl PCR reaction 

Denaturation (T/t) 

Annealing (T/t) 

Extension (T/t) 

Phases total 

Bactrocera oleae

1 Degen F2‐degen R3 

0.4‐0.4  94º/30’’  51º/30’’  72º/45’’  32 

2 Degen F3‐spec R1 

0.4‐0.4  94º/30’’  53º/30’’  72º/1’0’’  32 

3 Bridge 

fragment 0.4‐0.4  94º/30’’  55º/30’’  72º/30’’  32 

Cloning Cloning F‐cloningR 

1‐1  94º/30’’  60º/30’’  72º/1’0’’  32 

Psyttalia concolor

1 Degen F2‐ degen R3 

0.4‐0.4  94º/30’’  49º/30’’  72º/45’’  32 

2 Bridge 

fragment 0.3‐0.3  94º/30’’  60º/30’’  72º/45’’  32 

3 Degen F3‐specific R1 

0.4‐0.4  94º/30’’  53º/30’’  72º/1’30’’  32 

4 Race F5‐AUAP* 

0.6‐0.2  94º/30’’  60º/30’’  72º/45’’  32 

Cloning Cloning F‐cloningR 

1‐1  94º/30’’  60º/30’’  72º/30’’  32 

Ovaries Cloning F‐cloningR 

1‐1  94º/30’’  60º/30’’  72º/30’’  32 

Table 15: Degenerate and specific primers using for obtaining the partial sequences of the LBD  

Bactrocera oleae

Fragment 1 Forward primer GAAGTVATGATGYTNMGNATG

Reversed primer ACGTCCCAKATYTCWKCNARVAA

Fragment 2 Forward primer GVCGVAARTGYCARGAGTG 

Reversed primer GCAGTGAGGAGAGCGTATT 

Bridge fragment Forward primer CCACAAGAGGATCAAATCAC 

Reversed primer CGCAGTTCAGTTAGTATGGA 

Cloning Forward primer TGTCCGTTGCTACCTGATGA 

Reversed primer CGGCAGTTTACGATTCTTCA 

Psyttalia concolor

Fragment 1 Forward primer GAAGTVATGATGYTNMGNATG

Reversed primer ACGTCCCAKATYTCWKCNARVAA

Fragment 2 Forward primer GVCGVAARTGYCARGAGTG 

Reversed primer ATTTGTGTTTACGGCGACTG 

Bridge fragment Forward primer GAACGGCTCACCTGGAAGTA 

Reversed primer AGTGGGCGTCGTTATTGAAA 

RACE fragment Forward primer CGAGGCACTCAGAACATACG 

Reversed primer GGCCACGCGTCGACTAGTAC 

Cloning Forward primer CTGGCAGCACTGACTCGTTA 

Reversed primer CCACTGGGGCAATTACACTG 

Page 137: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Ecdysone agonists

120 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

The  EcR‐LBD  sequences  of  several  arthropods  and  two  human  orthologs  of  EcR 

were retrieved by Blast searches against the Genbank database. The chosen sequences 

were then aligned by CLUSTALW2/CLUSTALX2 and the phylogenetic trees were made 

using MEGA4 software (Larkin et al. 2007; Tamura et al., 2007). Bootstrap analysis with 

1000 replicates for each branch position was used to assess support for nodes  in the 

tree (Felsenstein, 1985). 

 

Figure  66:  Ethidium  bromide‐stained PCR  products  of  the  cloning  (beforeand  after  purification)  after  gelelectrophoresis (P. concolor)

Figure  68:  Ethidium  bromide‐stainedplasmids  after  gel  electrophoresis  (P.concolor)

Figure 67: Formed bacteria colonies on an ampicilin‐containing LB agar plate (B. oleae) 

Page 138: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Ecdysone agonists

121 

Figure 69: nucleotide and amino acid sequences of B. oleae and P. concolor 

 

Bactrocera oleae (nucleotides):  

CTCTCCCATATGGTCGACCTGCAGGCGGCCGCACTAGTGATTTGTCCGTTGCTACCTGATGATATTGTGGCCAAGTGCAAGGCGAGCAACATTCCGCCGCTCACGCGTAACCAGTTGGCGGTCATATACAAATTGATCTGGTATCAGGATGGCTATGAACAGCCATCGGAGGAAGATCTGAAGCGTATTATGAGCACCCCCGATGAAAACGAAAGCCCGAATGATATCAGCTTTCGGCATATAACCGAAATTACCATTTTGACAGTACAACTTATTGTGGAGTTTGCAAAAGGTTTACCGGCATTTACAAAAATTCCACAAGAGGATCAAATCACGTTGCTGAAGGCCTGCTCATCGGAAGTGATGATGTTGCGTATGGCCCGACGTTACGATCACAATTCGGATTCCATATTCTTCGCCAACAATCGTTCATATACGCGTGATGCGTACAAAATGGCCGGTGTGGCCGATAATATTGAGGATCTATTGCATTTTTGTCGGCAGATGTACTCGATGAAGGTCGACAACGTCGAATACGCTCTCCTCACTGCCATTGTGATCTTCTCCGATCGGCCGGGACTTGAAAAGGCCGAACTAGTCGAAGCGATACAAAGTTACTACATCAATACGCTGCGCGTATATATAATTAATCGACATTGCGGCGATACAAAGAGTCTGGTCTTCTTCGCGAAATTACTCTCCATACTAACTGAACTGCGCACGCTTGGCAATCAGAATGCCGAGATGTGTTAATCCCGCGGCCATGGCGGCCGGGAGCATGCGACGTCGGGCCCAATTCGCCCTATAGTGAGTCGTATTACAATTCACTGGCCGTCGTTTTACAACGTCGTGACTGGGAAAACCCTGGCGTTACCCAACTTAATCGCCTTGCAGCACATCCCCCTTTCGCCAGCTGGCGTAATAGCGAAGAGGCCCGCACCGATCGCC 

 

Bactrocera oleae (amino acids):  

QLAVIYKLIWYQDGYEQPSEEDLKRIMSTPDENESPNDISFRHITEITILTVQLIVEFAKGLPAFTKIPQEDQITLLKACSSEVMMLRMARRYDHNSDSIFFANNRSYTRDAYKMAGVADNIEDLLHFCRQMYSMKVDNVEYALLTAIVIFSDRPGLEKAELVEAIQSYYINTLRVYIINRHCGDTKSLVFFAKLLSILTELRTLGNQNAEMCSRGHGGREHATSGPIRPIVSRITIHWPSFYNVVTGKTLALPNLIALQHIPLSPAGVIAKRPAPIA 

Psyttalia concolor (nucleotides): 

CTCTCCCATATGGTCGACCTGCAGGCGGCCGCACTAGTGATTCTGGCAGCACTGACTCGTTATTAGAATTTAAGAACGGATTGTCAATTGTCAGTCCTGAACAAGCTGAGCTCATTGAGAGACTGGTTTATTTTCAAGGACTCTATGAGAATCCCAGTCCCGAAGATCTTGAAAGAATTACGTATCGACCAGTCGAGGGTGAAGATCCTGTTGACGTTAGATTCAGGCATATGGCGGAAATAACGATACTGACTGTCCAGCTTATTGTTGAATTTGCCAAAAACTTATCGGGTTTCGATAAATTGCTGAGGGAGGATCAAATTGCATTGCTAAAGGCATGCTCCAGTGAAGTCATGATGCTGAGAATGGCAAGAAAGTATGACGCTAGGACAGACAGTATCCTATTTGCTGATAATCAGCCGTACACGAGAGACAGCTACAGTTTGGCTGGAATGGGTGATACAATTGAGGATTTGCTGCGTTTTTGCCGGCACATGTTCAATATGAAAGTCAACAATGCTGAGTATGCGTTATTAACGGCTATCGTCATTTTCTCAGAACGGCCGATGCTCTTGGAGGGCTGGAAAGTCGAAAAAATCCAAGAAATATACCTCGAGGCACTCAGAACATACGTGGACAGTCGCCGTAAACACAAATCAGGAACAATATTCGCTAAACTACTCTCCGTATTGACGGAATTACGAACACTCGGCAATCAAAACAGCGAAATTTGCTTCAGTTTGAAGCTCAAAAACAAGAAGCTACCTCCATTTCTTGCCGAGATCTGGGATGTCATGCCC 

 

Psyttalia concolor (amino acids): 

QAELIERLVYFQGLYENPSPEDLERITYRPVEGEDPVDVRFRHMAEITILTVQLIVEFAKNLSGFDKLLREDQIALLKACSSEVMMLRMARKYDARTDSILFADNQPYTRDSYSLAGMGDTIEDLLRFCRHMFNMKVNNAEYALLTAIVIFSERPMLLEGWKVEKIQEIYLEALRTYVDSRRKHKSGTIFAKLLSVLTELRTLGNQNSEICFSLKLKNKKLPPFLAEIWDVMP 

Page 139: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Ecdysone agonists

122 

5.3.3 Confirmation of EcR expression in Psyttalia. concolor ovaries

The expression of EcR in the ovaries was confirmed on the parasitoid. As it occurred 

in  the biological experiments,  in which effects on  reproduction of B. oleae were not 

evaluated,  there  were  not  olive  fly  females  available  at  the  moment  of  the 

experiments to confirm the expression of this gene in their ovaries. 

 

Ovaries were carefully dissected form P. concolor female adults under stereoscopic 

microscope with the help of entomological needles (using a buffer solution to prevent 

desiccation of  the ovaries). Newly dissected ovaries were  stored  in  TRI Reagent.  43 

pairs of ovaries were used  to extract  the RNA. RNA was extracted and subsequently 

cDNA was synthesized  following the same procedure described before  for total RNA. 

The expression of  the EcR  in  the ovaries was  investigated by PCR using  the  specific 

primers designed for the cloning process.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure 70: P. concolor ovaries

Page 140: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Ecdysone agonists

123 

5.3.4 Modeling of PcEcR-LBD and docking studies

 

Homology modeling of the BoEcR‐LBD and the PcEcR‐LBD were performed with the 

YASARA structure program running on a 2.53 GHz Intel core duo Macintosh computer 

(Krieger et al., 2002). Different models were built  from  the X‐ray  coordinates of  the 

EcR of the lepidopteran Heliothis virescens F. (Lepidoptera, Noctuidae) in complex with 

synthetic  ligand  as  BYI‐06830  (PDB  code  3IXP),  the  RXR‐USP  receptor  of  the 

coleopteran  Tribolium  castaneum  Herbst.  (Coleoptera,  Tenebrionidae)  bound  to 

ponasterone  A  (PoA;  PDB  Code  2NXX)  (Iwema  et  al.,  2007),  the  EcR‐LBD  of  the 

hemipteran  Bemisia  tabaci Gennadius  (Homoptera,  Aleyrodidae)  complexed  to  PoA 

(PDB code 1Z5X) (Carmichael et al., 2005), the EcR‐USP of H. virescens in complex with 

20E  (PDB code 2R40)  (Browning et al., 2007), and  the human RXRα  (PDB code 3FC6) 

used as templates  (Washburn et al., 2009), respectively. Finally, a hybrid model built 

up from the five previous models. PROCHECK was used to assess the geometric quality 

of  the 3D‐model  (Laskowski et al, 1993).  In  this  respect, about all of  the  residues of 

BoEcR‐LBD and 87% of PcEcR‐LBD were correctly assigned on the best allowed regions 

of  the  Ramachandran  plot.  For  BoEcR‐LBD  the  sole  exception  is  the  residue  Ala75, 

which occurs in the non allowed region of the plot (results not shown). For PcEcR‐LBD, 

the  remaining  residues were  located  in  the  generously  allowed  regions  of  the  plot 

(result not shown). Using ANOLEA to evaluate the models (Melo and Feytmans, 1998), 

a single residue of BoEcR‐LBD over 235 and 5 residues of PcEcR‐LBD over 246 exhibit 

and an energy  level over the threshold value. All of these residues are  located  in the 

loop  regions connecting α‐helices. Molecular cartoons were drawn with YASARA and 

PyMol  (W.L.  DeLano,  http://pymol.sourceforge.net).  Docking  of  20E,  PoA, 

tebufenozide,  methoxyfenozide  and  RH‐5849  to  BoEcR‐LBD  and  PcEcR‐LBD  was 

performed  with  the  YASARA  structure  program.  Clipping  planes  of  BoEcR‐LBD  and 

PcEcR‐LBD complexed to 20E, PoA, tebufenozide, methoxyfenozide and RH‐5849 were 

rendered with PyMol. Complexed to halofenozide has also been performer for PcEcR‐

LBD. 

 

Page 141: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Ecdysone agonists

124 

5.4 Results

5.4.1 Efficacy and toxicological effects of methoxyfenozide, tebufenozide and RH-5849  

Either  residual  contact  or  ingestion  exposure  to methoxyfenozide,  tebufenozide 

and  RH‐5849  did  not  cause  any  deleterious  effect  on  B.  oleae  adults  24  h  after 

exposition.  Then,  in  the  continuation  of  the  experiment,  methoxyfenozide  and 

tebufenozide  were  not  toxic  to  B.  oleae.  In  great  contrast,  RH‐5849  provoked  a 

significant higher mortality. 48 h after being in contact with the products 26% of adults 

were killed, 86% on day 7 and 100% on day 15. Results were a little bit different when 

oral toxicity of the product was evaluated. After 72 h  ingesting RH‐5849, only 10% of 

adults have died. 31.8% of adults were killed at 7 days after  the  treatments and  the 

percentage  increased  to  98.2%  on  day  15. When  exposed  to  dimethoate,  however, 

100% of B. oleae adults died after 24 h  in both experiments.  In the case of spinosad, 

mortality 24 h after the treatments was 62% when adults were exposed to the  fresh 

residue of the insecticides and 50% when they ingested the products. 24 h later these 

percentages increased up to 88% and 98%, respectively (Figure 71).  

Page 142: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Ecdysone agonists

125 

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

 24h 48h 72h 7d 15d 24h 48h 72h 7d 15d

Residual contact (glass) Oral toxicity

*

*

*

*

*

*

*

*

*

** *

*

* * * ** * * * *

*

* * * *

% M

ortality

Different experiments: % mortality of Bactrocera oleae

Control

Methoxyfenozide

Tebufenozide

RH‐5849

Spinosad

Dimethoate

  

Figure 71: Percentage of mortality of B. oleae adults during the two performed experiments. Spintor‐Cebo® was applied  in  the  residual contact on glass surfaces experiment. Spintor 480 SC® was used  for evaluating  the oral toxicity.  Asterisks  indicate  statistical  differences  between  the  treatments  and  the  controls  within  the  same parameter evaluated (P < 0.05) 

  

In  the case of P. concolor,  the  three  tested MACs did not cause any mortality on 

females. No  effects were  detected  either when  females were  exposed  to  a  treated 

glass  surface  or  when  they  ingested  the  products. When  exposed  to  dimethoate, 

however,  females  died  24  after  exposure  to  this  insecticide.  Residual  contact with 

spinosad  caused  a  68.0%  of  mortality  72h  after  exposure,  while  the  percentage 

increased  to  99.0%  when  females  ingested  the  insecticide  (mean  data  ±  standard 

errors  are  given  in  supplementary  tables  in  an  appendix  at  the end of  this  chapter; 

Tables  17  and  18).  Furthermore,  no  sublethal  effects  of  the  three  MACs  on 

reproductive parameters, namely percentage of attacked hosts and progeny size, were 

observed  in both assays  (P>0.05) and no  change  in behaviour of  treated wasps was 

seen (Figures 72 and 73).  

 

Page 143: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Ecdysone agonists

126 

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

24h 48h 72h 7d 24h 48h 72h

Residual contact (glass) Oral toxicity

*

*

*

*

*

* ** * * *

*

* *% M

ortality

Different experiments: % mortality of Psyttalia concolor

Control

Methoxyfenozide

Tebufenozide

RH‐5849

Spinosad

Dimethoate

 

Figure 72: Percentage of mortality of P. concolor females during the two performed experiments. Spintor‐Cebo® was applied in the residual contact on glass surfaces experiment. Spintor 480 SC® was used for evaluating the oral toxicity.  Asterisks  indicate  statistical  differences  between  the  treatments  and  the  controls  within  the  same parameter evaluated (P < 0.05) 

 

 

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

% Attackedhosts

% Progeny size % Attackedhosts

% Progeny size

Residual contact (glass) Oral toxicity

%

Different experiments: % attacked hosts and progeny size

Control

Methoxyfenozide

Tebufenozide

RH‐5849

Figure 73: Effects of methoxyfenozide, tebufenozide and RH‐5849 on P. concolor beneficial capacity 

Page 144: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Ecdysone agonists

127 

5.4.2 Bactrocera oleae EcR-LBD sequence

 

The  cDNA  encoding  the  BoEcR‐LBD was  cloned  in  order  to  obtain  its  sequence. 

However,  it was not possible to amplify the 3’ end of the transcript. RACE‐PCR using 

the  3’RACE  System  for Rapid Amplification of  cDNA  Ends  (Invitrogen) did not work, 

despite  the multiple  tentative  to  sequence  it.  Thus,  a  consensus  sequence  of  other 

dipteran species, such as the medfly C. capitata, and the Culicidae Anopheles gambiae 

Giles, Aedes aegypti (L.) and Aedes albopictus (Skuse), were used to complete the helix 

12 of BoEcR‐LBD. A multiple alignment with  the amino acid sequences of BoEcR‐LBD 

together  with  the  EcR‐LBD  from  other  dipteran  species,  and  insects  from  other 

different  orders  is  shown  in  Figure  74.  The  alignment  includes  ecdysone  receptors 

from  Lepidoptera  (Heliothis,  Chilo,  Bombyx),  Coleoptera  (Tribolium,  Tenebrio, 

Leptinotarsa),  Hymenoptera  (Apis,  Bombus,  Psyttalia),  Hemiptera  (Nilaparvata, 

Nezara,  Bemisia)  and  Diptera  (Drosophila,  Calliphora,  Aedes,  Chironomus,  Culex, 

Bradisia,  Anopheles,  Ceratitis,  Bactrocera).  It  has  been  constructed  using  CINEMA 

(Colour  INteractive  Editor  for  Multiple  Alignments,  Utopia, 

http://utopia.cs.man.ac.uk/utopia/).  Amino  acid  colors  indicate  similar  structure. 

