Fungal endosymbionts affect aphid population size by reduction of adult life span and fecundity

SummaryThe symbiosis between grasses and endophytic fungi is a common phenomenon and can affect herbivore performance through acquired, chemical plant defence by fungal alkaloids. In laboratory experiments, two species of common grass aphids, Rhopalosiphum padi and Metopolophium dirhodum were tested, in a population experiment (on four plant cultivars) and individually (on one plant cultivar) for the effects of the endophyte, Neotyphodium lolii, that forms symbiotic associations with perennial ryegrass Lolium perenne. In the population experiment that lasted for four aphid generations both aphid species showed decreased population sizes when feeding on each of the four endophyte-infected cultivars. Individuals of R. padi tested individually showed reduced adult life span and fecundity when feeding on infected plants. Individuals of M. dirhodum showed no response in any of the traits measured. This suggests that R. padi individuals are more sensitive to endophyte infection than M. dirhodum individuals. However, all infected grass cultivars reduced population sizes of both aphid species over four generations. Therefore, fungal endophytes can reduce populations of aphid herbivores independent of plant cultivars.

ZusammenfassungDie Symbiose zwischen Gräsern und endophytischen Pilzen ist ein häufig auftretendes Phänomen, wobei die Wirtspflanze durch die vom Endophyten produzierten Alkaloide einen Schutz gegen Herbivorenfrass erhält. In Laborexperimenten wurden die Auswirkungen des endophytischen Pilzes Neotyphodium lolii, welcher mit dem Gras Lolium perenne assoziiert ist, auf zwei häufige Grasblattlausarten untersucht. Im ersten Experiment wurden die Blattlauspopulationen auf vier unterschiedlichen Grassorten jeweils mit und ohne Endophytenbefall getestet. Im zweiten Experiment wurden Entwicklungszeit, Lebensspanne, Fekundität und Körpergrösse der Blattläuse, Rhopalosiphum padi und Metopolophium dirhodum, auf infizierten und Pilz-freien Gräsern einer Sorte untersucht. Das Populationsexperiment dauerte vier Blattlausgenerationen und zeigte für beide Blattlausarten reduzierte Populationsgrössen auf infizierten Grassorten. Individuell getestet hatte nur R. padi eine reduzierte Lebensspanne und Fekundität auf infizierten Pflanzen, wohingegen M. dirhodum keine signifikante Reaktion auf die Infektion der Futterpflanze zeigte. Rhopalosiphum padi-Individuen scheinen daher sensitiver auf die Endophyteninfektion zu reagieren als M. dirhodum. Auf allen Grassorten beeinflusste indessen Pilzinfektion die Populationsgrössen von Aphiden negativ. Endophyten können also Aphidenpopulationen unabhängig von der Grassorte reduzieren.