La chrysomèle des racines du maïs et la résistance au Bt en Ontario
Cycle biologique de la chrysomèle des racines du maïs et impact de sa présence
La chrysomèle des racines du maïs (CRM) est un ravageur important dans les monocultures de maïs en Ontario. Ce sont les larves de la CRM qui sont les plus nuisibles, car elles sectionnent les racines et inhibent leur croissance, compromettant ainsi l’assimilation des éléments nutritifs et l’absorption de l’eau dans le plant. D’importantes pertes de rendement surviennent avant même que les symptômes aient été constatés. Ainsi, pour chaque motte de racines sectionnées, on observe une perte de rendement de 15 à 18 %. D’autres pertes surviennent si, dans certaines sections du champ, il y a présence de verse due à ces racines sectionnées, ce qui rend la récolte difficile, voire impossible.
Il existe en Ontario deux espèces de CRM. L’adulte de la chrysomèle occidentale des racines du maïs est jaune et présente trois bandes noires sinueuses sur les ailes, alors que la chrysomèle septentrionale des racines du maïs est verte (figure 1). Les adultes sortent du sol au milieu de l’été et sont attirés par le maïs lorsque les soies fraîches sont sorties; ils se nourrissent de pollen, des soies et des feuilles. Lorsque la culture dans leur champ d’origine est plus avancée, ils se déplacent vers des champs de maïs voisins ensemencés plus tard. Dans les régions où la majorité des terres sont cultivées en maïs, les populations de l’insecte prolifèrent et volent d’un champ à l’autre pour s’alimenter et pondre leurs œufs. C’est ainsi que les populations résistantes sont souvent présentes dans les champs voisins.
La majorité des adultes préfèrent pondent leurs œufs dans les champs de maïs, d’où la hausse des populations de CRM dans les monocultures de maïs. Si dans ces champs, on se fie uniquement aux hybrides Bt pour lutter contre les chrysomèles des racines du maïs, les risques d’apparition de résistance augmentent. Si on ne sème pas de maïs dans le même champ l’année suivante, les larves de l’insecte n’arrivent pas à se nourrir et les populations s’effondrent.
Chrysomèle des racines du maïs résistante au Bt en Ontario
Le grand nombre de signalements de dommages sur les hybrides BT pyramidaux ciblant la chrysomèle des racines du maïs (Bt-CRM) dans plusieurs comtés de l’Ontario en 2020 laisse croire qu’une résistance croisée à de multiples protéines Bt ciblant la chrysomèle est apparue dans des champs en cultures continues de maïs (figure 2). Ces observations sont très semblables à ce que des producteurs américains ont constaté en 2013 avant que la résistance croisée se répande.
Il n’y a que quatre protéines dans le Bt ciblant la CRM qui permettent de lutter contre l’insecte (tableau 1). Trois de ces protéines sont étroitement apparentées, donc une fois que la CRM a développé une résistance à une protéine, la CRM est aussi en mesure de tolérer les deux autres protéines similaires, même si l’insecte n’y avait jamais été exposé. La plupart des hybrides Bt-CRM contiennent deux protéines permettant de lutter contre la CRM; ce sont des hybrides pyramidaux qui ciblent spécifiquement la CRM. Comme il n’y a que quatre protéines Bt-CRM disponibles, bon nombre des hybrides Bt-CRM partagent des paires semblables de protéines Bt-CRM étroitement apparentées. L’utilisation répétée de ces hybrides a entrainé des échecs dans de nombreux champs, quel que soit le fournisseur de semences de Bt-CRM. Cela signifie que d’alterner entre différents hybrides Bt-CRM ne résoudra pas le problème de résistance associée à la CRM.
Réduction de la résistance à court terme
La résistance au Bt va désormais persister dans les populations de CRM. Dans les régions de monocultures de maïs à risques élevés, où l’utilisation répétée d’hybrides Bt-CRM est fréquente, il est nécessaire de prendre des mesures pour réduire le risque de propagation de la résistance.
Les rotations culturales sans maïs dans les régions à haut risque pour au moins un an, et préférablement deux, constituent la meilleure stratégie à court terme pour atténuer les risques de propagation de la résistance. Ainsi, il y aura moins de champs où les adultes résistants pourront pondre leurs œufs et où leur progéniture survivrait l’année suivante. Toute culture autre que le maïs peut être envisagée. Pour les éleveurs, il existe des choix valables pour remplacer le maïs à ensilage, le maïs-grain ou le maïs à haute teneur en humidité. Ces possibilités sont décrites en détail dans d’autres articles de la présente édition du Bulletin Grandes cultures. Consultez toujours votre conseiller en nutrition animale et votre agronome avant de décider de la direction à prendre.