Sequence  analysis  showed  that  the  EcR‐LBD  of  B.  oleae  exhibits  a  strong  sequence 

identity towards the insect order Diptera.  

 

In Figure 74,  red dots  indicate amino acids  that are similar  towards dipterans but 

different  from  the  other  insect  orders  (residues  at  positions  5,  6  and  11  in  helix  1; 

positions 75, 80 and 117; positions 171 and 179 in helix 9; and 236 in helix 12). Other 

residues are similar in Lepidoptera and Diptera but differ from the other orders. These 

residues are marked in the figure with green dots (position 19 in helix 1; 71 and 77; 81 

and 86  in helix 4; 126; 130  in helix 7; 167 and 169; 173, 180, 184 and 190  in helix 9; 

201; 239 in helix 12). In addition, amino acids involved in the ligand binding according 

to Kasuya et al. (2003), are marked in the figure by blue dots (positions 49, 51, 52, 53, 

55, 56, 58, 59 and 62  in helix 3; 93, 96, 97, 99, 100 and 101  in helix 5; positions 103, 

111, 113; positions 129, 132, 133 and 136 in helix 7; positions 216, 220, 223, 224, 225, 

227, 228, 229, 230, 231, 232 in helix 10‐11 and positions 238 and 242 in helix 12). 

Page 145: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

128 

Figure 74: Sequence alignment of ecdysone receptor ligand‐binding domains (LBD), including BoEcR‐LBD (Helix 1 to 8). In the following order: Heliothis, Chilo,  Bombyx,  Tribolium,  Tenebrio,  Leptinotarsa,  Apis,  Bombus,  Psyttalia,  Nilaparvata,  Nezara,  Bemisia,  Drosophila,  Calliphora,  Aedes,  Aedes, Chironomus, Culex, Bradisia, Anopheles, Ceratitis, Bactrocera 

Page 146: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

 

Figure 74 (continuation): Sequence alignment of ecdysone receptor ligand‐binding domains (LBD), including BoEcR‐LBD (Helix 9 to 12). In the following order: Heliothis, Chilo, Bombyx, Tribolium, Tenebrio, Leptinotarsa, Apis, Bombus, Psyttalia, Nilaparvata, Nezara, Bemisia, Drosophila, Calliphora, Aedes, Aedes, Chironomus, Culex, Bradisia, Anopheles, Ceratitis, Bactrocera 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 147: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Ecdysone agonists

130 

5.4.3. Psyttalia concolor EcR-LBD sequence, phylogenetic tree and expression in the ovaries  

The cDNA encoding the PcEcR‐LBD fragment was also cloned in order to obtain the 

amino  acid  sequence.  Figure  75  shows  a  multiple  alignment  with  the  amino  acid 

sequence  of  PcEcR‐LBD,  together  with  the  EcR‐LBD  from  most  other  known 

hymenopteran species, and several members from other insect orders. It has also been 

constructed  using  CINEMA.  The  alignment  includes  ecdysone  receptors  from 

Lepidoptera (Heliothis, Chilo, Bombyx), Coleoptera (Tribolium, Tenebrio, Leptinotarsa), 

Hymenoptera (Apis, Bombus, Psyttalia), Hemiptera (Nilaparvata, Nezara, Bemisia) and 

Diptera  (Drosophila,  Calliphora,  Aedes,  Chironomus,  Culex,  Bradisia,  Anopheles, 

Ceratitis, Bactrocera).  

 

 

PcEcR‐LBD exhibits some amino acid substitutions  in positions where conservation 

is  usually  very  high  throughout  the  class  of  Insecta.  These  residues  are marked  in 

Figure 75 with red dots: residues at positions 2 and 16 in helix 1; 26 in helix 2; 54 and 

70 in helix 3, 72, 113 and 195. Blue dots indicate amino acid substitutions in PcEcR‐LBD 

that are similar to those in hemipteran species and different form the hymenopteran. 

Yellow  dots  indicate  the  amino  acids  involved  in  the  ligand  binding  in  the  EcR‐LBD 

(Kasuya et al., 2003): positions 47, 49, 50, 51, 53, 54, 56, 57 and 60 in helix 3; 91, 94, 

95, 97, 98 and 99 in helix 5; positions 101, 109, 111; positions 127, 130, 131 and 134 in 

helix 7; positions 214, 218, 221, 222, 223, 225, 226, 227, 228, 229, 230  in helix 10‐11 

and positions 236 and 240 in helix 12). 

 

Page 148: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

 

Figure  75:  Sequence  alignment  of  ecdysone  receptor  ligand‐binding  domains  (LBD),  including  PcEcR‐LBD  (Helix  1  to  5).  In  the  following  order: Drosophila,  Aedes,  Ceratitis,  Bombyx,  Junonia,  Bicyclus,  Tribolium,  Tenebrio,  Leptinotarsa,  Apis,  Polistes,  Nasonia,  Acromyrmex,  Camponotus, Bombus, Solenopsis, Pheidole, Psyttalia, Nezara, Bemisia, Nilaparvata. 

 

Page 149: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

132 

Figure 75 (continuation): Sequence alignment of ecdysone receptor ligand‐binding domains (LBD), including PcEcR‐LBD (Helix 6 to 12). In the following order: Drosophila, Aedes, Ceratitis, Bombyx, Junonia, Bicyclus, Tribolium, Tenebrio, Leptinotarsa, Apis, Polistes, Nasonia, Acromyrmex, Camponotus, Bombus, Solenopsis, Pheidole, Psyttalia, Nezara, Bemisia, Nilaparvata  

 

Page 150: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Ecdysone agonists

133 

RT‐PCR from RNA extracted from dissected ovaries of female adults of P. concolor 

confirmed the expression of the EcR gene in the female tissues (Figure 76). 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sequence  identity analysis was been performed  for P. concolor.  It shows  that  the 

LBD of P. concolor exhibits a  stronger  sequence  identity  towards  the  insect order of 

Hemiptera and also to the Coleoptera than to the Hymenoptera (Table 16). 

 Table  16:  Sequence  identity  between  PcEcR‐LBD  and  the  EcR‐LBD  in  other  insect orders (%) 

Diptera  Lepidoptera  Coleoptera  Hymenoptera  Hemiptera 

65.3 (64‐67)  58.7 (57‐60)  81.0 (79‐82)  77.9 (74‐81)  79.7 (77‐84) 

Data are given as average. Data  in brackets  refer  to  the  range. Species used are Drosophila melanogaster, Aedes aegypti, Ceratitis capitata, Bombyx mori, Junonia coenia, Bicyclus anynana, Tribolium castaneum, Tenebrio molitor, Leptinotarsa  decemlineata,  Apis  mellifera,  Polistes  dominulus,  Nasonia  vitripennis,  Acromyrmex  echinatior, Camponotus  japonicus, Bombus  terrestris,  Solenopsis  invicta, Pheidole megacephala, Bemisia  tabaci, Nilaparvata lugens, Nezara viridula. 

 

Phylogenetic  trees  of  the  EcR‐LBD,  including  various  insect  species  from  several 

orders such as Diptera, Lepidoptera, Hymenoptera, Hemiptera, Orthoptera, Coleoptera 

together with  some  Crustacea  and  Chelicerata,  group  PcEcR‐LBD  together with  the 

Hemiptera,  close  to Nezara  viridula  L.  (Pentatomidae),  instead  of  the Hymenoptera 

clade  (Figure  77).  Maximum  parsimony  trees  also  confirmed  this  result  (data  not 

shown). 

 

This tree was constructed with the neighbour‐joining method using the amino acid 

sequences of the LBD of the selected sequences. Bootstrap values as percentage of a 

1000 replicates, >50 are indicated on the tree. 

Figure 76: Confirmation of  the expressionof the EcR in the ovaries of P. concolor

Page 151: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Figure 77: Phylogenetic trees of the EcR‐LBD, including various insect species from several orders. 

 

Page 152: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Ecdysone agonists

 

135 

 

5.4.4 Modeling of BoEcR-LBD and PcEcR-LBD and docking studies

 

BoEcR‐LBD and PcEcR‐LBD modeled  from the X‐ray coordinates of different  insect 

LBD, exhibited  the  canonical 3D‐conformation of  the  LBD of arthropod EcR made of 

twelve  α‐helices  (labeled H1‐H12).  These  twelve  α‐helices  are  distributed  along  the 

polypeptide chain and are associated  to a hairpin of  two  short  β‐strands,  β1 and  β2 

(Figure 78A and B,  respectively). They  form a protruding hairpin motif A very similar 

model  was  obtained  for  the  fruit  fly  Drosophila  melanogaster  Meigen  (Diptera, 

Drosophilidae)  DmEcR‐LBD  (Koelle  et  al.  1991)  (Figure  78C).  Both  dipteran models 

readily resemble the tobacco budworm H. virescens HvEcR‐LBD three‐dimensional (3D) 

structure  (PDB  code  3IXP)  used  as  a  template,  even  though  α‐helix  H2  was  not 

correctly X‐ray  solved and  is absent  from  the 3D  structure of  the HvEcR‐LBD  (Figure 

78D). The 3D conformation of the coleopteran T. castaneum TcEcR‐LBD has also been 

modeled (Figure78E). 

Page 153: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Ecdysone agonists

136 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure  78:  Overall  3D  conformation  of  the modeled  LBD  domain  of  the  EcR  receptors  from  B.  oleae  (A),  P. 

concolor (B), D. melanogaster (C), H. viscerens (D) and T. castaneum (E), all in complex with ponasterona A (PoA) 

(colored stick). The twelve α‐helices and the two‐β strands are indicated. N and C consist of the N‐terminal and C‐

terminal ends of the polypeptide chain, respectively 

 

Helices  H2,  H3,  H5,  H8  and  H11  delineate  a  ligand‐binding  cavity which  usually 

accommodates  the  natural  insect  ecdysteroids  20E  (Figure  79)  and  also  the 

ponasterone A  (PoA) molecule  (i.e. an  insect  steroid hormone  involved  in  regulating 

methamorphosis)  (Figure80).  Docking  experiments  performed  with  these  two 

ecdysteroids  yielded  a  typical H‐bonding  scheme  the BoEcR‐LBD  and  the  PcEcR‐LBD 

share with other arthropod EcR‐LBD. Both ecdysteroids interacted with the BoEcR‐LBD 

pocket via a network of 6 hydrogen bonds  involving  the hydrophilic  residues Glu16, 

Thr48,  Thr51,  Ala103  and  Tyr113  (Figure  79‐2A  and  82‐  2A)  (Glu21,  Thr59,  Trh62, 

Ala114 and Tyr124  in Figure 74). The PcEcR‐LBD pocket  interacted via a network of 7 

B A 

E D C 

Page 154: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Ecdysone agonists

 

137 

 

hydrogen  bonds  involving  the  hydrophilic  residues  Glu73,  Thr105,  Thr108,  Arg145, 

Ala160 and Tyr10 (Figure 79‐2B and 80‐ 2B). 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure 79: Clip view  (dashed  yellow  line) of  the  ligand‐binding pocket of  the BoEcR‐LBD  (1A), PcEcR‐LBD  (1B), 

HvEcR‐LBD  (1C) and TcEcR‐LBD  (1D) harboring 20‐hydroxyecdysone  (20E)  (pink  stick).  (E) Network of hydrogen 

bonds (dashed dark  lines) anchoring 20E to the BoEcR‐LBD (2A), PcEcR‐LBD (2B), HvEcR‐LBD (2C) and TcEcR‐LBD 

(2D). Aromatic residues interacting with the ligand by stacking interactions are colored orange. In the figures A, 

residues are  labeled according  to  the  three‐dimensional model built  for  the BoEcR‐LBD.  In  figures B, C and D, 

residues are labeled according to the three‐dimensional model built for the PcEcR‐LBD 

1A 

2A  2B 

1B 

3A 

3B 

     4A 

4B 

Page 155: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Ecdysone agonists

138 

 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure 80: Clip view  (dashed yellow  line) of  the  ligand‐binding pocket of  the BoEcR‐LBD  (1A), PcEcR‐LBD  (2A), 

HvEcR‐LBD  (3A)  and  TcEcR‐LBD  (4A), harboring ponasterone A  (PoA)  (pink  stick). Network of hydrogen bonds 

(dashed dark  lines) anchoring PoA  to  the BoEcR‐LBD  (1B), PcEcR‐LBD  (2B), HvEcR‐LBD  (3B) and TcEcR‐LBD  (4B). 

Aromatic residues  interacting with the  ligand by hydrophobic  interactions are colored orange.  In the  figures A, 

residues are  labeled according  to  the  three‐dimensional model built  for  the BoEcR‐LBD.  In  figures B, C and D, 

residues are labeled according to the three‐dimensional model built for the PcEcR‐LBD 

1A 

1B 

2A 

2B 

3A 

3B 

4A 

4B 

Page 156: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Ecdysone agonists

 

139 

 

In addition, stacking  interactions occurring with various aromatic residues  located 

at  the periphery of  the  ligand‐binding cavity complete  the  ligand anchorage  into  the 

pocket. 

 

For the DBH‐based compounds, however, due to the restricted extent of the ligand 

binding cavity, a  steric clash occurred with  the methoxy‐phenyl  ring of  tebufenozide 

and  methoxyfenozide,  upon  docking  of  these  two  agonists  to  the  BoEcR‐LBD  and 

PcEcR‐LBD, respectively. The same results are obtained with  the chloride‐phenyl ring 

of  halofenozide  and  PcEcR‐LBD  (data  not  performed  for  BoEcR‐LBD).  In  the  case  of 

PcEcR‐LBD, another steric clash occurred with the unsubstituted phenyl ring RH‐5849. 

Although much less severe, a very light steric hindrance still occurred upon docking of 

RH‐5849 to the BoEcR‐LBD (Figures 81 and 82).  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure  81:  Clip  view  of  the  ligand‐binding  pocket  of  the  B.  oleae  BoEcR‐LBD  harboring  tebufenozide  (A), 

methoxyfenozide  (B)  and  RH‐5849  (C)  (blue  sticks).  Note  the  steric  clash  ()  of  tebufenozide  and 

methoxyfenozide with the wall of the ligand‐binding pocket (A and B). Note the very light steric hindrance () of 

the B‐phenyl ring of RH‐5849 with the wall of the ligand‐binding pocket (C) 

 

A  B  C 

Page 157: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Ecdysone agonists

140 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure  82:  Clip  view  (dashed  yellow  line)  of  the  ligand‐binding  pocket  of  the  P.  concolor  PcEcR‐LBD  domain 

harboring tebufenozide (A), methoxyfenozide (B), RH‐5849 (C) and halofenocide (D) (blue sticks). Note the steric 

conflicts (and ) of the four compounds with the wall of the ligand‐binding pocket of PcEcR‐LBD. Network of 

amino acid  residues of PcEcR‐LBD  (E)  interacting with  tebufenozide by hydrogen bond  (dashed blue  line), and 

hydrophobic interactions. Hydrophobic and aromatic residues are colored orange 

 

 

In contrast there was no steric clash for the four DbH‐based agonists  in the TcEcR‐

LBD and HvEcR‐ LBD (Figure 83).  

C B 

E D 

Page 158: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Ecdysone agonists

 

141 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure 83: Clip view (dashed yellow line) of the ligand‐binding pocket of the T. castaneum TcEcR‐LBD domain (A) 

and the H. virescens HvEcR‐LBD domain (B) harboring tebufenozide. Network of amino acid residues of TcEcR‐LBD 

(C)  and  HvEcR‐LBD  (D)  interacting with  tebufenozide  by  hydrogen  bond  (dashed  blue  line)  and  hydrophobic 

interactions. Hydrophobic and aromatic residues are colored orange. E, F, G, H, I and J, clip views (dashed yellow 

line) of the  ligand‐binding pocket of the TcEcR‐LBD domain  (E, G and  I) and the HvEcR‐LBD domain  (F, H and J) 

harboring methoxyfenozide (METHO), RH‐5849 (BH) and halofenozide (HALO) 

 

These docking experiments  suggest  that DBH‐based  insecticides  like  tebufenozide 

and methoxyfenozide readily differ  from  the agonist RH‐5849 by  their effects on  the 

H G E  F 

I  J 

D C 

Page 159: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Ecdysone agonists

142 

 

insect pest B. oleae, which is in agreement with the previous reported experimental 

data showing a rather different biological effect of the insecticides in this insect.  

5.5 Discussion

5.5.1 Efficacy and toxicology of methoxyfenozide, tebufenozide and RH-5849 on Bactrocera oleae and Psyttalia concolor, respectively

 

In  the  present  study,  tebufenozide  and  methoxyfenozide  did  not  shown  any 

deleterious  effect  on  direct mortality  or  life  span  of B.  oleae  adults, while RH‐5849 

killed  (nearly)  all  treated  olive  fruit  flies  (98‐100%),  although  7  days  after  the 

treatments. Deleterious effects of RH‐5849 were higher when adults were exposed to 

treated surfaces than when they  ingested the  insecticide solution. The  last result was 

not expected because although MACs have some topical activity, they primarily act by 

ingestion (Carlson et al., 2001).  

 

Studies  on  larval  stages  of  dipteran  species  proved  that  tebufenozide, 

methoxyfenozide  and  RH‐5849  were  effective  against  larvae  of  the mosquitoes  A. 

aegypti, Culex quinquefasciatus  (Say)  (Culicidae), A. gambiae and midges Chironomus 

tentans  F.  (Diptera,  Chironomidae)  (Smagghe  et  al.,  2002;  Beckage  et  al.,  2004).  In 

contrast, Paul et al. (2006) found a lack of activity of tebufenozide on A. aegypti larvae, 

while pyriproxyfen  resulted effective against  them.  Studies  carried on with  tephritid 

fruit  flies  larvae  shown  that  the  IGR  lufenuron  had  negative  effects  on  different 

parameters when larvae of the tephritids C. capitata and Bactrocera. dorsalis (Hendel) 

were  fed with  the  product,  but  no  effects were  reported  for  Bactrocera  cucurbitae 

Page 160: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Ecdysone agonists

 

143 

 

(Coquillett)  (Chang  et  al.,  2012).  Similar  experiments  with  azadirachtin  and 

tebufenozide  added  to  the  larval  C.  capitata medium  shown  a  reduction  on  adult 

emergence  for  the  first  compound,  while  no  effects  were  detected  for  the  MAC 

(González‐Núñez and Viñuela, 1997). 

