Interaction between maize root-associated microorganisms and the Western Corn Rootworm

Dematheis, Flavia

The Western Corn Rootworm (WCR, Diabrotica virgifera virgifera LeConte) is an important maize pest in North America and Europe. This thesis aimed (i) to investigate the effect of the root larval feeding on the microbial community in the rhizosphere of four maize genotypes grown in three different soil types (chapter 3); (ii) to study the complex interactions among WCR, Glomus intraradices (G.i.) and microbial communities in the rhizosphere and endorhiza of maize plants (chapter 4); (iii) to investigate the effect of the soil type on the fungal and bacterial communities inhabiting the eggs and the digestive tract of WCR larvae (chapter 5). The research described in chapter 3 revealed that the root feeding of WCR larvae increased the abundance of the bacterial population Acinetobacter calcoaceticus.In chapter 4 has been shown that G.i. reduces the WCR larval development. Shifts of the bacterial and fungal community composition in the rhizosphere and in root of G.i.-treated plants were observed, suggesting that G.i could contribute to the control of WCR larvae either directly or indirectly through shifts in the endophytic microbial communities via plant-mediated mechanisms.In chapter 5 we demonstrated that the soil type does not influence bacterial and fungal communities in the gut of WCR larvae. Relatively simple microbial communities dominated the WCR gut: Fusarium spp. and Gibberella zeae were dominant within the fungi, while Wolbachia sp. and Herbaspirillum sp. were dominant within the bacteria. In conclusion, the results acquired in this thesis provided additional insight into the multitrophic interaction among WCR larvae and rhizospheric- and root-associated microorganisms of maize plants.

Der Western Corn Rootworm (WCR) (Diabrotica virgifera virgifera LeConte) ist ein bedeutender Maisschädling in Nordamerika und Europa. Die Ziele dieser Dissertation waren (i) Untersuchung des Effektes des Wurzellarvenfraßes auf die mikrobielle Gemeinschaft in der Rhizosphäre von vier Maisgenotypen in drei unterschiedlichen Bodentypen; (ii) Erforschung der komplexen Interaktion zwischen WCR, Glomus intraradices (G.i.) und der mikrobiellen Gemeinschaft der Rhizosphäre und Endorhiza der Maispflanzen; (iii) Analyse des Effektes des Bodentyps auf Pilz- und bakterielle Gemeinschaften in den Eiern und in dem Verdauungstrakt der WCR-Larven. Es konnte ein deutlicher Effekt des Wurzelfraßes der WCR-Larven auf die Abundanz der bakteriellen Population Acinetobacter calcoaceticus nachgewiesen werden. Im Gegensatz dazu wurden keine Effekte des Larvenfraßes auf die endophytische mikrobielle Population beobachtet. Weiterhin wurde gezeigt das G.i. die Entwicklung der WCR-Larven reduziert. Da Veränderungen der Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaften in der Rhizosphäre und in G.i.-behandelten Pflanzen beobachtet wurden, könnte G.i. an einer direkten oder indirekten Kontrolle der WCR-Larven durch Veränderungen in der endophytischen mikrobiellen Gemeinschaft durch pflanzenvermittelte Mechanismen beteiligt sein. Interessanterweise wurde kein Einfluss des Bodentyps auf die mikrobielle Gemeinschaft im Darm der WCR-Larven beobachtet. Der Darm des WCR wird von verhältnismäßig einfachen mikrobiellen Gemeinschaften besiedelt: unter den Pilzen waren Fusarium spp. und Gibberella zeae dominant, während hingegen Wolbachia sp. und Herbaspirillum sp. dominante bakterielle Arten darstellten. Diese Studie dient dem Verständnis der multitrophen Wechselwirkung zwischen WCR-Larven und rhizosphären- und wurzel-assoziierten Mikroorganismen der Maispflanze.

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Dematheis, Flavia: Interaction between maize root-associated microorganisms and the Western Corn Rootworm. 2011.

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