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18 April 2024 Continental-scale migration patterns and origin of Helicoverpa zea (Lepidoptera: Noctuidae) based on a biogeochemical marker
Silvana V. Paula-Moraes, Eduardo S. Calixto, Abraão A. Santos, Francis P.F. Reay-Jones, Dominic D. Reisig, Yasmine Farhan, Jocelyn L. Smith, William D. Hutchison
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Abstract

Insect migrations have ecological and economic impacts, particularly in agriculture. However, there is limited knowledge about the migratory movements of pests at the continental scale, which is an important factor influencing the spread of resistance genes. Understanding the migratory patterns of economic pests, like Helicoverpa zea (Boddie), is essential for improving Integrated Pest Management (IPM) and Insect Resistance Management (IRM) strategies. In this study, we used stable hydrogen isotopic ratios in wing tissue as a biogeochemical marker to examine migratory patterns and estimate the native origins of H. zea individuals collected across a wide latitudinal gradient in North America. Samples collected at higher latitudes (Ontario, Canada and Minnesota, USA) exhibited a greater proportion (60%–96%) of nonlocal individuals, with an increased probability of origin from the southeastern United States. Populations from mid-latitudes (Florida, North Carolina, and South Carolina) showed a blend of local and nonlocal (40%–60%) individuals. Finally, 15% of the southernmost population individuals (Puerto Rico) were classified as migratory, with some having a probability of origin at higher latitudes (>30°). Overall, our results provide evidence of a northward spring/summer migration of H. zea in North America and underscore the significance of the southeastern United States as a hub for genetic flow. In addition, based on stable hydrogen isotopic ratios, there is strong evidence of reverse (southward) migration of H. zea from the continental United States to Puerto Rico. Our study highlights the implications for IPM and IRM programs and the need for management strategies that account for both northward and southward migration patterns.

Migrações de insetos têm impactos ecológicos e econômicos significativos, especialmente na agricultura. No entanto, existe um conhecimento limitado sobre os movimentos migratórios de pragas em escala continental, o que é um fator determinante na disseminação de genes de resistência. Entender os padrões migratórios de pragas econômicas, e.g., Helicoverpa zea (Boddie), é essencial para o aprimoramento das estratégias de Manejo Integrado de Pragas (MIP) e da Resistência de Insetos (MRI). Neste estudo, utilizamos isótopos estáveis de hidrogênio presentes nas asas das mariposas como marcador biogeoquímico para examinar os padrões migratórios e estimar a origem de indivíduos de H. zea coletados em um amplo gradiente latitudinal na América do Norte. Amostras coletadas em latitudes mais altas (Canadá e Minnesota, EUA) exibiram uma proporção maior (60-96%) de indivíduos não locais, com uma alta probabilidade de origem na região sudeste dos EUA. Populações de latitudes médias (Flórida, Carolina do Norte e Carolina do Sul) mostraram uma mistura de indivíduos locais e não locais (40-60%). Finalmente, 15% dos indivíduos da população mais ao sul (Porto Rico) foram classificados como migratórios, com alguns tendo alta probabilidade de origem em latitudes mais altas (> 30°). No geral, nossos resultados fornecem evidências de uma migração durante primavera/verão de H. zea para o norte na América do Norte, e também destacam a importância do sudeste dos EUA como um ‘hub’ de fluxo genético. Além disso, com base nas proporções dos isótopos estáveis de hidrogênio, existem fortes evidências de uma migração reversa (em direção ao sul) de H. zea do continente dos EUA para Porto Rico. Nosso estudo destaca as implicações para os programas de MIP e MRI, enfatizando a necessidade de estratégias abrangentes que considerem tanto os padrões de migração para o norte quanto para o sul.

Silvana V. Paula-Moraes, Eduardo S. Calixto, Abraão A. Santos, Francis P.F. Reay-Jones, Dominic D. Reisig, Yasmine Farhan, Jocelyn L. Smith, and William D. Hutchison "Continental-scale migration patterns and origin of Helicoverpa zea (Lepidoptera: Noctuidae) based on a biogeochemical marker," Environmental Entomology 53(3), 487-497, (18 April 2024). https://doi.org/10.1093/ee/nvae034
Received: 5 December 2023; Accepted: 5 April 2024; Published: 18 April 2024
JOURNAL ARTICLE
11 PAGES

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KEYWORDS
corn earworm
hydrogen isotope
isótopos de hidrogênio
lagarta da espiga
Manejo da Resistência de Insetos (MRI)
Manejo Integrado de Pragas (MIP)
mariposas-praga
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