 

Deleterious effects on adults have also been demonstrated on different Tephritidae 

species. After the ingestion of neem leaf dust and a commercial formulation of neem, 

a  reduction  of  life  span  of  B.  cucurbitae  and  B.  dorsalis was  reported  (Khan  et  al., 

2007). Lawrence  (1993) also observed high mortality percentages  (>75%) after 12‐14 

days when females of Anastrepha suspensa (Loew) ingested diet that was treated with 

RH‐5849, which is in agreement with our results. In contrast, no effects were observed 

when  B.  oleae  were  fed  with  artificial  diet  treated  with  the  IGRs  azadirachtin, 

cyromazine,  flufenoxuron  and  pyriproxyfen,  although  a  slight  negative  effect  on  life 

span  of  adults  was  reported  for  lufenuron  (Sánchez‐Ramos  et  al.,  2011).  The  last 

compound  also  caused  a  significant  mortality  on  adults  of  Bactrocera  latifrons 

(Hendel), but had no effects on C. capitata, B. dorsalis and B. cucurbitae (Chang et al., 

2012).  

 

Although  as  explained  before,  it was  not  possible  to  evaluate  the  effects  of  the 

three products on  the  reproductive parameters of B. oleae, different  studies  shown 

deleterious effects on different dipteran species caused by IGRs on these parameters. 

Ecdysone has a regulatory role  in yolk protein synthesis and ecdysone agonists would 

act  on  this  parameter,  suppressing  egg  development  (Lawrence  1993).  This  author 

reported a suppression of  the  level of A. suspense egg development and maturation 

and a reduction of ovaries size when RH‐5849 was topically applied on females. When 

RH‐5849 was ingested, females were able to oviposit, but on the days 8‐10, 60‐75% of 

the eggs were not viable.  It has been observed  that neem decreased  fecundity of B. 

cucurbitae  and B. dorsalis due  to  the block of ovarian development.  Similarly, diets 

Page 161: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Ecdysone agonists

144 

 

treated with  neem  caused  a  reduction  on  fertility  of  B.  cucurbitae  and  B.  dorsalis 

(Singh 2003; Khan  et al., 2007). Complete egg mortality was  also observed when B. 

oleae and C. capitata females were fed with diet treated with lufenuron (Casaña et al., 

1999; Sánchez‐Ramos et al., 2011). The product also affected fertility of B. dorsalis, B. 

latifrons (Chang et al., 2012), Anastrepha ludens (Loew), Anastrepha obliqua Mcquart, 

Anastrepha  serpentina  Wied.  and  Anastrepha  striata  Schiner  (Moya  et  al.,  2010). 

However, it had no effects on B. cucurbitae fertility or on C. capitata fecundity (Chang 

et al., 2012). A lower activity on B. oleae and C. capitata reproductive parameters was 

observed  for  the  IGRs  cyromazine,  azadirachtin,  flufenoxuron,  triflumuron, 

diflubenzuron,  methoprene,  fenoxycarb,  buprofezin,  benzylphenol  J2644  and 

pyriproxyfen (Casaña et al., 1999; Sánchez‐Ramos et al., 2011), although pyriproxyfen 

had no effects on B. oleae (Sánchez‐Ramos et al., 2011). 

Evidence  collected  to  date  indicates  that  the  MAC  insecticides  such  as 

methoxyfenozide,  tebufenozide  and  RH‐5849  have  an  excellent margin  of  safety  to 

non‐target organisms,  including a wide  range of non‐target and beneficial  insects as 

well  as mammals,  birds  and  fishes  (Dhadialla  et  al.,  1998;  2005;  Aller  and  Ramsay, 

1988; Carlson et al., 2001; Mommaerts et al., 2006). The  latter  is  in agreement with 

the  results obtained  in  this  study  for  the parasitic wasp P.  concolor. These products 

also  resulted  harmless when  their  residual  contact  activity  on  an  inert  surface was 

tested  on  the  nymphs  or  adults  of  the  predators  of  O.  laevigatus,  Macrolophus 

pygmaeus  (Rambur)  (=M.  caliginosus)  (Hemiptera,  Miridae)  and  Amblyseius 

californicus  (McGregor)  (=  Neoseiulus.  Acari,  Phytoseiidae)  (Van  de  Veire  and  Tirry, 

2003). No  deleterious  effects were detected when  the hemipterans Orius  insidiosus 

Say, Podisus maculiventris (Say) and Podisius sagitta (F.) (Pentatomidae) were exposed 

to relatively high doses of RH‐5849 and tebufenozide either (Smagghe and Degheele, 

1994a,b,  1995;  Schneider  et  al,  2003).  Similarly,  tebufenozide  was  harmless  for  C. 

carnea  adults  and  pupae  and  P.  maculiventris  (Viñuela  et  al.,  2001).  Amongst 

parasitoids,  they  proved  also  to  be  safe  for  the  parasitic  wasps  Encarsia  formosa 

(Gahan) (Aphelinidae) (Van de Veire and Tirry, 2003), Hyposoter didymator (Thunberg) 

(Ichneymonidae) (Schneider et al., 2003; 2008; Viñuela et al., 2001), Telenomus remus 

Page 162: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Ecdysone agonists

 

145 

 

(Nixon)  (Scelionidae)  (Carmo  et  al.,  2010),  Trichogramma  cacoeciae  (Marchal) 

(Grützmacher et al., 2004), Trichogramma pretiosum (Riley) (Trichogrammatidae ) and 

Allorhogas  pyralophagus  (Marsh)  (Braconidae)  (Bueno  et  al.,  2008;  Legaspi  et  al., 

1999). In agreement with our results, several studies with tebufenozide have shown no 

deleterious effect of the product for P. concolor females (Jacas et al., 1995; González‐

Núñez and Viñuela, 1997; Viñuela et al., 2001), except a reduction of  life span when 

females  ingested  the  product  via  the  drinking water  (Jacas  et  al.,  1995;  González‐

Núñez and Viñuela, 1997).  

 

In the present, no sublethal effects on the beneficial capacity of the parasitic wasps 

of P. concolor, namely their reproductive parameters, have been reported.  

 

Ecdysteroids, together with the juvenile hormones (JH), are the two most important 

groups  responsible  for  regulating  insect  growth,  development, metamorphosis,  and 

reproduction.  Insect  ecdysteroids  are  potent  regulatory  molecules,  perhaps  best 

known  for their ability to trigger a molt. Other  functions associated with ecdysteroid 

action  include metamorphosis,  egg  and  sperm  production,  chitin  synthesis,  and  the 

inhibition  of  eclosion.  Inscet  host  hormones  have  been  demonstrated  to  influence 

endoparasites and endosymbionts  in some host‐parasite systems. Bodin et al.  (2007) 

identified ecdysone  as  the main ecdysteroid  found  in  females  and produced by  the 

ovaries.  This  consistent  with  many  studies  showing  that  ecdysone  stimulates 

vitellogenesis  in  female  insects.  Furthermore,  the wasp parasitoid  itself,  typically by 

means of its secretory products, alters the biochemistry and physiology of its host by a 

variety  of  different  mechanisms.  Parasitoids  have  been  reported  to  release 

ecdysteroids and JH into their host’s hemolymph, presumably to fine‐tune the levels of 

these hormones  to meet  their own developmental needs. Parasitized hosts  typically 

exhibit abnormal patterns of hemolymph ecdysteroid fluctuation, especially in the last 

instar.  The mechanisms  responsible  for  these  anomalies  vary with  the host‐parasite 

Page 163: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Ecdysone agonists

146 

 

system  under  investigation  and  for  most  systems  are  not  well  understood.  The 

parasitoid as well as its venom, calyx fluid, and teratocytes have been shown to play a 

role  in altering host ecdysteroid  levels. Their actions could serve as useful models for 

developing  insect control  strategies,  for when  the ecdysteroid  that  triggers  the molt 

(typically 20E) does not reach threshold levels, host molting is prevented (Becakge and 

Gelman, 2004).  

 

Synovigenic  insects  (i.e.,  insects emerging with  few  ripe eggs  and maturing more 

eggs during the course of their lifetime) may suffer from transient egg limitation due to 

the stochastic nature of encounters with patchy hosts and the  low availability of ripe 

eggs at any given time point. Egg limitation also affects the stability of host–parasitoid 

models.  Ecdysone  levels  increased within  two minutes  of  contact with  a  host,  the 

fastest hormonal  response  reported  for any  insect. Even simple contact with a host, 

without  further  host  use,  triggered  an  increase  in  hormone  levels,  leading  to  the 

maturation of  a  single egg, using body  reserves only.  Feeding on  the host  caused  a 

much  larger  increase  in  ecdysone  levels  and was  followed  by  a marked  increase  in 

oogenesis. Oviposition had a weak effect on hormone  levels, but  increased oogenesis 

(Casas et al., 2009).  In a  study carried out by Bodin et al.  (2007) with  the parasitoid 

Eupelmus vuilleti (Hymenoptera, Eupelmidae),  it was observed that a  larger secretion 

of  ecdysone was  found  in  female  during  their  reproductive  period  compared with 

inactive  females.  Furthermore,  the presence of  the host, which  represents both  the 

oviposition site and the nutritional source, induced an active biosynthesis of ecdysone. 

When hosts were available, this synthesis was cyclic and continuous during the entire 

female  lifetime. These results showed  that host presence  triggered ovarian synthesis 

of  ecdysteroids,  which  are  involved  in  a  stop‐and‐go  regulation  of  egg  production 

linked to host availability.  

 

Page 164: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Ecdysone agonists

 

147 

 

Members  of  the  genus  Psyttalia  are  synovigenic  parasitoids  (Pemberton  and 

Willard, 1918). Therefore, we can suppose  that ecdysone plays an  important  role on 

reproduction, although there are not specific studies on this topic for P. concolor. 

 

In  agreement  to  our  results  no  adverse  effects were  detected  on  reproduction 

(production of males) nor on the development of the larvae in the treated nests when 

MACs  were  applied  to  bumblebees,  Bombus  terrestris  L.  (Hymenoptera,  Apidae) 

(Mommaerts et al., 2006). Experiments  carried out by  Jacas et al.  (1995), González‐

Núñez  and  Viñuela  (1997)  and  Viñuela  et  al.  (2001)  also  shown  no  effects  on  P. 

concolor reproduction after the topical application or the ingestion of tebufenozide. In 

contrast, MACs strongly affect reproduction  in sensitive  insect species as Lepidoptera 

and Coleoptera which in many cases resulted in sterile female adults and/or abnormal 

genitalia, which hinder the mating process or the capacity to produce fertile offspring 

(Dhadialla et al., 1998; 2005; Tunaz and Uygun, 2004). The prevention or cessation of 

the oviposition of some Coleoptera, Lepidoptera and Diptera was also observed, and 

similar effects were reported for Hemiptera (Aller and Ramsay, 1988; Lawrence, 1993). 

Dissection of lepidopteran and coleopteran females treated with MACs and which had 

stopped  oviposition,  showed  that  the  formation  of  new  ovarioles  seemed  inhibited 

and  they  already  showed  signs  of  degeneration,  resulting  in  very  frail  ovarioles. 

However, all  the eggs  that had been deposited by  the  treated  females were equally 

viable  (Smagghe  and  Degheele,  1994a,b,  1995;  Farinós  et  al.,  1999).  In  contrast,  no 

alterations  on  the  oocyte  growth  or  on  the  ovulation  process  were  detected  in 

tebufenozide‐treated lacewing predatory adults (Medina et al., 2002). 

Page 165: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Ecdysone agonists

148 

 

5.5.2. Molecular docking studies

 

Although sequence conservation for the LBD of NRs, including the EcR, is high, small 

amino acid substitutions in this domain can have a major impact on the 3D‐structure of 

the  protein,  and  in  particular  on  the  size  and  shape  of  the  ligand‐binding  pocket 

(Kasuya et al., 2003 According  to Smagghe and Degheele  (1994a),  the wide  range of 

susceptibilities to the ecdysteroid‐mimicking compounds in the different insect species 

may be explained by differences  in the structure of the EcR and their binding affinity 

for the ecdysteroid agonist ligand molecules.  

 

BoEcR‐LBD and PcEcR‐LBD exhibit a high  conservation  among  the  ligand binding‐

involved residues (indicated with blue dots in Figures 74 and 75). In Lepidoptera, which 

show  a  high  sensitivity  for  tebufenozide  and  methoxyfenozide,  the  residues 

methionine58 and the valines100 and 111 (Figure 74) (corresponded to methionine56 

and the valines 98 and 109  in Figure 75) are the divergent residues  lining the binding 

pocket.  In  the  case  of  other  insect  and  non‐insect  arthropods  that  show  no  or  low 

susceptibility for tebufenozide and methoxyfenozide, these residues are substituted by 

isoleucine,  methionine  and  isoleucine,  respectively  (Wurtz  et  al.,  2000).  These 

substitutions  are  also  observed  in  BoEcR‐LBD  and  PcEcR‐LBD,  which  supports  the 

results  obtained  in  the  current  biological  experiments with  these  compounds.  The 

latter authors also  reported  that especially  the  isoleucine58 generates  steric  clashes 

between the γ‐methyl group of the isoleucine and the C5‐methyl group at the A‐ring or 

the  C4‐ethyl  group  at  the  B‐ring  of  the  tebufenozide molecule,  depending  on  the 

orientation of the insecticide molecule.  

 

As previously mentioned, in the case of BoEcR‐LBD, a steric clash also occurred with 

the methoxy‐phenyl ring of methoxyfenozide and tebufenozide. However,  in the case 

of  RH‐5849,  which  contains  no  substitutions  on  the  two  benzoyl  rings,  the  steric 

Page 166: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Ecdysone agonists

 

149 

 

hindrance occurring upon docking of  the products  is much  less severe  (only  light) as 

compared to the other two DBH‐based products. Thus, in this case, the differences on 

insect susceptibility might be due to the size and shape of the insecticide molecule. In 

the case of PcEcR‐LBD, two of the amino acid residues are completely different  from 

the  other  EcR‐LBD  sequences,  namely  threonine54  and  methionine221,  which  are 

substituted by alanine and isoleucine in P. concolor, respectively.  

 

Similar  results  than  those  obtained  for  P.  concolor  have  been  reported  for  bees 

(Mommaerts et al., 2006).  Indeed  the current data are strong  indications  that  target 

site differences  in  the molting hormone  reception play an  important  role. The  latter 

hypothesis is consistent with the concept that structure and biochemical properties of 

EcR may differ  among  insect  species. However,  it needs  also  to be mentioned here 

that, next  to  the  structure of  the EcR‐LBD pocket, other  factors as pharmacokinetics 

and metabolic  detoxification  additionally  play  an  important  role  in  determining  the 

biological  spectrum  of  the MAC  insecticides  (Wurtz  et  al.,  2000).  For  instance,  the 

penetration  of  tebufenozide  in  non‐sensitive  C.  carnea  female  adults was  relatively 

slow  and  low, while  the  absorption  in  sensitive  Lepidoptera was much more  rapid 

(Medina et al., 2002). The  latter  results demonstrated  that  the  low penetration and 

absorption  patterns  of  tebufenozide  also  help  to  explain  its  non‐toxicity  towards  C. 

carnea larvae. 

 

To date different sequences for the EcR‐LBD in Hymenoptera are already available. 

For  a  number  of  social  insects  belonging  to  the  Formicidae,  Vespidae  and  Apoidae 

families, the sequence is known, but these three families comprise only a small part of 

the  large  order  of  Hymenoptera.  Apart  from  these  social  insects,  only  one  EcR 

sequence  is  known  for  another  hymenopteran,  namely  the  Pteromalidae  parasitoid 

wasp Nasonia vitripennis (Walker), of which the genome has recently been sequenced 

(Werren et al., 2010). Sequence alignment analysis with PcEcR‐LBD indicated a number 

Page 167: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Ecdysone agonists

150 

 

of  substitutions  in  regions  of  the  LBD  that  are  usually  strongly  conserved.  It  also 

indicated a higher sequence identity towards the Hemiptera than to the Hymenoptera. 

Phylogenetic analysis confirmed  this, showing  that PcEcR‐LBD grouped  together with 

the  Hemiptera  rather  than  the  Hymenoptera.  Indeed  the  EcR‐LBD  of  P.  concolor 

exhibits  higher  sequence  identity  on  amino  acid  level  towards  most  Hemiptera 

orthologs such as N. viridula, B. tabaci and Nilaparvata lugens (Stål.) (Delphacidae) (77‐

84%,  average  79.7%),  than  to  the  other  Hymenoptera  orthologs  (74‐81%,  average 

77.9%). However, these differences could also be partly caused by the limited amount 

of data that is available for non‐social Hymenoptera. It is clear from the sequence data 

that in some conserved regions, social hymenopteran insects, especially ants, have the 

same  amino  acid  substitutions, while  these  are  not  shared  by  the  EcR  of  the  two 

parasitic wasps (N. vitripennis and P. concolor) or other insect species. Other examples 

of  nuclear  receptors  not  following  the  normal  phylogeny  have  also  been  described 

before. For instance, the Mecopterida EcR proteins failed to cluster together with the 

rest of the Holometabola group, despite this being considered a monophyletic group 

(Bonnetton  et  al.,  2003).  A  similar  phenomenon  was  found  in  Hemiptera  where 

members of the Sternorrhyncha suborder did not group together with the Heteroptera 

or Auchenorrhyncha suborders to form a hemipteran clade. The phylogenetic distance 

of PcEcR‐LBD  from  that of Lepidoptera can explain  the negative correlation with  the 

high affinity of MAC for Lepidoptera. This negative correlation was also found for RH‐

5849  in  N.  viridula  (Tohidi‐Esfahani  et  al.,  2011),  whose  EcR‐LBD  exhibits  a  high 

sequence identity with PcEcR‐LBD. 