Tableau 1. Hybrides pyramidaux Bt-CRM homologués au Canada. Extrait de 2020 Canadian Bt Corn Trait Tables à consulter sur www.cornpest.ca.
Nom commercial
Protéines Bt-CRM
Agrisure® 3122
mCry3A + Cry34/35Ab1
Agrisure Duracade® 5122
mCry3A + eCry3.1Ab
Agrisure Duracade® 5222
mCry3A + eCry3.1Ab
Optimum® AcreMax® XTreme
Cry34/35Ab1 + mCry3A
Qrome
Cry34/35Ab1 + mCry3A
SmartStax®
Cry3Bb1 + Cry34/35Ab1
SmartStax® Enlist
Cry3Bb1 + Cry34/35Ab1
SmartStax® Refuge Advanced
Cry3Bb1 + Cry34/35Ab1
S’il est impossible de pratiquer une rotation sans maïs pour 2021, efforcez-vous de le faire en 2022. Il est également possible de faire des échanges de terres avec des producteurs de cultures commerciales qui pratiquent une rotation de trois ans s’il n’y avait pas de maïs dans leur champ l’année précédente, car la CRM n’y sera pas présente. Si vous devez absolument semer du maïs, l’autre meilleur choix est de semer des hybrides BT qui ciblent seulement uniquement les insectes s’attaquant aux parties aériennes (contre par exemple la pyrale du maïs ou le ver-gris occidental du haricot) et qui ne contiennent pas de protéines Bt-CRM. Appliquer une dose élevée d’insecticide pour application au sol ou traitement des semences afin de protéger les racines, lorsque vous semez dans un champ en monoculture de maïs à haut risque de dommages par la chrysomèle des racines du maïs.
Finalement, si vous devez semer un hybride Bt-CRM en 2021, assurez-vous qu’il s’agit d’un hybride pyramidal (avec deux protéines Bt-CRM) et planifiez de surveiller tout signe de résistance. Signalez toute lésion inhabituelle à votre fournisseur de semences et au MAAARO.
Lutte à long terme contre la CRM
Lorsque les populations de chrysomèle des racines du maïs auront diminué à la suite des rotations, il est important de recourir à des méthodes de lutte plus durables contre la CRM. Les hybrides Bt-CRM ne devraient pas représenter la première solution pour combattre la CRM dans les champs en maïs sur maïs. Ils doivent être utilisés seulement au cours des années où les risques posés par la CRM sont le plus élevés et en combinaison avec d’autres stratégies de lutte, dont les rotations culturales.
Une rotation sans maïs au moins une année sur quatre éliminera les populations de CRM et permettra que ces champs n’aient pas besoin de protection contre ce ravageur l’année suivante et peut-être l’autre qui suivra. Les hybrides Bt-CRM peuvent être utilisés la troisième année de maïs, lorsque le risque de CRM est au plus haut. Cette stratégie fait en sorte que la CRM est exposée aux protéines Bt-CRM seulement une année sur quatre, ce qui réduit considérablement le risque que les individus résistants prolifèrent et contribue à assurer qu’on pourra continuer à utiliser les hybrides Bt-CRM. Cette stratégie ne sera efficace que si une rotation culturale sans maïs est pratiquée dans les champs au moins une fois tous les quatre ans.
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Rootworm Biology and Impact
Corn rootworm (CRW) is a serious pest of continuous corn in Ontario. CRW larvae are the main concern, as they clip roots and inhibit root growth, resulting in poor nutrient and water uptake in the plant. Significant yield loss occurs before these symptoms are even noticed. For every node of roots clipped, there is a 15 to 18% yield loss. Additional crop loss occurs when portions of the field lodge due to this root clipping, making harvest difficult to impossible.
There are two species of CRW in Ontario. Western corn rootworm adults are yellow with three wavy black stripes on their wings, while northern corn rootworm beetles are green (Figure 1). The adults emerge from the soil in mid summer and are attractive to corn when in the fresh silk stage, feeding on pollen, silk and leaves. Once their native field is advanced, they move to nearby later planted corn fields. In areas where most of the landscape is planted to corn, populations thrive, flying from field to field to feed and lay eggs. So resistant populations are often shared among neighbouring fields.
