Rapid detection of insecticide resistance in Diaphorina citri (Hemiptera: Liviidae) populations, using a bottle bioassay

Abstract

The Asian citrus psyllid, Diaphorina citri Kuwayama (Hemiptera: Liviidae), is a major pest of citrus crops worldwide. A large number of insecticides have been used to manage D. citri in Florida. Therefore, insecticide resistance could become an important problem facing citrus production. Monitoring insecticide susceptibility in populations of D. citri and providing a technique to use as an early warning is needed so citrus producers can modify chemical control strategies for this pest in Florida. The objective of this study was to develop a simple and fast tool to determine insecticide resistance in D. citri and apply it to commercial citrus production in Florida. LC50 and LC95 estimates were determined for 8 commonly used insecticides on a susceptible laboratory population of D. citri 24 h after treatment in a residual contact bottle assay. Five to 7 concentrations of each insecticide were tested. The LC50 values (and 95% fiducial limits) ranged from 0.06 (0.02–0.26) to 0.80 (0.26–2.46) ng/μL for each insecticide tested. Exposure time–mortality indices were determined for 0, 10, 100, 1,000, and 10,000 ng/μL concentrations of each insecticide in a laboratory susceptible strain. Knockdown was assessed after 15, 30, 45, 60, 75, 90, 105, and 120 min. Complete knockdown (100.0%) occurred within 60 min for dimethoate, fenpropathrin, imidacloprid, bifenthrin, and flupyradifurone at the 10,000 ng/μL concentration. For spinetoram, 86.7% knockdown occurred within 120 min at 10,000 ng/μL. For sulfoxaflor and cyantraniliprole, 44.0 and 42.6% knockdown, respectively, occurred within 120 min at 1,000 ng/μL. We also developed a bottle bioassay to survey field populations of D. citri for insecticide resistance in central Florida. Exposure time–mortality indices developed in the laboratory were used to assess susceptibility of 1 laboratory and 4 field populations of D. citri after 15, 30, 50, 75, 90, 105, and 120 min of exposure at the 10,000 ng/μL concentration of various insecticides. Little to no evidence of resistance was detected for bifenthrin, dimethoate, imidacloprid, and fenpropathrin in central Florida. Our investigation demonstrated that a bottle bioassay is suitable for assaying insecticide resistance in D. citri adults under laboratory and field conditions. It should be a flexible tool for rapid testing of insecticide resistance in possible cases of insecticide failure. Its simplicity should allow trained professionals to rapidly monitor for insecticide resistance in commercial settings where “hot spots” of D. citri populations may occur.

Resumen

El psílido cítrico asiático, Diaphorina citri Kuwayama (Hemiptera: Psyllidae), es una plaga importante de los cítricos en todo el mundo. Se ha utilizado un gran número de insecticidas para manejar D. citri en la Florida. Por lo tanto, la resistencia a los insecticidas podría convertirse en un problema importante para la producción de cítricos. Se necesita monitorear la susceptibilidad a insecticidas en poblaciones de D. citri y proveer una técnica para usar como alerta temprana para que los productores de cítricos puedan modificar las estrategias de control químico de esta plaga en la Florida. El objetivo de este estudio fue desarrollar una herramienta simple y rápida para determinar la resistencia a los insecticidas por D. citri y aplicarla a la producción comercial de cítricos en la Florida. Se determinaron las estimaciones CL50 y CL95 para 8 insecticidas de uso general en una población de laboratorio susceptible de D. citri 24 horas después del tratamiento en un ensayo de botella de contacto residual. Se ensayaron de cinco a siete concentraciones de cada insecticida. Los valores de CL50 y los límites fiduciales del 95% oscilaron entre 0,06 (0,02 - 0,26) y 0,80 (0,26 - 2,46) ng/μl para cada insecticida ensayado. Se determinaron los índices de tiempo-mortalidad para las concentraciones de 0, 10, 100, 1.000 y 10.000 ng/μl de cada insecticida en una cepa susceptible en el laboratorio. Se evaluó el efecto de noqueo después de 15, 30, 45, 60, 75, 90, 105 y 120 minutos. El 100% del noqueo sucedio en 1 hora para el dimetoato, fenpropatrina, imidacloprid, bifentrina y flupiradifurona a la concentración de 10.000 ng/μL. Para el espinetoram, el 86.7% de noqueo ocurrió dentro de 120 minutos a 10.000 ng/μL. El efect de noqueo para sulfoxaflor y ciantraniliprole fue 44,0 y 42,6%, respectivamente, dentro de 120 minutos a 1.000 ng/μL. También desarrollamos un bioensayo de botella para examinar poblaciones de campo de D. citri para la resistencia a insecticidas en el centro de la Florida. Se utilizaron los índices de tiempo-mortalidad desarrollados en laboratorio para evaluar la susceptibilidad de las poblaciones de laboratorio y de 4 campos de D. citri después de 15, 30, 50, 75, 90, 105 y 120 minutos de exposición a la concentración de 10.000 ng/insecticida. Se detectó poco o ningún señal de resistencia para bifentrina, dimetoato, imidacloprid y fenpropatrina en el centro de la Florida. Nuestra investigación demostró que un bioensayo de botella es adecuado para ensayar la resistencia a insecticidas en adultos D. citri bajo condiciones de laboratorio y de campo. Debe ser una herramienta flexible para la prueba rápida de la resistencia a insecticidas en casos posibles de falla de insecticida. Su sencillez debería permitir a los profesionales capacitados vigilar rápidamente la resistencia a los insecticidas en entornos comerciales donde pueden producirse “puntos calientes” de las poblaciones de D. citri.

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