 

Page 168: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Ecdysone agonists

151 

 

5.6 Appendix (tables of results)

Page 169: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

 

 

Table 17: Efficacy of methoxyfenozide, tebufenozide, RH‐5849, dimethoate and spinosad on B. oleae (mean data ± standard error) 

    

 

 

 

 

 

 

 

 

Data followed by the same letter are not significantly different (ANOVA, LSD; P≥0.05) 

 

  Mortality 24h  Mortality 48h  % Mortality 72h  % Mortality 7d  % Mortality 15d 

  Residual contact on glass surfaces 

Control  2.0a ± 2.0  4.0a ± 4.0  4.0a ± 4.0  4.0a ± 4.0  45.8a ± 16.2 Methoxyfenozide  0.0a ± 0.0  0.0a ± 0.0  4.0a ± 4.0  4.0a ± 4.0  49.1a ± 14.4 Tebufenozide  0.0a ± 0.0  2.0a ± 2.0  2.0a ± 2.0  18.0b ± 5.8  58.0a ± 11.6 RH‐5849  0.0a ± 0.0  26.0b ± 8.7  54.0b ± 13.3  86.0c ± 7.5  100.0b ± 0.0 Spinosad  62.0b ± 6.6  88.0c ± 3.7  96.0c ± 4.0  100.0d ± 0.0  100.0b ± 0.0 Dimethoate  100.0c ± 0.0  100.0c ± 0.0  100.0c ± 0.0  100.0d ± 0.0  100.0b ± 0.0 

  F5,24= 295.87  F5,24= 113.16  F5,24= 73.35  F5,24= 135.0  F5,24= 7.33   P<0.0001  P<0.0001  P<0.0001  P<0.0001  P = 0.0003 

  Oral toxicity 

Control  0.0a ± 0.0  0.0a ± 0.0  2.5a ± 2.5  2.5a ± 2.5  2.5a ± 2.5 Methoxyfenozide  2.5a ± 2.5  2.5a ± 2.5  2.5a ± 2.5  2.5a ± 2.5  2.5a ± 2.5 Tebufenozide  0.0a ± 0.0  0.0a ± 0.0  0.0a ± 0.0  0.0a ± 0.0  0.0a ± 0.0 RH‐5849  0.0a ± 0.0  2.0a ± 2.0  10.0a ± 7.7  31.8b ± 8.1  98.2b ± 1.8 Spinosad  50.0b ± 6.3  98.0b ± 2.0  100.0b ± 0.0  100.0c ± 0.0  100.0b ± 0.0 Dimethoate  85.2c ± 14.8  100.0b ± 0.0  100.0b ± 0.0  100.0c ± 0.0  100.0b ± 0.0 

  F5,22= 48.51  F5,22= 841.31  F5,22= 96.52  F5,22= 139.64  F5,22= 924.4   P<0.0001  P<0.0001  P<0.0001  P<0.0001  P<0.0001 

Page 170: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

 

 

Table 18: Toxicological effects of methoxyfenozide,  tebufenozide, RH‐5849, dimethoate and  spinosad on P.  concolor  females  (mean data ±  standard 

error)

 

        

 

 

 

 

 

 

 

Data followed by the same letter are not significantly different (ANOVA, LSD; P≥0.05) Effects of oral toxicity of the products 7 days after the treatment were not measured 1Data analysed using Kruskal‐Wallis test 

 

  Mortality 24h 

Mortality 48h 

% Mortality 72h 

% Mortality 7 days 

% Attacked hosts 

% Progeny size 

  Residual contact on glass surfaces 

Control  0.0a ± 0.0  0.0a ± 0.0  0.0a ± 0.0  0.0a ± 0.0  93.4a ± 2.3  57.6a ± 13.2 Methoxyfenozide  2.0a ± 2.0  2.0a ± 2.0  2.0a ± 2.0  4.0a ± 4.0  96.7a ± 1.4  55.3a ± 9.3 Tebufenozide  0.0a ± 0.0  0.0a ± 0.0  0.0a ± 0.0  0.0a ± 0.0  86.2a ± 8.1  59.4a ± 11.0 RH‐5849  0.0a ± 0.0  0.0a ± 0.0  0.0a ± 0.0  4.0a ± 4.0  89.8a ± 7.5  53.6a ± 7.9 Spinosad  8.0b ± 3.7  25.3b ± 4.4  35.3b ± 7.9  68.0b ± 13.6  ‐  ‐ Dimethoate  100.0c ± 0.0  100.0c ± 0.0  100.0c ± 0.0  100.0c ± 0.0  ‐  ‐ 

  F5,24= 536.76  F5,24= 399.61  F5,24= 207.71  F5,24= 54.52  F3,12= 0.42  F3,12= 0.06   P<0.0001  P<0.0001  P<0.0001  P<0.0001  P = 0.7450  P = 0.9804 

  Oral toxicity 

Control  0.0a ± 0.0  0.0a ± 0.0  0.0a ± 0.0  ‐  89.9a ± 0.7  53.9a ± 7.4 Methoxyfenozide  0.0a ± 0.0  0.0a ± 0.0  0.0a ± 0.0  ‐  98.3a ± 0.6  58.9a ± 7.2 Tebufenozide  0.0a ± 0.0  0.0a ± 0.0  0.0a ± 0.0  ‐  99.1a ± 0.2  52.8a ± 4.9 RH‐5849  0.0a ± 0.0  2.0a ± 2.0  4.0a ± 4.0  ‐  99.0a ± 0.2  40.6a ± 7.7 Spinosad  92.0c ± 3.7  98.0b ± 2.0  100.0b ± 0.0  ‐  ‐  ‐ Dimethoate  73.8b ± 12.0  100.0b ± 0.0  100.0b ± 0.0  ‐  ‐  ‐ 

  F5,24= 69.61  F5,24= 1941.20  K1= 27.5455  ‐  F3,12= 0.68  F3,12= 1.27   P<0.0001  P<0.0001  P<0.0001  ‐  P = 0.5834  P = 0.3289 

Page 171: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Conclusions

 

155 

 

Chapter 6

CONCLUSIONS

 

After  evaluating  the  ecotoxicological  effects  of  kaolin,  Bordeaux  mixture  and  cooper 

oxychloride  on  the  parasitic  wasp  P.  concolor  and  the  scale  predator  C.  nigritus  it  can  be 

concluded: 

Neither direct mortality nor high negative sublethal effects of the products have been 

recorded on  adults of P.  concolor  and C. nigritus  through  the different experiments 

performed.  However,  when  P.  concolor  females  ingested  the  pesticides  via  the 

drinking water  some  deleterious  effects  on mortality,  life  span  and  attacked  hosts 

could be observed, especially  in  the case of kaolin. Progeny size was not affected by 

the products. 

 Kaolin  seems  to  be  a  promising  compound  to  be  used  in  olive  crops,  taking  into 

account  that  it  affects  beneficial  arthropods  to  a  lesser  extent  than  compounds 

commonly  used,  such  as  dimethoate. However,  because  of  its  uncommon mode  of 

action, special attention should be paid  to  its sublethal effects, such as reproduction 

and behaviour. 

The  two  copper‐based  products  evaluated  in  these  experiments  can  also  be 

considered as alternatives against B. oleae. Furthermore, as they washed away easier 

than  kaolin,  they  can  be  a  good  alternative  for  table  olives  (especially  in  organic 

farming).  Nevertheless,  the  possible  negative  effects  that  copper  residues  could 

provoke on  the ecosystems  if  they accumulated  in  the soil should also be  taken  into 

account. 

 From  a  practical  point  of  view,  they  might  be  considered  together  with  other 

insecticides,  such as dimethoate or  spinosad,  if an accurate  resistance management 

program  is  likely  to be applied, both  for  integrated pest management programs and 

Page 172: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Conclusions

 

156 

 

organic oliviculture. However, because  their effectiveness  is conditioned by  the pest 

level, they should be used in those years in which populations are low.  

 

The study of the efficacy of methoxyfenozide, tebufenozide and RH‐5849 on B. oleae and their 

ecotoxicological  effects  on  P.  concolor  through  biological  assays  and  molecular  and  docking 

experiments has reported the following conclusions: 

 

For  B.  oleae  adults,  data  showed  no  biological  activity  of  methoxyfenozide  and 

tebufenozide, while insecticidal effects were found for RH‐5849. Modeling and docking 

experiments  also  suggest  that  tebufenozide  and methoxyfenozide  are  not  effective 

against  the  pest.  In  contrast, RH‐5849  demonstrated  a  promising  activity  against  it. 

More experiments for testing the product on other pest developmental stages pest are 

needed  to  confirm  this  issue.  Evaluation  of  effects  on  olive  fruit  fly  reproduction 

should also be performed. 

No biological activity of methoxyfenozide,  tebufenozide and RH‐5849 on P.  concolor 

was  found. Modeling  of  the  PcEcR‐LBD  and  docking  experiments  also  indicate  that 

DBH‐based insecticides are devoid of any deleterious effect on the wasp.  

Searching and developing of new insecticides to control B. oleae could be based on the 

basic lead structure of RH‐5849 molecule (1, 2‐dibenzoyl‐1‐tert‐butylhydrazine). 

These products could be safely applied in IPM programs in which the parasitic wasp is 

present. However,  it  is recommended  to  test MACs also on other species  to prevent 

undesirable effects on the auxiliary fauna. 

 

 

 

Page 173: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

References

157

Chapter 7

REFERENCES

AAO (Agencia para el Aceite de Oliva), 2011. Información del sector.

http://intereweb.mapa.es/pwAgenciaAO/InfGeneral.aao?opcion_seleccionada=1000&

control_acceso=S&idioma=ESP (14/12/2010)

Adán A, T González, R Bastante, F Budia, P Medina, P Del Estal and E Viñuela, 2007.

Efectos de diversos insecticidas aplicados en condiciones de laboratorio extendido

sobre Psyttalia concolor (Szèpligeti) (Hymenoptera: Braconidae). Bol San Veg Plagas

33: 391-397

Aller HE and JR Ramsay, 1988. RH-5849- A novel insect growth regulator with a new

mode of action. Brighton Crop Protection Conference-Pests and Diseases

Alvarado M, M Civantos and JM Durán, 2008. Plagas. In: El cultivo del olivo, pp. 509-593.

Barranco D, R Fernández-Escobar and L Rallo (eds.) 6ª ed. revisada y ampliada. Junta

de Andalucía y Ediciones Mundiprensa. Madrid

Angeli G, M Baldessari, R Maines and C Duso, 2005. Side-effects of pesticides on the

predatory bug Orius laevigatus (Heteroptera: Anthocoridae) in the laboratory.

Biocontrol Sci Technol 15 (7): 745-754

Anonymous, 2008. Alimentos ecológicos. Las certificaciones ecológicas.

http://alimentosecologicos.wordpress.com/2008/09/01/las-certificaciones-

ecologicas/ (04/12/2010)

Anonymous, 2009a. Oleoturismo. Turismo rural en torno al aceite de oliva.

http://www.oleoturismo.es (14/12/2010)

Anonymous, 2009b. Rutas del aceite. http://www.rutasdelaceite.com (14/12/2009)

Anonymous, 2009c. Dipartamento Specialistico Regionale Idrometeoclimatico.

Scheda informativa: mosca delle olive.

http://www.sar.sardegna.it/documentazione/agro/moscaolive.asp (27/01/10)

Anonymous, 2009d. Avversità dell’olivo nella zona di Semproniano.

http://www.agroambientalemaremma.it/olivone/avversit%C3%A0.htm (27/01/10)

Page 174: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

References

158

Anonymous, 2011. Parasitoids of fruit-infesting Tephritidae.

http://hymenoptera.tamu.edu/paroffit/(19/01/2011)

Arambourg Y, 1986. Entomologie oleicole. Conseil Oleicole International, Madrid. 360 pp

Barranco, D., 2008. Variedades y patrones. In: El cultivo del olivo, pp. 63-92. D Barranco,

R Fernández-Escobar and L Rallo (ed.) 6ª ed. revisada y ampliada. Junta de Andalucía y

Ediciones Mundiprensa. Madrid

Barrett KL, N Grandy, EG Harrison, S Hassan and P Oomen, 1994. Guidance document on

regulatory testing procedures for pesticides with non-target arthropods. SETAC,

Brussels

Beckage NE and DB Gelman, 2004. Wasp parasitoid disruption of host development:

implications for new biologically based strategies for insect control. Annu Rev Entomol

49: 299-330

Beckage NE, KM Marion, WE Walton, MC Wirth and FF Tan, 2004. Comparative larvicidal

toxicities of three ecdysone agonists on the mosquitoes Aedes aegypti, Culex

quinquefasciatus, and Anopheles gambiae. Arch Insect Biochem Physiol 57: 111-122

Belcari A and E Bobbio, 1999. The use of copper in the control of the olive fly, Bactrocera

oleae. Informatore Fitopatologico 49: 52-55

Belcari A, P Sacchetti, MC Rosi and RD Pianta, 2005. The use of copper products to

control the olive fly (Bactrocera oleae) in central Italy. “Integrated Protection of Olive

Crops” IOBC/wprs Bull 28 (9): 45-48

Bengochea P, S Hernando,R Saelices, A Adán, F Budia, M González-Núñez, E Viñuela and

P Medina, 2010. Side effects of kaolin on natural enemies found on olive crops.

IOBC/wprs Bull 55: 61-67

Bento A, JE Cabannas, JA Pereira, A Torres, A Herz and SA Hassan, 2004. Effects of

different attractive sources on the abundance of olive predatory arthropods and

possible enhacenment of their activity as predators on eggs of Prays oleae Bern. 5th

International Symposium on Olive Growing. 27 September – 2 October 2004.

Izmir/Turkiye. www.olive2004turkiye.com (11/11/2010)

Bento A, S Pereira, JE Cabannas and JA Pereira, 2010. Effects of different sugars and

pollens on the olive moth, Prays oleae Bern. and their parasitoids Elasmus flabellatus

Wetsw. IOBC/wprs Bull 53: 108

Page 175: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

References

159

Billah MK, SW Kimani-Njogu, RA Wharton, WA Overholt, DD Wilson and MA Cobblah,

2008. Cross mating studies among five fruit fly parasitoid populations: potential

biological control implications for tephritid pests. BioControl 53: 709-724

Boccaccio L and R Petacchi, 2009. Landscape effects on the complex of Bactrocera oleae

parasitoids and implications for conservation biological control. BioControl 54:607-616

Bodin A, Jaloux B, Mandon N, Vannier F, Delbecque JP, Monge JP and N Mondy, 2007.

Host-induced ecdysteroids in the stop-and-go oogenesis in a synovigenic parasitoid

wasp. Arch Insect Biochem Physiol 65: 103-111

BOE (Official State Gazette; Boletín Oficial del Estado), 2004. Orden APA/1/2004, de 9 de

enero, por la que se establece el logotipo de la identificación de garantía nacional de

producción integrada. BOE 10/01/2004

BOJA (Official Gazette of the Council of Andalusia; Boletín Oficial de la Junta de

Andalucía), 2002. Orden de 18 de julio de 2002, por la que se aprueba el Reglamento

Específico de Producción Integrada de Olivar. BOJA 27-07-2002

Bonnetton F, D Zelus, T Iwema, M Robinson-Rechavi and V Laudet, 2003. Rapid

divergence of the ecdysone receptor in Diptera and Lepidoptera suggests coevolution

between EcR and USP-RXR. Mol Biol Evol 20 (4): 541-553

Boyce AM, 1932. Mortality of Rhagoletis corpunta Cress, though the ingestion of certain

solid materials. J Econ Entomol 25: 1053-1059

Braham M, E Pasqualini and N Ncira. 2007. Efficacy of kaolin, spinosad and malathion

against Ceratitis capitata in citrus orchards. Bull Insectol 60 (1): 39-47

Browning C, E Martin, C Loch, JM Wurtz, D Moras, RH Stote, AP Dejaegere and IM Billas,

2007. Critical role of desolvation in the binding of the 20-hydroxyecdysone to the

ecdysone receptor. J Biol Chem 282: 32924-32934

Bueno AF, RCOF Bueno, JRP Parra and SS Vieira, 2008. Effects of pesticides used in

soybean crops to the egg parasitoid Trichogramma pretiosum. Ciência Rural, Santa

Maria 38 (6): 1495-1503

Bürgel K, C Daniel and E Wyss, 2005. Effects of autumn kaolin treatments on the rosy

appel aphid, Dysaphis plantaginea (Pass.) and possible modes of action. J Appl Entomol

129(6): 311-314

Page 176: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

References

160

Cadogan BL and RD Scharbach, 2005a. Effects of a kaolin-based particle film on

oviposition and feeding of gypsy moth (Lep. Lymantriidae) and forest tent caterpillar

(Lep., Lasiocampidae) in the laboratory. J Appl Entomol 129 (9-10): 498-504

Cadogan BL and RD Scharbach, 2005b. Effects of kaolin-based particle film on spruce

budworm (Choristoneura fumiferana (Lepidoptera: Tortricidae)) oviposition in the

laboratory. Pest Manag Sci 61 (12): 1215-1219

Caleca V and R Rizzo, 2006. Effectiveness of clays and copper products in the control of

Bactrocera oleae (Gmelin). In: En: Procedings of Olivebioteq 2006, Second

International Seminar “Biotechnology and quality of olive tree products around the

Mediterranean Basin” [Mazara del Vallo, Marsala (Italia), 5-10 de noviembre]. Vol. II.

Caruso, T. y A. Motisi Eds. Organic eprints Web.

http://orgprints.org/10965/01/Caleca%26RizzoOlivebioteq166.pdft. (12/04/ 2009)

Caleca V and Rizzo, 2007. Tests on the effectiveness of kaolin and copper hydroxide in

the control of Bactrocera oleae (Gmelin). IOBC/wprs Bull 30(9): 111-117

Caleca V, G Lo Verde, M Palumbo Piccionello and R Rizzo, 2008. Effectiveness of clays

and copper products in the control of Bactrocera oleae (Gmelin) and Ceratitis capitata

(Wiedemann) in organic farming. 16 IFOAM Organic World Congress, Modena, Italy,

June 16-20, 2008.

http://orgprints.org/view/projects/conference.html (06/07/2010).

Cals-Usciati, 1972. Les relations hôte-parasite dans le couple Ceratitis capitata

Wiedemann (Diptera, Trypetidae) et Opius concolor Szèpligetti (Hymenoptera,

Braconidae). Ann Zool –Écol Anim 4 : 427-481

Canale A and A Loni, 2006. Host location and acceptance in Psyttalia concolor : role of

host instar. Bull Insectol 59 (1) : 7-10

Candolfi MP, S Blümel, R Forster, FM Bakker, C Grimm, SA Hassan, U Heimbach, MA

Mead-Briggs, B Reber, R Schmuck and H Vogt (eds.), 2000. Guidelines to evaluate side-

effects of plant protection products to non-target arthropods. IOBC, BART and EPPO

Joint Initiative. Dreier Druck Reinheim158 pp IOBC/wprs, Gent 158 pp

Capuzzo C, F Giuseppe, L Mazzon, A Squartini and V Girolami, 2005. “Candidatus Erwinia

dacicola”, a coevolved symbiotic bacterium of the olive fly Bactrocera oleae (Gmelin).