The majority of adults prefer to lay their eggs in corn fields, hence why continuous corn production increases rootworm populations. If these same fields rely solely on Bt hybrids for rootworm management, they are at increased risk of resistance developing. If corn is not planted into the same field the following year, the rootworm larvae starve and populations crash.
Bt Resistant Rootworm in Ontario
The extensive reports of injury on pyramid Bt rootworm (Bt-RW) hybrids in several Ontario counties in 2020 suggests that cross resistance to multiple Bt rootworm proteins has developed under continuous corn production practices here (Figure 2). These observations are very similar to what US growers experienced back in 2013 before widespread cross resistance occurred.
There are only four Bt-RW proteins to control CRW (Table 1). Three of these proteins are closely related, so once CRW has developed resistance to one protein, they are able to tolerate the other two closely related proteins, even if never exposed to them before. Most Bt-RW hybrids have two Bt rootworm proteins, known as pyramid hybrids containing two Bt proteins specifically targeting CRW. With only four Bt-RW proteins available, many of the Bt-RW hybrids share similar pairings of closely related Bt-RW proteins. Repeated use of these hybrids in the landscape has resulted in multiple field failures, regardless of which company supplied the Bt-RW hybrid. So rotating Bt-RW hybrids is not going to solve this resistant CRW issue.
Short Term Mitigation
Bt resistance will remain in the CRW population from now on. In high risk areas of continuous corn production where repeated use of Bt-RW hybrids is prevalent, measures need to be taken to reduce the risk of widespread resistance.
Crop rotation out of corn in the high-risk areas for at least one, preferably two years, is the most effective mitigation strategy as there will be fewer fields for the resistant adults to lay eggs in and their offspring to survive in the following year. Any non-corn crop can be considered. For livestock producers, viable alternatives to silage, grain and high moisture corn exist. These alternative options are discussed in detail further in other articles within this Crop Talk edition. Always consult your livestock nutritionist and agronomist before deciding what direction to take.
Table 1. Pyramid Bt-RW Hybrids Registered in Canada. Excerpt from the 2020 Canadian Bt Corn Trait Tables available at www.cornpest.ca.
Trade Name
Bt-RW Proteins
Agrisure® 3122
mCry3A + Cry34/35Ab1
Agrisure Duracade® 5122
mCry3A + eCry3.1Ab
Agrisure Duracade® 5222
mCry3A + eCry3.1Ab
Optimum® AcreMax® XTreme
Cry34/35Ab1 + mCry3A
Qrome
Cry34/35Ab1 + mCry3A
SmartStax&®
Cry3Bb1 + Cry34/35Ab1
SmartStax® Enlist
Cry3Bb1 + Cry34/35Ab1
SmartStax® Refuge Advanced
Cry3Bb1 + Cry34/35Ab1
If rotation away from corn cannot happen in 2021, make efforts to do so in 2022. Land swapping with cash croppers who follow a three-year rotation is also an option if their field did not have corn the previous year; CRW won’t be present in those fields. If you must plant corn, the next best option is to plant above ground only Bt hybrids (eg. for European corn borer or western bean cutworm only) that don’t contain Bt-RW proteins. Use a soil applied or high rate insecticide seed treatment for root protection, if planting into a continuous corn field that is at high risk of rootworm injury.
Finally, if you must use a Bt-RW hybrid in 2021, ensure it is a pyramid hybrid (two Bt-RW proteins) but plan to monitor for any potential signs of resistance. Report any unexpected injury to your seed provider and OMAFRA.
Long-Term CRW Management
Once the corn rootworm populations are lowered through crop rotation, we need to focus on more sustainable CRW management. Bt-RW hybrids should not be considered the primary solution for CRW management in continuous corn production going forward. They need to be used only in higher risk CRW years and in combination of other CRW management strategies including crop rotation.
Crop rotation out of corn at least once every four years will kill CRW populations and enable the first and potentially second year of corn in those fields to go without any CRW protection. Bt-RW hybrids can then be used in the third year of corn, when CRW risk is highest. This approach ensures that CRW are only being exposed to Bt-RW proteins one in four years, significantly reducing the risk of resistant individuals building up in the population and helps maintain the durability of Bt-RW hybrids. This strategy will only be successful if fields are rotated out of corn at least once every 4 years.