Int J Syst Evol Microbiol 55: 1641-1647

Page 177: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

References

161

Carlson GR, TS Dhadialla, R Hunter, RK Jansson, CS Jany, Z Lidert and RA Slawecki, 2001.

The chemical and biological properties of methoxyfenozide, a new insecticidal

ecdysteroid agonist. Pest Manag Sci 57:115-119

Carmichael JA, MC Lawrence, LD Graham, PA Pilling, VC Epa, L Noyce, G Lovrecz, DA

Winkler, A Pawlak-Skrzecz, RE Eaton, GN Hannan and RJ Hill, 2005. The X-ray structure

of a hemipteran ecdysone receptor ligand-binding domain: comparison with a

lepidopteran ecdysone receptor ligand-binding domain and implications for insecticide

design. J Biol Chem 280: 22258-22269

Carmo EL, AF Bueno and RCOF Bueno, 2010. Pesticide selectivity for the egg parasitoid

Telenomus remus. Biocontrol 55 (4): 455-464

Casaña V, A Gandía, C Mengod, J Primo and E Primo. 1999. Insect growth regulators as

chemosterilants for Ceratitis capitata (Diptera: Tephritidae). J Econ Entomol 92 (2):

303-308

Casas J, F Vannier, N Mandon, JP Delbecque, D Giron and JP Monge, 2009. Mitigation of

egg limitation in parasitoids: immediate hormonal response and enhanced oogenesis

after host use. Ecology 90 (2): 537-545

Casida JE and GB Quistad, 1998. Golden age of insecticides research: past, present, or

future? Annu Rev Entomol 43: 1-16

Chamorro ML and M Sánchez, 2003. La ATRIA como herramienta indispensable en la

consecución de la calidad. OLI-20. Foro del olivar y del medioambiente.

http://www.expoliva.com/expoliva2003/simposium/comunicaciones/OLI-20-

TEXTO.PDF (13/12/2008)

Chang CL, IK Cho and QX Li, 2012. Laboratory evaluation of the chemosterilant lufenuron

against the fruit flies Ceratitis capitata, Bactrocera dorsalis, B. cucurbitae, and B.

latifrons. J Asia-Pacific Entomol 15 (1): 13-16 doi:10.1016/j.aspen.2011.07.012

Chomeczynski P and N Sacchi, 1987. Single-step method of RNA isolation by acid

guanidinium thiocyanate-phenol-chloroform extraction. Anal Biochem 162: 156-159

CIAS (International Conference on Olive Oil and Health; Congreso Internacional sobre

Aceite de Oliva y Salud), 2008. http://www.cias2008.com/p/aceite-y-salud

(10/07/2009)

Cirio U, 1997. Productos agroquímicos e impacto ambiental en olivicultura. Olivae 65:32-

39

Page 178: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

References

162

Civantos M, 1998a. El prays y el barrenillo del olivo. IX Symposium Internacional. La

Sanidad del Olivar en Países del Mediterráneo. Phytoma España 102: 124-129

Civantos M, 1998b. Desarrollo de sistemas MPI (Manejo Integrado de Plagas) en el olivar.

La red de ATRIAS en Andalucía. Problemática sanitaria en la producción de aceite

ecológico en la provincia de Jaén. IX Symposium Internacional. La Sanidad del Olivar en

Países del Mediterráneo. Phytoma España 102: 194-197

Civantos M, 1999. Control de plagas y enfermedades del olivar. Consejo Oleícola

Internacional (COI) (ed.). Madrid. 207 pp

Civantos L, 2008. La olivicultura en el mundo y en España. In: El cultivo del olivo, pp. 17-

36. Barranco, D.; R. Fernández-Escobar y L. Rallo (ed.) 6ª ed. revisada y ampliada. Junta

de Andalucía y Ediciones Mundiprensa. Madrid

Croft BA, 1990. Arthropod biological control agents and pesticides. John Wiley & Sons.

USA, 723 pp

Daane KM and MW Johnson, 2010. Olive fruit fly: Managing an ancient pest in modern

times. Annu Rev Entomol 55: 151-169

Daniel C, W Pfammatter, P Kehrli and E Wyss, 2005. Processed kaolin as an alternative

insecticide against the European pear sucker, Cacopsylla pyri (L.). J Appl Entomol 129

(7): 363-367

De Andrés F, 1991. Enfermedades y plagas del olivo. 2ª ed. corregida y ampliada.

Riquelme y Vargas Ediciones, S.L., Jaén. 646 pp.

De la Roca M, 2003: Surround® Crop Protectant: La capa protectora natural para cultivos

como el olivar. Phytoma España, 148: 82-85.

De Liñán C, 2007. Vademécum de productos fitosanitarios y nutricionales. Ediciones

Agrotécnicas, Madrid, 768 pp

De Ricke AA, 1998. Nuevas tecnologías en aceites agrícolas en Control Integrado de

Plagas. IX Symposium Internacional. La Sanidad del Olivar en Países del Mediterráneo.

Phytoma España 102: 198-199

Delrio G, 1995. Controllo integrato dei fitofagi dell´olivo. Informatore Fitopatologico 12:

9-15

Delrio G, A Lentini and A Satta, 2005. Biological control of olive fruit fly through

inoculative releases of Opius concolor Szépl; Integrated Protection of Olive Crops.

IOBC/wprs Bull. 28(9): 53-58

Page 179: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

References

163

Delrio G, 2010. Biological control of olive pests in the Mediterranean region. Integrated

protection of olive crops. IOBC/wprs Bull. 53: 85-92

Dent D, 1991. Insect Pest Management. C. A. B. International, Oxon, Reino Unido. 604 pp

Desneux N, A Decourtye and JM Delpuech, 2007. The sublethal effects of pesticides on

beneficial organisms. Annu Rev Entomol 52: 81-106

Devesa JA, 2005. Plantas con semillas. In: Botánica, pp. 417-636. Izco, J & colaboradores.

2ª ed. McGraw-Hill Interamericana. Madrid

Dhadialla TS, G Carlson and D Le, 1998. New insecticides with ecdysteroidal and juvenile

hormone activity. Annu Rev Entomol 43: 545-569

Dhadialla TS, A Retnakaran and G Smagghe, 2005. Insect growth- and development-

disrupting insecticides, in Comprehensive Insect Molecular Science, ed. by Gilbert LI,

Kostas I and Gill S. Pergamon Press, New York, Vol. 6, pp. 55-116

Díaz B, E Garzo, M Duque, P González and A Fereres, 2002. Partículas de caolín: efecto

sobre la mortalidad y desarrollo de Trichoplusia ni Hübner. Bol San Veg Plagas 28: 177-

183

Duarte F, N Jones and L Fleskens, 2008. Traditional olive orchards on sloping land:

Sustainability or abandonment? J Environ Manag 89: 86-98

EPPO, (European and Mediterranean Organization of Plant Protection Organization),

2011a. Successfully introduced classical biological control agents. Insecta,

Hymenoptera (part II).

http://archives.eppo.org/EPPOStandards/biocontrol_web/classical/hymen2_class.htm

(17/03/2011)

EPPO, 2011b. Commercially used biological control agents – Insecta, Coleoptera.

http://archives.eppo.org/EPPOStandards/biocontrol_web/coleoptera.htm

(17/03/2011)

Estes AM, D Nestel, A Belcari, A Jessup, P Rempoulakis and AP Economopoulos, 2012. A

basis for the renewal of sterile insect technique for the olive fly, Bactrocera oleae

(Rossi). J Appl Entomol 136: 1-16

Fahrbach SE, G Smagghe and RA Velarde, 2012. Insect Nuclear Receptors. Annu Rev

Entomol 2012, In Press doi: 10.1146/annurev-ento-120710-100607

Page 180: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

References

164

FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations), 2011a. AGP Integrated

Pest Management

http://www.fao.org/agriculture/crops/core-themes/theme/pests/ipm/en/

(17/03/2011)

FAO, 2011b. Good Agricultural Practices.

http://www.fao.org/prods/gap/home/principles_4_en.htm. (17/03/2011)

Farinós G, G Smagghe, L Tirry and P Castañera, 1999. Action and pharmacokinetics of a

novel insect growth regulator, Halofenozide, in adult beetles of Aubeonymus

mariaefranciscae and Leptinotarsa decemlineata. Arch Insect Biochem Physiol 41: 201-

213

Felsenstein J, 1985. Confidence limits on phylogenies: An approach using the bootstrap.

Evolution 39:783-791

Glenn DM, GJ Puterka, T Vanderzwet, RE Stern and C Feldmhake, 1999: Hydrophobic

particle films: a new paradigm for suppression of arthropod pests and plant diseases. J

Econ Entomol 92 (4): 759-771.

Glenn M and GJ Puterka, 2005. Particle Films: A New Technology for Agriculture. Jules

Janick (Ed.). Horticultural Reviews 31: 1-44

Gobin B, D Bylemans and G Peusens, 2005. Biological efficacy of kaolin against the pear

sucker Psylla pyri in winter and summer applications. IOBC/WPRS Bull 8(7):193–197

González-Núñez M, 1998. Uso conjunto de plaguicidas y enemigos naturales en el olivar:

optimización del manejo de Opius concolor Szèpligeti, parasitoide de la mosca del

olivo, Bactrocera oleae (Gmelin). Tesis doctoral. E.T.S.I.Agrónomos, Universidad

Politécnica de Madrid. 175 pp.

González-Núñez M, 2008. Olivo. In: Control Biológico de Plagas Agrícolas, pp. 336-374.

Jacas JA and A Urbaneja (eds.) Phytoma España. Valencia

González-Núñez M and E Viñuela, 1997. Effects of two modern pesticides: azadirachtin

and tebufenozide on the parasitoid Opius concolor (Szèpligeti). IOBC/WPRS Bull 20(8):

233-240

González-Núñez M, F Bahena and E Viñuela, 1998. Desarrollo de un método de

semicampo para estudio de los efectos secundarios de los productos fitosanitarios

sobre el parasitodie Opius concolor Szèpligeti. Bol San Veg Plagas 24: 661-668

Page 181: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

References

165

González-Núñez M, S Pascual, E Seris, JR Esteban-Durán, P Medina, F Budia, A Adán and

E Viñuela, 2008. Effects of different control measures against the olive fruit fly

(Bactrocera oleae (Gmelin)) on beneficial arthropofauna. Methodology and first results

of field assays. IOBC/wprs Bull. 35: 26-31

Grafton-Cardwell B and C Reagan, 2003. Surround use in citrus increases California red

scale. KAC Plant Protection Quaterfly 13 (3): 5-6

Greathead DJ and RD Pope, 1977. Studies on the biology and taxonomy of some

Chilocorus spp. (Coleoptera: Coccinellidae) preying on Aulacaspis spp. (Hemiptera:

Diaspididae) in East Africa, with the description of a new species. B Entomol Res 67:

259-270

Grützmacher AD, O Zimmermann, A Yousef and A Hassan, 2004. The side-effects of

pesticides used in integrated production of peaches in Brazil on the egg parasitoid

Trichogramma cacoecidae Marchal (Hym. Trichogrammatidae). J Appl Entomol 128 (6):

377-383

Guerrero A, 2003. Nueva olivicultura. 5ª ed. Revisada y ampliada. Mundiprensa (ed.),

Madrid. 304 pp

Haniotakis GE, 2005. Olive pest control: Present status and prospects. Integrated

Protection of Olive Crops; IOBC/WPRS Bull. 28:1-9

Hassan SA, 1998. Introduction. In: Ecotoxicology: Pesticides and biological organisms. pp:

55-68. Haskell PT and P McEwen (ed.). Chapman & Hall (ed.), London

Hattingh V MJ Samways, 1991. Determination of the most effective method for field

establishment of biocontrol agents of the genus Chilocorus (Coleoptera: Coccinellidae).

B Entomol Research 81: 169-174

Hattingh V and MJ Samways, 1993. Evaluation of artificial two species of natural prey as

laboratory food for Chilocorus spp. Entomol Exp Appl 69: 13-20

Hattingh V and MJ Samways, 1994. Physiological and behavioural characteristics of

Chilocorus spp. (Coleoptera: Coccinellidae) in the laboratory relative to effectiveness in

the field as biocontrol agents. J Econ Entomol 87 (1): 31-38

Henrich VC, 2005. The ecdysteroid receptor. In: Comprehensive molecular insect

science. pp. 243-273. Gilbert LJ, K Iatrou and SS Gill (eds). Oxford, Elsevier/Pergamon.

Vol. 3.

Page 182: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

References

166

IAEA (International Atomic Energu Agency), 2009. IAEA uses sterile insect technique to

tackle olive fruit fly. Staff report.

http://www.iaea.org/newscenter/news/2009/olivefruitfly.html (12/12/2010)

Iannotta N, 2003. La difesa fitosanitaria. In: Olea, tratatto di olivicoltura. pp. 393-410.

Fiorino, P. (ed.). Ed. Edagricole, Bologna (Italy)

Iannotta N, T Belfiore, ME Noce, L Perri and S Scalercio, 2006. Efficacy of products

allowed in organic olive farming against Bactrocera oleae (Gmel.). In: Procedings of

Olivebioteq 2006, Second International Seminar “Biotechnology and quality of olive

tree products around the Mediterranean Basin” [Mazara del Vallo, Marsala (Italia), 5-

10 de noviembre]. Vol. II. Caruso, T. y A. Motisi Eds.

http://orgprints.org/12896/1/Iannotta_Scalercio_et_al_2006h.pdf (23/12/2010)

Iannotta N, T Belfiore, ME Noce, S Scalercio and V Vizzarri, 2007a. Bactrocera oleae

(Gmelin) control in organic olive farming. B-economic aspects. Ecoliva 2007, VI

Jornadas Internacionales de Olivar Ecologico, Puente de Génave (Jaén)

http://www.ecoliva.info/index.php?option=com_content&task=blogcategory&id=17&I

temid=38. (24/11/2010)

Iannotta N, T Belfiore, ME Noce, S Scalercio and V Vizzarri, 2007b. The impact of some

compounds utilized in organic olive groves on the non-target arthropod fauna: Canopy

and soil levels. C-Ecological Aspects. Ecoliva 2007, VI Jornadas Internacionales de Olivar

Ecologico, Puente de Génave (Jaén) Organic eprints Web.

http://orgprints.org/12893/1/Ecolivaimpatto_def.pdf (24/11/2010).

Iannotta N, T Belfiore, ME Noce, S Scalercio and V Vizzarri, 2008. Environmental impact

of kaolin treatments on the arthropod fauna of the olive ecosystem. 16th IFOAM

Organic Worl Congress, Modena, Italy. June 16-20 2008.

http://orgprints.org/view/projects/conference.html (15/07/2010)

IEEP (Institute for European Environmental Policy), 2009. Environment and Health:

Compromise Reached on Pesticides Proposal.

http://www.ieep.eu/assets/692/9_January_2009_-_Environment_and_Health_-

_Pesticide_Agreement.pdf (20/03/2011)

IFOAM (International Federation of Organic Agriculture Movement), 2011. About the

International Federation of Organic Agriculture Movements (IFOAM).

http://www.ifoam.org/about_ifoam/index.html (16/03/2011)

Page 183: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

References

167

IOBC (International Organisation for Biological and Integrated Control of Noxious

Animals and Plants), 2011. IOBC/WPRS IP & IPM.

http://www.iobc-wprs.org/ip_ipm/index.html (17/03/2011)

IOOC (International Olive Oil Council), 2011.

http://www.internationaloliveoil.org/estaticos/view/131-world-olive-oil-figures

(18/03/2011)

Iwema T, IML Billas, Y Beck, F Bonneton, H Nierengarten, A Chaumot, G Richards, V

Laudet and D Moras, 2007. Structural and functional characterization of a novel type of

ligand-independent RXR-USP receptor. The EMBO J 26: 3770-3782

Jacas JA, 1992. Desarrollo de un método normalizado para estudiar en laboratorio la

peligrosidad de las aplicaciones fitosanitarias sobre Opius concolor Szèpl.

(Hymenoptera: Braconidae), parasitoide de la mosca de la aceituna, Bactrocera oleae

(Gmel.) (Diptera, Tephritidae). Tesis doctoral. E.T.S.I.Agrónomos, Universidad

Politécnica de Madrid. 195 pp.

Jacas JA and E Viñuela, 1994: Analysis of a lab method to test the effects of pesticides on

adult females of Opius concolor, a parasitoid of the olive fruit fly Bactrocera oleae.

Biocontrol Sci. Technol. 4: 147-154.

Jacas JA, González-Núñez M and E Viñuela, 1995. Influence of the application method on

the toxicity of the moulting accelerating compound tebufenozide on adults of the

parasitic wasp Opius concolor Szèpl. Med Fac Landbouww Univ Gent 60/3b: 935-939

Jandel Scientific, 1994. TableCurve user’s manual. San Rafael, CA

Jiménez A, E Castillo and P Lorite, 1990. Supervivencia del himenóptero bracónido Opius

concolor Szèp. parásito de Dacus oleae Gmelin en olivares de Jaén. Bol San Veg Plagas

16:97-103

Jiménez A, JR Esteban, E Castillo, FJ Melero and M Avilés, 2002. Lucha integrada en el

olivar: ensayos en condiciones reales y nuevas metodologías. Jornadas Técnicas del

Aceite de Oliva, Madrid (España), 23-24 Abril 2002 5pp.

http://www.inia.es/gcontrec/pub/97023c201_1058521793859.pdf (15/03/2011)

Page 184: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

References

168

Jorge S, JE Cabanas, JA Pereira, A Bento and L Torres, 2005. Efeito da criaçao de manchas

de vegetaçäo produtora de flores, na fauna auxiliar do olival. IV Congreso Nacional de

Entomología Aplicada. X Jornadas Científicas de la SEEA. Bragança (Portugal), 17-21

octubre 2005. (20/03/2011)

http://www.seea.es/laseea/reunion/IVcongreso/resumenesIVCongreso.pdf

Kahn A, T Schoenwald and B Beers, 2001. Effect of kaolin (Sourrond) on western

tentiform leafminer and its principal parasitoid, Pnigalio flavipes. Proceedings of the

75th Annual Western Orchard Pest & Disease Management Conference 10-12 January

2001, pp. 38-39 Biological Control. (02/02/2011)

http://forestcat.tfrec.wsu.edu/bugguys/wopdmc/portlandPDFs/BiologicalKahn41.pdf

Kakani EG, NE Zygouridis, KT, Tsoumani, N Seraphides, FG Zalom and KD Mathiopoulos,

2010. Spinosad resistance development in wild olive fruit fly Bactrocera oleae (Diptera:

Tephritidae) populations in Califormina. Pest Manag Sci 66: 447-453

Kapatos E, BS Fletcher, S Pappas and Y Laudeho, 1977. The release of Opius concolor and

O. concolor var. siculus (Hym.: Braconidae) against the spring generation of Dacus

oleae (Dipt.: Trypetidae) on Corfu. Biocontrol 22 (3): 256-270

Kasuya A, Y Sawada, Y Tsukamoto, K Tanaka, T Toya and M Yanagi, 2003. Binding mode

of ecdysone agonists to the receptor: comparative modeling and docking studies. J Mol

Model 9: 58-65

Khan M, MA Hossain and MS Islam, 2007. Effects if neem leaf dust and a commercial

formulation of a neem compound on the longevity, fecundity and ovarian

development of the melon fly, Bactrocera cucurbitae (Coquillett) and the oriental fruit

fly, Bactrocera dorsalis (Hendel) (Diptera: Tephritidae). J Biol Sci 10(20): 3656-3661

Khan MR and MR Khan, 2002. Mass rearing of Menochilus sexmaculatus Fabricius

(Coleoptera: Coccinellidae) on natural and artificial diets. Int J Agri Biol 4: 107-109

Kimani-Njogu SW, MK Trostle, RA Wharton, JB Woolley and A Raspi, 2001. Biosistematics

of the Psyttalia concolor species complex (Hymenoptera: Braconidae: Opiinae): the

identity of populations attacking Ceratitis capitata (Diptera: Tephritidae) in coffee in

Kenya. Biol Control 20: 167-174

Knight AL, TR Unruh, BA Christianson, GJ Puterka and DM Glenn, 2000. Effects of a

kaolin-based particle film on obliquebanded leafroller (Lepidoptera: Tortricidae).

Horticultural Entomol 93 (3): 744-749

Page 185: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

References

169

Koelle MR, WS Talbot, WA Segraves, MT Bender, P Cherbas and DS Hogness, 1991. The

Drosophila EcR gene encodes an ecdysone receptor, a new member of the steroid

receptor superfamily. Cell 67: 59-77

Kourdoumbalos AK, JT Margaritopoloulos, GD Nanos and JA Tsitsipis, 2006. Alternative

aphid control methods for peach production. J Fruit and Ornamental Plant Research.

14 (Suppl. 3): 181-190

Krieger E, G Koraimann and G Vriend, 2002. Increasing the precision of comparative

models with YASARA NOVA - a self-parameterizing force field. Proteins 47: 393-402

Laffranque JP, SW Shires and N Phillips, 2009. Kaolin: Barriere minerale protective contre

le psylle du porier et d’autres ravageurs. AFPP-7ème Conference Internationale sur les

ravageurs en agriculture (Montpellier-26-27 octobre 2005).

http://www.cabi.org/cabdirect/FullTextPDF/2009/20093018722.pdf (19/04/2010)

Larentzaki E, AM Shelton and J Plate, 2008. Effect of kaolin particle film on Thrips tabaci

(Thysanoptera: Thripidae), oviposition, feeding and development on onions: a lab and

a field case study. Crop Prot 27: 727-734

Larkin MA, G Blackshields, NP Brown, R Chenna, PA McGettigan, H McWilliam, F

Valentin, IM Wallace, A Wilm, R Lopez, JD Thompson, TJ Gibson and DG Higgins, 2007.

CLUSTALW and CLUSTALX Version 2. Bioinformatics 23: 2947-2948

Laskowski RA, MW MacArthur, DS Moss and JM Thornton, 1993. PROCHECK: a program

to check the stereochemistry of protein structures. J Appl Cryst 26: 283-291

Lawrence PO, 1993. Egg development in Anastrepha suspensa: influence of the

ecdysone agonist, RH-5849. pp 51-56. Fruit Flies: Biology and Management In: Fruit

flies: recent advances in research and control programs. Aluja M and P Liedo (Eds).

New York: Springer Verlag.

Legaspi JC, BC Legaspi and RR Saldaña, 1999. Laboratory and field evaluations of

biorational insecticides against the Mexican rice borer (Lepidoptera: Pyralidae) and a

parasitoid (Hymenoptera: Braconidae). J Econ Entomol 92 (4): 804-810

Liang G and TX Liu, 2002. Repellency of kaolin particle film, surround, and a mineral oil,

sunspray oil, to silverleaf whitefly (Homoptera: Alerodidae) on melon in the laboratory.

J Econ Entomol 95 (2): 317-324

Page 186: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

References

170

Liaropoulos C, VG Mavraganis, T Broumas and N Ragoussis, 2005. Field tests on the

combination of mass trapping with the release parasite Opius concolor (Hymenoptera:

Braconidae), for the control of the olive fruit fly Bactrocera oleae; (Diptera:

Tephritidae). pp. 77-81. In: “Proceedings of the European Meeting of the IOBC/WPRS

Working Group "Integrated Protection of Olive Crops" (Chania, Grecia, 29-31 de mayo

de 2003) Kalaitzaki A, V Alexandrakis and K Varikou (eds.) OILB, Gante (Bélgica)

Lo Verde G, R Rizzo, G Barranco and A Lombardo, 2011. Effects of kaolin on Ophelimus

maskelli (Hymenoptera: Eulophidae) in laboratory and nursery experiments. J Econ

Entomol 104 (1): 180-187

Lombardo N, 2003. Aspetti generali dell´olivicoltura. pp. 3-12. In: Olea, tratatto di

olivicoltura. Fiorino P (ed.). Ed. Edagricole, Bologna (Italy)

Loni A, 1997. Developmental rate of Opius concolor (Hym. Braconidae) at various

constant temperatures. Entomophaga 42 (3): 359-366

Loni A and A Canale, 2005/2006. Reproductive success of Psyttalia concolor (Szépligeti)

(Hymenoptera: Braconidae) on different hosts. Frustula Entomologica 28/29:166-171

Malavolta C, G Delrio and EF Boller, 2002. Guidelines for Integrated Production of Olives.

Technical Guideline III. IOBC/wprs Bull. 25(4): 27-35

Markó V, LHM Blommer, S Bolya and H Helsen, 2006. The effect of kaolin treatments on

phytophagous and predatory arthropods in the canopies of apple trees. J Fruit

Ornamental Plant Research 14 (3): 79-87

Markó V, LHM Blommer, S Bolya and H Helsen, 2008. Kaolin particle films suppress many

apple pests, disrupt natural enemies and promote woolly apple aphid. J Appl Entomol

132: 26–35

MARM (Ministry of the Environmental and Rural and Marine Environs; Ministerio de

Medio Ambiente y Medio Rural y Marino), 2004a. Producción Integrada. Logotipo.

Identificación de garantía nacional. Orden APA/1/2004. RD 1201/2002 España

http://www.mapa.es/es/agricultura/pags/ProduccionIntegrada/logotipo.htm

(18/03/2011)

MARM, 2004b. Producción Integrada. Logotipo. Identificaciones de garantía

autonómicas.

http://www.mapa.es/agricultura/pags/ProduccionIntegrada/varios/LOGOS-PI-

autonomicos.pdf (18/03/2011)

Page 187: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

References

171

MARM, 2006. Plan Integral de Actuaciones para el Fomento de la Agricultura Ecológica

2007-2010. http://www.mapa.es/alimentacion/pags/ecologica/pdf/plan_integral.pdf

(04/02/2011)

MARM, 2007. Plan Integral de Actuaciones para el fomento de la agricultura ecológica.

2007-2010. http://www.mapa.es/es/alimentacion/pags/ecologica/plan_integral.htm

(04/02/2011)

MARM, 2011a. Encuesta sobre superficies y rendimientos de cultivos. Resultados

nacionales y autonómicos (ESYRCE) 2011.

http://www.marm.es/estadistica/temas/encuesta-sobre-superficies-y-rendimientos-

de-cultivos-esyrce/ESPANAYCCAA_tcm7-182430.p (07/02/2012)

MARM, 2011b. Avances. Superficies y producciones agrícolas. Noviembre 2011

http://www.marm.es/estadistica/temas/avances-de-superficies-y-producciones-de-

cultivos/cuaderno-Noviembre2011-tcm7-189152.pdf (11/02/2012)

MARM, 2011c. Registro de Productos Fitosanitarios. Actualización de datos: 14 de

diciembre de 2011.

http://www.magrama.es/es/agricultura/temas/medios-de-produccion/productos-

fitosanitarios/fitos.asp (11/02/2012)

MARM, 2011d. La agricultura ecológica en España.

http://www.mapa.es/es/alimentacion/pags/ecologica/introduccion.htm (18/03/2011)

MARM, 2011e. Resumen de los datos de producción integrada durante el año 2010.

http://www.mapa.es/agricultura/temas/produccion-integrada/resultados-2010-v3-

tcm7-1282.pdf (03/10/2011)

MARM, 2011f. Encuesta producción integrada a las Comunidades Autónomas Marzo

2011. Cultivos contemplados en el marco legislativo de las Comunidades Autónomas.

http://www.marm.es/es/agricultura/temas/produccion-

integrada/Resultados_Estadistica_2010_tcm7-1279.pdf (21/12/2011)

Mazor M and A Erez, 2004. Processed kaolin fruits from Mediterranean fruit fly

infestations. Crop Prot 23: 47-51

Medina P, G Smagghe, F Budia, P Del Estal, L Tirry and E Viñuela, 2002. Significance of

penetration, excretion, and transovarial uptake to toxicity of three insect growth

regulators in predatory lacewings adults. Arch Insect Biochem Physiol 51: 91-101

Page 188: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

References

172

Melo F and E Feytmans, 1998. Assessing protein structures with a non-local atomic

interaction energy. J Mol Biol 277: 1141-1152

Michaud JP and AK Grant, 2003. Sub-lethal effects of a copper sulphate fungicide on the

development and reproduction in three coccinellid species. J Insect Sci 3:16

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC524656/pdf/i1536-2442-003-16-

0001.pdf. (25/03/2011)

Miranda MA, M Miquel, J Terrasa, N Melis and M Monerris, 2008. Parasitism of

Bactrocera oleae (Diptera; Tephritidae) by Psyttalia concolor (Hymenoptera;

Braconidae) in the Balearic Isands (Spain). J Appl Entomol 132: 798-805

Mommaerts V, G Sterk and G Smagghe, 2006. Bumblebees can be used in combination

with juvenile hormone analogues and ecdysone agonists. Ecotoxicology 15: 513–521

Montiel-Bueno A and O Jones, 2002. Alternative methods for controlling the olive fly,

Bactrocera oleae, involving semiochemicals. IOBC/wprs Bull. 25: 1-11

Moretti R, E Lampazzi, P Reina and M Calvitti, 2007. On the use of the exotic oo-pupal

parasitoid Fopius arisanus for the biological control of Bactrocera oleae in Italy.

IOBC/wprs Bull. 30 (9): 49-60

Moya P, S Flores, I Ayala, J Sanchis, P Montoya and J Primo. 2010. Evaluation of

lufenuron as a chemosterilant against fruit flies of the genus Anastrepha (Diptera:

Tephritidae). Pest Manag Sci 66 (6): 657-663

Murali-Baskaran RK and K Suresh, 2007. Influence of semi-synthetic diets and non-living

substrata on fecundity of Black beetle, Chilocorus nigrita (Fabricius) (Coleoptera:

Coccinellidae). J Entomol Res 31 (3): 243-246

Nadel DJ and S Biron, 1964. Laboratory studies and controlled mass rearing of Chilocorus

bipustulatus Linn., a citrus scale predator in Israel. Rivista di Parassitologia 25 (3): 195-

206

Nakagawa Y, 2005. Nonsteroidal ecdysone agonists. Vitam. Horm. 73: 131-173.

Obrycki JJ and TJ Kring, 1998. Predaceous coccinellidae in biological control. Annu Rev

Entomol 43: 295-321

Navrozidis EI and ME Tzanakakis, 2005. Tomato fruits as an alternative host for a

laboratory strain of the olive fruit fly Bactrocera oleae. Phytopasasitica 33 (3): 225-236

Page 189: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

References

173

OJEU (Official Journal of the European Union), 2007. Council Regulation (EC) 834/2007 of

28 June, 2007 on organic production and labelling of organic products and repealing

Regulation (EEC) No 2092/91.

http://eur-

Lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2007:189:0001:0023:EN:PDF.

OJEU 20-07-2007 (15/12/2011)

OJEU (Official Journal of the European Union), 2009a. Regulation of the European

Parliament and the Council of 21 October 2009 concerning the placing of plant

protection products on the market, repealing the Council Directives 97/117/EEC and

91/414/EEC.

http://eur-

Lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2009:309:0001:0050:EN:PDF

(25/11/2011)

OJEU (Official Journal of the European Union), 2009b. Directive 2009/128/EC of the

European Parliament and the Council of 21 October 2009, establishing a framework for

Community action to achieve the sustainable use of pesticides. http://eur-

lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2009:309:0071:0086:EN:PDF

(25/11/2011)

Omkar and A Pervez, 2003. Ecology and Biocontrol Potential of a Scale-Predator,

Chilocorus nigritus. Review. Biocontrol Sci Technol 13(4): 379-390

Orenga S and J Giner, 1998. Importancia de los elementos secundarios en la vecería del

olivar. IX Symposium Internacional. La Sanidad del Olivar en Países del Mediterráneo.

Phytoma España 102: 61-64

Pajarón M, 2007. El olivar ecológico: aprender a observar el olivar y comprender sus

procesos vivos para cuidarlo. La Fertilidad de la Tierra y Ministerio de Agricultura,

Pesca y Alimentación (eds). Navarra (Spain). 153 pp

Palomar C, 2009. La Directiva de uso sostenible de productos fitosanitarios. Phytoma

España 206 (2): 16-17

Pascual S, G Cobos, E Seris and M González-Núñez, 2010a. Effects of processed kaolin on

pests and non-target arthropods in a Spanish olive grove. J Pest Sci 83: 121-133

Page 190: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

References

174

Pascual S, I Sánchez-Ramos and M González-Núñez, 2010b. Repellent/deterrent effect of

kaolin and copper on Bactrocera oleae oviposition in the laboratory. IOBC/wprs Bull

59: 83-88

Pasqualini E, S Civolani and LC Grappadelli, 2003. Particle film technology: approach for

biorational control of Cacopsylla pyri (Rhynchota Psyllidae) in north Italy. Bull. Insectol.

55: 39–42

Paul A, LC Harrington and JG Scott, 2006. Evaluation of novel insecticides for control

dengue vector Aedes aegypti (Diptera: Culicidae). J Med Entomol 43(1): 55-60

Pemberton CE and HF Willard, 1918. A contribution to the biology of fruit fly parasites in

Hawaii. J Agr Res 15:419-466

Peng L, JT Trumble, J Munyaneza and TX Liu, 2011. Repellency of kaolin particle film to

potato psyllid, Bactericera cockerelli (Hemiptera: Psyllidae), on tomato under

laboratory and field conditions. Pest Manag Sci 67: 815-824

Pennino G, G Pane, G Raiti, E Perri, MA Carovita, B Macchione, P Tucci, P Socievole, M

Pellegrino, D Cartabellotta and V Di Martino. 2006. Three years field trials to assess the

effect of kaolin made particles and copper on olive-fruit fly (B.oleae Gmelin)

infestations in Sicily. Second International Seminar "Biotechnology and Quality of Olive

tree Products around the Mediterranean Basin", Marsala - Italy, November 5-10, 2006.

In: Proceedings, DCA - Università di Palermo; Regione Siciliana - Assessorato

Agricoltura e Foreste, II, pp. 303-306. http://orgprints.org/14278/ (08/06/2010)

Perri E, N Iannotta, I Muzzalupo, A Russo, MA Caravita, M Pellegrino, A Parise and P

Tucci, 2007. Kaolin protects olive fruits from Bactrocera oleae (Gmelin) infestations

unaffecting olive oil quality. IOBC/WPRS Bull 30 (9): 153

Peters A, 1996. Prospects for the use of biological control agents to control fruit flies, pp.

199-204. In: Fruit flies in the Pacific. A regional Symposyum. Nadi, Fiji, 28-31 October,

1996. Allwood AJ and RAI Drew, (eds). ACIAR Proceedings 76, 267 pp

http://aciar.gov.au/files/node/550/PR%2076%20Fruit%20Flies.pdf#page=199

(15/03/2011)

Phillps N and M De la Roca, 2003. Empleo de una capa protectora de partículas como

método de control físico de la mosca del olivo (Bactrocera oleae) y generación

carpófaga de prays (P. oleae) en el olivar tradicional.

http://www.expoliva.com/expoliva2003/simposium (08/02/2009)

Page 191: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

References

175

Pinder JE III, JG Wiener and MH Smith, 1978. The Weibull distribution: a new method of

summarizing survivorship data.Ecology 59: 175-179

Ponsonby DJ and MJW Copland, 1995. Olfatory responses by the scale insect predator

Chilocorus nigritus (F.) (Coleoptera: Coccinellidae). Biocontrol Sci Technol 5: 83-93

Ponsonby DJ and MJW Copland, 1996. Effect of temperature on development and

immature survival in the scale insect predator, Chilocorus nigritus (F.) (Coleoptera:

Coccinellidae). Biocontrol Sci Technol 6: 101-109

Ponsonby DJ and MJW Copland, 1998. Environmental influences on fecundity, egg

viability and egg cannibalism in the scale insect predator Chilocorus nigritus. BioControl

43: 39-52

Ponsonby DJ and MJW Copland, 2000. Maximum feeding potential of larvae and adults

of the scale insect predator Chilocorus nigritus with a new method of estimating food

intake. BioControl 45: 295-310

Ponsonby DJ, 2009. Factors affecting utility of Chilocorus nigritus (F.) (Coleoptera.

Coccinellidae) as a biocontrol agent. CAB Reviews: Perspectives in Agriculture,

Veterinary Science, Nutrition and Natural Resources 4 (46): 1-20

Porcel M, B Costes and M Campos, 2011. Biological and behavioural effects of kaolin

particle film on larvae and adults of Chrysoperla carnea (Neuroptera: Chrysopidae).

Biol Control http://dx.doi.org/10.1016/j.biocontrol.2011.07.011

Puterka GJ, DM Glenn, DG Sekutowski, TR Unruh and SK Jones, 2000. Progress toward

liquid formulations of particle films for insect and disease control in pear. Environm

Entomol 29 (2): 329-339

Quarles W, 1992. Diatomaceous earth for pest control. The IPM Practitioner. Monitoring

the field for pest management XIV (5/6). 16 pp.

http://www.freshwaterorganics.com/DE%20Pest%20Control.pdf (26/10/2011)

Ragusa S, 1974. Influence of temperature on the oviposition rate and longevity of Opius

concolor siculus (Hymenoptera: Braconidae). Entomophaga 19: 61-66

Rallo L, 1998. El olivar y la innovación tecnológica. IX Symposium Internacional. La

Sanidad del Olivar en Países del Mediterráneo. Phytoma España 102: 6-8

Ramesh-Babu T and KM Azam, 1987. Toxicity of different fungicides to adult

Cryptolaemus montrouzieri Mulsant (Coleoptera: Coccinellidae). Crop Protection 6(3):

161-162

Page 192: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

References

176

Rapoport HF, 2008. Botánica y morfología. In: El cultivo del olivo, pp. 37-62. Barranco D,

R Fernández-Escobar and L Rallo (eds.) 6ª ed. revisada y ampliada. Junta de Andalucía y

Ediciones Mundiprensa. Madrid (Spain)

Richardson GH and LH Glover, 1932. Some effects of certain “inert” and toxic substances

upon the 12-spotted cucumber beetle, Diabrotica duodecempunctata (Fab.) J Econ

Entomol 25: 1176-1181

Romero A, L Rosell, E Martí and J Tous, 2006. Aplicación del caolín como tratamiento

fitosanitario en el cultivo ecológico del olivo en la comarca del Priorato (Tarragona).

DARP FITXA 02. Producción Agraria Ecológica 1-10. Generalitat de Catalunya.

Departament d´Agricultura, Ramaderia i Pesca

http://www20.gencat.cat/docs/DAR/AL_Alimentacio/AL01_PAE/06_Publicacions_mat

erial_referencia/Fitxers_estatics/fitxa_caoli.pdf (20/01/2011)

Rosi MC, P Sacchetti, M Librandi and A Belcari, 2007. Effectiveness of different copper

products against the olive fly in organic olive groves. Integrated protection of olive

crops. IOBC/wprs Bull. 30 (9): 277-281

Rotundo G and A De Cristofaro, 2003. Fitofagi dell´olivo. pp. 411-436. In: Olea, trattato

di olivicoltura. Fiorino, P. (ed.). Ed. Edagricole, Bologna (Italy)

Rozen S and HJ Skaletsky, 2000. Primer3 on the WWW for general users and for biologist

programmers. Methods Mol Biol 132: 365-386

Rugman-Jones PF, R Wharton, T van Noort and R Stouthamer, 2009. Molecular

differenciation of the Psyttalia concolor (Szépligeti) species complex (Hymenoptera:

Braconidae) associated with olive fly, Bactrocera oleae (Rossi) (Diptera: Tephritidae), in

Africa. Biol Control 49: 17-26

Ruiz-Torres MJ and A Montiel-Bueno, 2007. Eficacia de los tratamientos mediante

árboles-cebo contra la mosca del olivo (Bactrocera oleae, Gmel; Tephritidae, Diptera)

en la provincia de Jaén. Bol San Veg Plagas 33(2): 249-265

Ruiz-Torres MJ, 2009. El nuevo escenario europeo de pesticidas en el olivar. Vida Rural.

283: 24-26

Saavedra M, 1998. Demografía de los herbazales del olivar y manejo de la flora

espontánea. IX Symposium Internacional. La Sanidad del Olivar en Países del

Mediterráneo. Phytoma España 102: 74-76

Page 193: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

References

177

Sackett TE, CM Buddle and C Vicent, 2005. Effect of kaolin on fitness and behavior of

Choristoneura rosaceana (Lepidoptera: Tortricidae) larvae. J Econ Entomol 98 (5):

1649-1653

Sackett TE, CM Buddle and C Vincent, 2007. Effects of kaolin on the composition of

generalist predator assemblages and parasitism of Choristoneura rosaceana (Lep.,

Tortricidae) in apple orchards. J Appl Entomol 131(7): 478-485

Samways MJ, 1984. Biology and economic value of the scale predator Chilocorus nigritus

(F.) (coccinellidae). Review article. Biocontrol News Inf. 5(2): 91-105

Samways MJ and BA Tate, 1984. Sexing of Chilocorus nigritus (F.) (Coccinellidae). The

Citrus and Subtropical Fruit J. 607: 4-5

Samways MJ and BA Tate, 1986. Mass-rearing of the scale predator Chilocorus nigritus

(F.) (Coccinellidae). Citrus and Subtropical Fruit J. 630: 9-14

Sánchez-Ramos I, M González-Núñez and S Pascual (2011). Efecto de reguladores del

crecimiento de insectos (RCI) sobre la reproducción y la longevidad de la mosca del

olivo, Bactrocera olae (Rossi) (Diptera: Teprhitidae). VII Congreso Nacional de

Entomología Aplicada. 24-28 October. Baeza, Spain: 182

http://www.ujaen.es/congreso/entomologia/Documentos/LibroResumenes.pdf

(13/12/2011)

Santos SAP, JA Pereira and AJA Nogueira, 2010. Response of coccinellid community to

the dimethoate application in olive groves in northeastern Portugal. Span J Agric Res 1:

126-134

Saour G and H Makee, 2004. A kaolin based particle film for supression of the olive fruit

fly Bactrocera oleae Gmelin (Dip., Tephritidae) in olive groves. J Appl Entomol 128:28-

31.

Saour, G., 2005. Efficacy of kaolin particle film and selected synthetic insecticides against

pistachio psyllid Agonoscena targionii (Homoptera: Psyllidae) infestation. Crop Prot 24:

711-717

Scalercio S, T Belfiore, ME Noce, V Vizzarri and N Iannotta, 2009. The impact of

compounds allowed in organic farming on the above-ground arthropods of the olive

ecosystem. Bull Insectol 62 (2): 137-141

Page 194: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

References

178

Schneider MI, G Smagghe amd E Viñuela, 2003. Susceptibility of Hyposoter didymator

(Hymenoptera: Ichneumonidae) adults to several insect growth regulators and

spinosad by different exposure methods. IOBC/wprs Bull 26 (5): 111-122

Schneider MI, G Smagghe, S Pineda and E Viñuela, 2008. The ecological impact of four

IGR insecticides in adults of Hyposoter didymator (Hym., Ichneumonidae):

pharmacokinetics approach. Ecotoxicology 17: 181-188

Showler A, 2003. Effects of kaolin particle film on beet armyworm, Spodoptera exigua

(Hübner) (Lepidoptera: Noctuidae), oviposition, larval feeding and development on

cotton, Gossypium hirsutum L. Agr Ecosyst Environ 95: 265-271

Showler AT and M Sétamou, 2004. Effects of kaolin particle film on selected arthropod

populations in cotton in the lower Rio Grande Valley of Texas. Sothwest Entomol 29

(2): 137-146

Showler AT and JS Armstrong, 2007. Kaolin particle films associated with increased

cotton aphid infestations in cotton. Entomol Exp. Appl. 124: 55-60

Silva RA, GA Carvalho, CF Carvalho, PR Reis, AMAR Pereira and L Cosme, 2005.

Toxicidade de produtos fitossanitarios utilizados na cultura do cafeeiro a larvas de

Chrysoperla externa (Hagen) (Neuroptera: Chrysopidae) e efeitos sobre as fases

subseqüentes do desenvolvímento do predador. Neotrop Entomol 34 (6): 951-959

Sime KR, KM Daane, RH Messing and MW Johnson, 2006. Comparison of two laboratory

cultures of Psyttalia concolor (Hymenoptera: Braconidae), as a parasitoid of the olive

fruit fly. Biol Control 39: 248-255

Singh S, 2003. Effects of aqueous extract of neem seed kernel and azadirachtin on the

fecundity, fertility and post-embryonic development of the melon fly, Bactrocera

cucurbitae and the oriental fruit fly, Bactrocera dorsalis (Diptera: Tephritidae). J Appl

Entomol 127: 540-547

Sisterson MS, YB Liu, DL Kerns and BE Tabashnik, 2003. Effercts of kaolin particle film on

oviposition, larval mining, and infestation of cotton by pink bollworm (Lepidoptera:

Gelechiidae). J Econ Entomol 96 (3): 805-810

Skouras PJ, JT Margaritopoulos, NA Seraphides, IM Ioannides, EG Kakani, KD

Mathiopoulos and JA Tsitsipis. 2007. Organophosphate resistance in olive fruit fly,

Bactrocera oleae, populations in Greece and Cyprus. Pest Manag Sci 63 (1): 42-48

Page 195: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

References

179

Slobodkin LB, 1962. Growth and regulation of animal populations. Dover Publications,

Inc. New York. 184 pp.

Smagghe G and D Degheele, 1994a. Action of non-ecdysteroid mimic RH 5849 on larval

development and adult reproduction of insects of different orders. Invertebr Reprod

Dev 25 (3): 227-236

Smagghe G and D Degheele, 1994b. Action of a novel nonsteroidal ecdysteroid mimic,

tebufenozide (RH-5992), on insects of different orders. Pestic Sci 42: 85-92

Smagghe G and D Degheele, 1995. Selectivity of nonsteroidal ecdysteroid agonists RH

5849 and RH 5992 to nymphs and adults of the predatory soldier bugs, Podisus

nigrispinus and P. maculiventris (Hemiptera: Pentatomidae). J Econ Entomol 88: 40-45

Smagghe G, TS Dhadialla and M Lezzi, 2002. Comparative toxicity and ecdysone receptor

affinity of non-steroidal ecdysone agonists and 20-hydroxyecdysone in Chironomus

tentans. Insect Biochem Molec 32: 187-192

Smith HS, 1915. Recent ladybird introductions. Monthly Bulletin, California Commission

of Horticulture 4: 523-524

Southwood TRE, 1976. Ecological methods. Chapman and Hall. London. 524 pp.

STSC, 1987. Statgraphics user’s guide, Version 5.1. Graphic software system, STSC,

Rockville, MD, USA

Szèpligeti GV, 1911. Einer neuer Sigalphus (Braconidae) aus Dacus oleae Gmel. Bol Lab

Zool Gen. Agr Portici 5: 223

Tamura K, J Dudley, M Nei and S Kumar, 2007. MEGA4: Molecular Evolutionary Genetics

Analysis (MEGA) software version 4.0. Mol Biol Evol 24:1596-1599

Tohidi-Esfahani D, LD Graham, GN Hannan, AM Simpson and RJ Hill, 2011. An ecdysone

receptor from the pentatomorphan, Nezara viridula, shows similar affinities for

moulting hormones makisterone A and 20-hydroxyecdysone. Insect Biochem Molec

Biol 41(2): 77-89

Torrell A and B Celada, 1998. Nueva problemática fitosanitaria en las plantaciones

intensivas actuales: seguimiento de algunos fitófagos. IX Symposium Internacional. La

Sanidad del Olivar en Países del Mediterráneo. Phytoma España 102: 90-97

Trapero A and MA Blanco, 2008. Enfermedades. In: El cultivo del olivo, pp. 595-656.

Barranco D, R Fernández-Escobar and L Rallo (eds.) 6ª ed. revisada y ampliada. Junta

de Andalucía y Ediciones Mundiprensa. Madrid (Spain)

Page 196: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

References

180

Trapero A, LF Roca, J Moral, FJ López-Escudero and MA Blanco, 2009. Enfermedades del

olivo. Phytoma España 209: 18-28

Tunaz H and K Uygun, 2004. Insect growth regulators for insect pest control. Turk J Agric

For 28: 377-387

Ulmer BJ, SL Lapointe, JE Peña and RE Duncan, 2006. Toxicity of pesticides used in citrus

to aprostocetus vaquitarum (Hymenoptera: Eulophidae), an egg parasitoid of

Diaprepes abbreviates (Coleoptera: Curculionidae). Florida Entomologist 89 (1): 10-19

Urbaneja A and JA Jacas, 2008. Tipos de control biológico y métodos para su

implementación. In: Control biológico de plagas agrícolas., pp. 15-24. Jacas JA and A

Urbaneja (eds.) Phytoma-España. Valencia (Spain)

Uygun N and Elekçioglu, 1998. Effect of three diaspididae prey species on the

development and fecundity of the ladybeetle Chilocorus bipustulatus in the laboratory.

BioControl 43: 153-162

Van de Veire M and L Tirry, 2003. Side effects of pesticides on four species of beneficials

used in IPM in glasshouse vegetable crops: “worst case” laboratory tests. IOBC/wprs

Bull 26(5): 41-50

Ventura P, N Pereira and L Oliveira, 2009. Side-effects of organic and synthetic pesticides

on cold stored diapausing prepupae of Trichogramma cordubensis. BioControl 54: 451-

458

Villanueva-Jiménez JA and MA Hoy, 1998. Toxicity of pesticides to the citrus leafminer

and its parasitoid Ageniapsis citricola evaluated to assess their suitability for an IPM

program in citrus nurseries. BioControl 43: 357-388

Vincent C, G Hallman, B Panneton and F Fleurat-Lessard, 2003. Management of

agricultural insects with physical control methods. Annu Rev Entomol 48: 261–281

Viñuela E and M Arroyo, 1983. Effect of nutrition on the susceptibility of Ceratitis

capitata Wied. (Dip: Tephritidae) adults to malathion. Influence of adult food,

physiological stage and age. Acta Oecológ Oecol Applic 4: 123-130

Viñuela E, P Medina, M Schneider, M González-Núñez, F Budia, A Adán and P del Estal,

2001. Comparison of side-effects of spinosad, tebufenozide and azadirachtin on the

predators Chrysoperla carnea and Podisus maculoventris and the parasitoids Opius

concolor and Hyposoter didymator under laboratpry conditions. IOBC/wprs Bull 24(4):

25-34

Page 197: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

References

181

Wang XG, MW Johnson, KM Daane and H Nadel, 2009. High summer temperatures

affect the survival and reproduction of olive fruit fly (Diptera: Tephritidae).

Environmental Entomol 38 (5): 1496-1504

Washburn DG, TH Hoang, N Campobasso, A Smallwood, DJ Parks, CL Webb, KA Frank, M

Nord, C Duraiswami, C Evans, M Jaye and SK Thompson, 2009. Synthesis and SAR of

potent LXR agonists containing an indole pharmacophore. Bioorg Med Chem Lett 19:

1097-1100

Werren JH, S Richards, CA Desjardins, O Niehuis, J Gadau and JK Colbourne, 2010. The

Nasonia Genome Working Group. Functional and evolutionary insights from the

genomes of three parasitoid Nasonia species. Science 327: 343-348

Wurtz JM, B Guillot, J Fagart, D Moras, K Tietjen and M Schindler, 2000. A new model for

20-hydroxyecdysone and dibenzoylhydrazine binding: A homology modeling and

docking approach. Protein Sci 9: 1073-1084

Ye GY, SZ Dong, H Dong, C Hu, ZC Shenn and JA Cheng, 2009. Effects of host

(Boettcherisca peregrina) copper exposure on development, reproduction and

vitellogenesis of the ectoparasitic wasp, Nasonia vitripennis. Insect Sci 16: 43-50

Yee Wl, 2007. Effects of several newer insecticides and kaolin on oviposition and adult

mortality in western cherry fruit fly (Diptera: Tephritidae). J Entomol Sci 43 (2): 177-

190

Yee WL, 2010. Behavioral responses by Rhagoletis indifferens (Dip. Tephritidae) to sweet

cherry treated with kaolin- and limestone-based products. J Appl Entomol doi:

10.1111/j.1439-0418.2010.01603.x

Yokoyama VY, PA Rendón and J Sivinski, 2008. Psyttalia cf. concolor (Hymenoptera:

Braconidae) for biological control of olive fruit fly (Diptera: Tephritidae) in California.

Environ. Entomol. 37:764-773

Youssef AI, FN Nasr, SS Stefanos, SSA Elkhair, WA Shehata, E Agamy, A Herz and SA

Hassan, 2004. The side-effects of plant protection products used in olive cultivation on

the hymenopterous egg parasitoid Trichogramma cacoecidae Marchal. J Appl Entomol

128 (9-10): 593-599

Page 198: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

References

182

Page 199: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Appendix

183

Appendix

INDEX OF FIGURES Chapter 1:

Figure 1: An olive grove in Castile-La Mancha 1

Figure 2: Female of B. oleae 10

Figure 3: Detail of a B. oleae larva in an olive fruit. Microorganism growth can be observed in the feeding gallery 12

Figure 4: Adult of P. oleae 14

Figure 5: S. oleae adult females 15

Figure 6: Olive leaf spot 16

Figure 7: National and Autonomous Integrated Protection logos 21

Figure 8: Spanish, Autonomous Communities and European Union logos. Certification for European organic products (ECO CERT, SHC) 23

Figure 9: P. concolor female 30

Figure 10: C. nigritus adults 35

Figure 11: C. nigritus larva 36

Chapter 3:

Figure 12: Cage of C. capitata adults’ rearing 45

Figure 13: P. concolor adults’ cage 47

Figure 14: Temptative C. nigritus rearing established in the laboratory 48

Figure 15: A. nerii rearing. Infested and uninfested butternuts and potatoes are placed on wire baskets 49

Figure 16: Fungal contamination of B. oleae artificial diet 51

Figure 17: Methacrylate cages where third-instar larvae of B. oleae were collected when they jumped from the olive fruits 51

Figure 18: Round plastic cages used in the experiments 53

Figure 19: Cages used to evaluate beneficial capacity of P. concolor 54

Figure 20: C. capitata larvae transferred into Petri dishes after 1hour of exposure to P. concolor females 55

Page 200: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Appendix

184

Chapter 4:

Figure 21: Chemicals used in the experiments 61

Figure 22: Kaolin-coated olive tree 62

Figure 23: Olive tree leaves and fruits covered by copper 64

Figure 24: Residual contact on glass surfaces test. C. nigritus cages have been mounted in the climatic chamber. The forced ventilation system is also observed 66

Figure 25: Pesticide solutions in the glass vials and plastic stoppers with the diet 67

Figure 26: Testing of the effects when products are ingested 68

Figure 27: Treatment of pupae using hand sprayers 69

Figure 28: Treatment of the meshes through which P. concolor females parasitize 70

Figure 29: Treatment of olive tree leaves 71

Figure 30: Detail of kaolin-treated leaves in the plastic cages 72

Figure 31: Olive tree leaves and parasitization surface treated 72

Figure 32: Olive tree in the wooden cage. Glass vials and stoppers can also be observed 73

Figure 33: Semi field experiment in the greenhouse. In the top of the wooden frames, the sand bags used to prevent C. capitata larvae from jumping when P. concolor females are parasitizing can be observed 74

Figure 34: Dual choice and no-choice experiments. C. capitata larvae were offered either on the top and the floor of the parasitization cages. The small plastic stopper placed on the top of the cages to prevent larvae from jumping and escaping is apparent 75

Figure 35: Detail of P. concolor females parasitizing through the bottom mesh of the cages 76

Figure 36: Experimental units: plastic cages covered with a piece of mesh held with a rubber band and binder clips 77

Figure 37: No-choice experiment: controls. The non-infested butternut is on the left of the picture and the infested one is on the right. Butternuts are placed on egg boxes. In the middle of the cage there is a glass vial with distilled water, a plastic stopper with E. kuehniella eggs and a piece of the semi-solid diet 78

Figure 38: No-choice experiments: kaolin replicates (non-infested butternut on the left and the infested one on the right) 78

Figure 39: Dual choice experiment (on the left, the infested butternut; on the right the non-infested one). Half of the butternut was treated with kaolin and the other half with distilled water 78

Figure 40: Detail of a kaolin-treated butternut. C. nigritus adults can be observed on the treated surface 78

Figure 41: Percentage of P. concolor and C. nigritus mortality 72 hours after different treatments. Asterisks indicate statistical differences between the treatments and the control (P < 0.05) 80

Page 201: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Appendix

185

Figure 42: Life span (number of days) of P. concolor when oral toxicity and treatment of pupae were evaluated. Asterisks indicate statistical differences between the treatments and the control (P < 0.05) 81

Figure 43: C. nigritus life span (number of days) during the residual contact on a glass surface and the extended laboratory experiments. Asterisks indicate statistical differences between the treatments and the control (P < 0.05) 81

Figure 44: Survival probability of C. nigritus adults (Series 1) and line of best fit by Weibull function (Series 2) at the different treatments on the residual contact on glass surfaces experiment 83

Figure 45: Survival probability of C. nigritus adults (Series 1) and line of best fit by Weibull function (Series 2) at the different treatments on the extended laboratory experiment 83

Figure 46: Percentages of P. concolor emergence from treated pupae. Asterisks indicate statistical differences between the treatments and the control (P < 0.05) 84

Figure 47: Percentage of P. concolor attacked host in different experiments. Asterisks indicate statistical differences between the treatments and the control (P < 0.05) 85

Figure 48: Percentage of P. concolor progeny size in different experiments 86

Figure 49: Percentage of P. concolor attacked hosts in the experiment in which females had to parasitize throughout a treated surface and in the experiment in which also treated olive tree leaves are placed into the parasitization cages. The differences between the beginning of the two experiments (treated materials) and the end (untreated meshes and no olive trees, in the second case) have also been compared. Asterisks indicate statistical differences between the treatments and the control (P < 0.05) 87

Figure 50: Percentage of P. concolor progeny size in the experiment in which females had to parasitize throughout a treated surface and in the experiment in which also treated olive tree leaves are placed into the parasitization cages. The differences between the beginning of the two experiments (treated materials) and the end (untreated meshes and no olive trees, in the second case) have also been compared 87

Figure 51: Percentage of P. concolor attacked hosts in the dual choice experiment. Asterisks indicate statistical differences between the treatments and the control (P < 0.05) 89

Figure 52: Percentage of P. concolor attacked hosts in the dual choice and no-choice experiments. With the aim of comparing experiments, in the dual choice assay all the kaolin treated and water treated surfaces have been grouped together. Asterisks indicate statistical differences between the treatments and the control (P < 0.05) 89

Figure 53: Percentage of P. concolor progeny size in the dual choice experiment. Asterisks indicate statistical differences between the treatments and the control (P < 0.05) 90

Page 202: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Appendix

186

Figure 54: Percentage of P. concolor progeny size in the dual choice and no-choice experiments. A With the aim of comparing experiments, in the dual choice assay all the kaolin treated and water treated surfaces have been grouped together 90

Figure 55: Daily fluctuation in the percentage of P. concolor attacked hosts in the no-choice experiment 91

Figure 56: Daily fluctuation in the percentage of P. concolor attacked hosts in the dual choice experiment 91

Figure 57: Dual choice experiment: percentages of C. nigritus adults placed in the infested butternuts, the non-infested ones or other parts of the experimental cages. Percentages were recorded during 4 days. “Water” means the half of the butternut treated with distilled water and “Kaolin” the other half, treated with kaolin 93

Figure 58: Percentages of C. nigritus adults placed in the infested butternuts, the non-infested ones or other parts of the experimental cages in the no-choice experiments. Percentages were recorded during 4 days. “Control” means the replicates in which both butternuts were treated with distilled water and “Kaolin” indicates the replicates in which both were treated with kaolin 93

Figure 59: Number of C. nigritus larvae found in the different replicates of each treatment. In the dual choice experiment, larvae on the butternuts were always observed on the non-treated parts of the butternuts. It can be observed the high percentage of dead larvae, especially on the kaolin treated butternuts 94

Chapter 5:

Figure 60: Modular structure (domains) of the insects’ ecdysone receptors 113

Figure 61: Insecticides tested in the experiments 115

Figure 62: PCR machine used in the experiments 116

Figure 63: Agarose gel with different PCR products loaded 116

Figure 64: Gel electrophoresis apparatus (an agarose gel is placed in the buffer-filled box and electrical field is applied via the power supply to the rear. The negative terminal is at the side of the apparatus closest to the tip box (colour blue), so DNA migrates toward it 117

Figure 65: Bio-Rad. Once the electrophoresis is completed, the molecules in the gel can be stained to make them visible. DNA can be visualized using ethidium bromide which, fluoresces under ultraviolet light, when intercalated into DNA. This apparatus is used to visualize DNA. Photographs of the gels can be taken using Gel Doc 117

Figure 66: Ethidium bromide-stained PCR products of the cloning (before and after purification) after gel electrophoresis (P. concolor) 120

Figure 67: Formed bacteria colonies on an ampicilin-containing LB agar plate (B. oleae) 120

Page 203: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Appendix

187

Figure 68: Ethidium bromide-stained plasmids after gel electrophoresis (P. concolor) 120

Figure 69: nucleotide and amino acid sequences of B. oleae and P. concolor 121

Figure 70: P. concolor ovaries 122

Figure 71: Percentage of mortality of B. oleae adults during the two performed experiments. Spintor-Cebo® was applied in the residual contact on glass surfaces experiment. Spintor 480 SC® was used for evaluating the oral toxicity. Asterisks indicate statistical differences between the treatments and the control within the same parameter evaluated (P<0.05) 125

Figure 72: Percentage of mortality of P. concolor females during the two performed experiments. Spintor-Cebo® was applied in the residual contact on glass surfaces experiment. Spintor 480 SC® was used for evaluating the oral toxicity. Asterisks indicate statistical differences between the treatments and the control within the same parameter evaluated (P<0.05) 126

Figure 73: Effects of methoxyfenozide, tebufenozide and RH-5849 on P. concolor beneficial capacity 126

Figure 74: Sequence alignment of ecdysone receptor ligand-binding domains (LBD), including BoEcR-LBD (Helix 1 to 8). In the following order: Heliothis, Chilo, Bombyx, Tribolium, Tenebrio, Leptinotarsa, Apis, Bombus, Psyttalia, Nilaparvata, Nezara, Bemisia, Drosophila, Calliphora, Aedes, Aedes, Chironomus, Culex, Bradisia, Anopheles, Ceratitis, Bactrocera 128

Figure 74 (continuation): Sequence alignment of ecdysone receptor ligand-binding domains (LBD), including BoEcR-LBD (Helix 9 to 12). In the following order: Heliothis, Chilo, Bombyx, Tribolium, Tenebrio, Leptinotarsa, Apis, Bombus, Psyttalia, Nilaparvata, Nezara, Bemisia, Drosophila, Calliphora, Aedes, Aedes, Chironomus, Culex, Bradisia, Anopheles, Ceratitis, Bactrocera 129

Figure 75: Sequence alignment of ecdysone receptor ligand-binding domains (LBD), including PcEcR-LBD (Helix 1 to 5). In the following order: Drosophila, Aedes, Ceratitis, Bombyx, Junonia, Bicyclus, Tribolium, Tenebrio, Leptinotarsa, Apis, Polistes, Nasonia, Acromyrmex, Camponotus, Bombus, Solenopsis, Pheidole, Psyttalia, Nezara, Bemisia, Nilaparvata 131

Figure 75 (continuation): Sequence alignment of ecdysone receptor ligand-binding domains (LBD), including PcEcR-LBD (Helix 6 to 12). In the following order: Drosophila, Aedes, Ceratitis, Bombyx, Junonia, Bicyclus, Tribolium, Tenebrio, Leptinotarsa, Apis, Polistes, Nasonia, Acromyrmex, Camponotus, Bombus, Solenopsis, Pheidole, Psyttalia, Nezara, Bemisia, Nilaparvata 132

Figure 76: Confirmation of the expression of the EcR in the ovaries of P.concolor 133

Figure 77: Phylogenetic trees of the EcR-LBD, including various insect species from several orders 134

Page 204: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Appendix

188

Figure 78: Overall 3D conformation of the modeled LBD domain of the EcR receptors from B. oleae (A), P. concolor (B), Drosophila melanogaster (C), H. viscerens (D) and T. castaneum (E), all in complex with ponasterona A (P1A) (colored stick). The twelve α-helices and the two-β strands are indicated. N and C consist of the N-terminal and C-terminal ends of the polypeptide chain, respectively 136

Figure 79: Clip view (dashed yellow line) of the ligand-binding pocket of the BoEcR-LBD (1A), PcEcR-LBD (1B), HvEcR-LBD (1C) and TcEcR-LBD (1D) harboring 20-hydroxyecdysone (20E) (pink stick). (E) Network of hydrogen bonds (dashed dark lines) anchoring 20E to the BoEcR-LBD (2A), PcEcR-LBD (2B), HvEcR-LBD (2C) and TcEcR-LBD (2D). Aromatic residues interacting with the ligand by stacking interactions are colored orange. In the figures A, residues are labeled according to the three-dimensional model built for the BoEcR-LBD. In figures B, C and D, residues are labeled according to the three-dimensional model built for the PcEcR-LBD 137

Figure 80: Clip view (dashed yellow line) of the ligand-binding pocket of the BoEcR-LBD (1A), PcEcR-LBD (1B), HvEcR-LBD (1C) and TcEcR-LBD (1D), harboring ponasterone A (PA1) (pink stick). Network of hydrogen bonds (dashed dark lines) anchoring P1A to the BoEcR-LBD (2A), PcEcR-LBD (2B), HvEcR-LBD (2C) and TcEcR-LBD (2D). Aromatic residues interacting with the ligand by hydrophobic interactions are colored orange. In the figures A, residues are labeled according to the three-dimensional model built for the BoEcR-LBD. In figures B, C and D, residues are labeled according to the three-dimensional model built for the PcEcR-LBD 138

Figure 81: Clip view of the ligand-binding pocket of the B. oleae BoEcR-LBD harboring tebufenozide (A), methoxyfenozide (B) and RH-5849 (C) (blue sticks). Note the steric clash () of tebufenozide and methoxyfenozide with the wall of the ligand-binding pocket (A and B). Note the very light steric hindrance () of the B-phenyl ring of RH-5849 with the wall of the ligand-binding pocket (C) 139

Figure 82: Clip view (dashed yellow line) of the ligand-binding pocket of the P. concolor PcEcR-LBD domain harboring tebufenozide (A), methoxyfenozide (B), RH-5849 (C) and halofenocide (D) (blue sticks). Note the steric conflicts (and ) of the four compounds with the wall of the ligand-binding pocket of PcEcR-LBD. Network of amino acid residues of PcEcR-LBD (E) interacting with tebufenozide by hydrogen bond (dashed blue line), and hydrophobic interactions. Hydrophobic and aromatic residues are colored orange 140

Page 205: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Appendix

189

Figure 83: Clip view (dashed yellow line) of the ligand-binding pocket of the T. castaneum TcEcR-LBD domain (A) and the H. virescens HvEcR-LBD domain (B) harboring tebufenozide. Network of amino acid residues of TcEcR-LBD (C) and HvEcR-LBD (D) interacting with tebufenozide by hydrogen bond (dashed blue line) and hydrophobic interactions. Hydrophobic and aromatic residues are colored orange. E, F, G, H, I and J, clip views (dashed yellow line) of the ligand-binding pocket of the TcEcR-LBD domain (E, G and I) and the HvEcR-LBD domain (f, H and J) harboring methoxyfenozide (METHO), RH-5849 (BH) and halofenozide (HALO) 141

INDEX OF TABLES

Chapter 1:

Table 1: Main olive grove phytophagous and their eating habits 8

Table 2: Olive grovepathogenic agents and abiotic diseases. Significance of the damage caused by them 9

Table 3: Integrated pest management in olive crops 24, 25, 26

Chapter 4:

Table 4: Chemicals evaluated in the experiments 61

Table 5: Parameters estimated for the Weibull function describing the survivorship of C. nigritus adults at different treatments in two experiments: residual contact on glass surfaces and an extended laboratory experiments in which olive tree leaves were treated (mean data ± standard error) 82

Table 6: Percentages of mortality 72 hours after exposure, attacked hosts and progeny size of P. concolor after kaolin, Bordeaux mixture, copper oxychloride and dimethoate applications on an inert surface, an extended laboratory and a semi-field experiments (mean data ± standard error) 105

Table 7: Percentages of mortality 72 hours after exposure, life span, emergence, attacked hosts and progeny size of P. concolor after kaolin, Bordeaux mixture, copper oxychloride and dimethoate applications on parasitized pupae or ingested via their drinking water (mean data ± standard error) 105

Table 8: Percentages of mortality 72h after exposure and life span C. nigritus adults after kaolin, Bordeaux mixture, copper oxychloride and dimethoate applications on an inert surface and in an extended laboratory experiment (mean data ± standard error) 107

Page 206: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Appendix

190

Table 9: Percentages of attacked hosts and progeny size when P. concolor parasitize through a kaolin, Bordeaux mixture or copper oxychloride treated surface with or without olive tree treated leaves. Percentages have been recorded when the surfaces were treated and when females were transferred into non treated cages (mean data ± standard error) 108

Table 10: Percentages of attacked hosts and progeny size in the dual choice and the no-choice experiments when P. concolor females parasitize through a kaolin-treated surface (mean data ± standard error) 109

Table 11: C. nigritus: dual choice and no choice experiments. Percentage of adults found on the butternuts and other parts of the experimental cages (mean data ± standard error) 109

Table 12: Classification of the products according to the IOBC criteria 110

Chapter 5:

Table 13: Chemicals tested in the experiments 115

Table 14: Specific conditions of PCR reaction steps for determining BoEcR-LBD and PcEcR-LBD coding sequences 119

Table 15: Degenerate and specific primers using for obtaining the partial sequences of the LBD 119

Table 16: Sequence identity between PcEcR-LBD and the EcR-LBD in other insect orders (%) 133

Table 17: Efficacy of methoxyfenozide, tebufenozide, RH-5849, dimethoate and spinosad on B. oleae (mean data ± standard error) 152

Table 18: Toxicological effects of methoxyfenozide, tebufenozide, RH-5849, dimethoate and spinosad on P. concolor females (mean data ± standard error) 153

Page 207: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Appendix

191

ACRONYMS

20E: the endogenous insect moulting hormone 20-hydroxyecdysone

3D: three dimensional modelling

ATRIAS: Agrupaciones de Tratamientos Integrados en Agricultura

(Agricultural Integrated Treatment Groups)

AUAP: Abridged Universal Amplification Primer

BART: Beneficial Arthropod Testing Group

Bo-EcR-LBD: LBD of the EcR of B. oleae

DBD: DNA-binding domain

DBHs: Dibenzoylhydrazines

EcR: Ecdysone receptor

EIL: Economic Injury Level

EPPO: European and Mediterranean Plant Protection Organisation in collaboration with the Council of Europe

ET: Economic Threshold

FAO: Food and Agriculture Organization of the United Nations

IAEA: International Atomic Energy agency

IFOAM: International Federation of Organic Agriculture Movement

IGR: Insect Growth Regulators

IP: Integrated Protection

IPM: Integrated Pest Management

JH: Juvenile Hormones

JI: Joint Initiative

LB: Lysogeny broth LBD: Ligand-binding domain

MACs: Moulting Accelerating Compounds

MARM: Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino (Ministry of the Environmental, Rural and Marine Environs). Now, MAGRAMA (Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente)

MFRC: Maximum Field Recommended Concentrations

OIBC: Organisation for Biological and Integrated Control of Noxious Animals and Plants

PcEcR-LBD: LBD of the P. concolor EcR

PCR: Polymerase Chain Reaction

PIEC: Predicted Initial Environmental Concentration

PoA: Ponasterone A

RACE-PCR: Rapid amplification of cDNA Ends-PCR

SIT: Sterile Insect Technique

USP: Ultraspiracle gen

Page 208: Ecotoxicology of pesticides on natural enemies of olive groves ...

Appendix

192


Recommended