Coccinellids have been widely used in biological control for over a century, and the methods for using these predators have remained virtually unchanged. The causes for the relatively low rates of establishment of coccinellids in importation biological control have not been examined for most species. Augmentative releases of several coccinellid species are well documented and effective; however, ineffective species continue to be used because of ease of collection. For most agricultural systems, conservation techniques for coccinellids are lacking, even though they are abundant in these habitats. Evaluation techniques are available, but quantitative assessments of the efficacy of coccinellids have not been done for most species in most agricultural crops. Greater emphasis is needed on evaluation, predator specificity, understanding colonization of new environments, and assessment of community-level interactions to maximize the use of coccinellids in biological control.

Abstract Dinocampus coccinellae (Hymenoptera:Braconidae, Euphorinae) is a solitary, generalist Braconid parasitoid wasp that reproduces through thelytokous parthenogenesis, an asexual process in which diploid daughters emerge from unfertilized eggs, and uses over fifty diverse species of coccinellid ladybeetles worldwide as hosts. Here we utilized a common garden and reciprocal transplant experiment using parthenogenetic lines of D. coccinellae presented with three different host ladybeetle species of varying sizes, across multiple generations to investigate heritability, plasticity, and environmental covariation of body size. We expected positively correlated parent-offspring parasitoid regressions, indicative of heritable size variation, from unilineal (parent and offspring reared on same host species) lines, since these restrict environmental variation in phenotypes. In contrast, because multilineal (parent and offspring reared on different host species) lines would induce phenotypic plasticity of clones reared in varying environments, we expected negatively correlated parent-offspring parasitoid regressions. Contrary to expectations, our results indicate (1) little heritable variation in body size, (2) strong independence of offspring size on the host environment, (3) a consistent signal of size-host tradeoff wherein small mothers produced larger offspring, and vice versa, independent of host environment. Our study offers support for a constrained fecundity advantage model of Cope’s Law, wherein D. coccinellae maintains phenotypic plasticity in body size despite parthenogenetic reproduction.

Abstract Non-native lady beetle species have often been introduced, with variable success, into North America for biological control of aphids, scales, whiteflies, and other agricultural pests. Two predatory lady beetle species, Propylea quatuordecimpunctata and Hippodamia variegata , both originating from Eurasia, were first discovered near Montreal, Quebec, in North America in 1968 and 1984, respectively, and have since expanded into northeastern North America and the midwestern United States. In this study, we estimate the range-wide population structure, establishment and range-expansion, and recent evolutionary history of these species of non-native lady beetles using reduced representation genotyping-by-sequencing via ddRADseq. In addition, we quantified the responses to a key abiotic factor, photoperiod, that regulates adult reproductive diapause in these two species and may influence their latitudinal distribution and spread in North America. Our analyses detect (1) non-significant genetic differentiation and divergence among North American populations, (2) evidence of reduced contemporary gene flow within the continental US, (3) significant phenotypic differences in diapause induction despite genetic similarities across sampled populations.

The convergent lady beetle ( Hippodamia convergens ) is a generalist natural enemy that is utilized extensively in augmentative biological control across the United States. Recent studies have pointed to both genetic and phenotypic differences in Western (California) versus Eastern (Kansas) populations of the species. Here we investigate phenotypic differences in their utilization of pea aphids in (a) Eastern versus Western populations, (b) Hybrid Eastern and Western populations versus their progenitor populations, and (c) within population competition rates in Eastern, Western, and Hybrid populations. Across eight replicate treatments, we find no phenotypic differences (P > 0.2), contradicting previous genetic and behavioral studies. Hybrid F1 populations however show an overall greater percentage weight gain, potentially indicative of a hybrid vigor effect, and greater fitness of augmented populations of the species.

Repeatability is the cornerstone of science and it is particularly important for systematic reviews. However, little is known on how database and search engine choices influence replicability. Here, we present a comparative analysis of time-synchronized searches at different locations in the world, revealing a large variation among the hits obtained within each of the several search terms using different search engines. We found that PubMed and Scopus returned geographically consistent results to identical search strings, Google Scholar and Web of Science varied substantially both in the number of returned hits and in the list of individual articles depending on the search location and computing environment. To maintain scientific integrity and consistency, especially in systematic reviews, action is needed from both the scientific community and scientific search platforms to increase search consistency. Researchers are encouraged to report the search location, and database providers should make search algorithms transparent and revise access rules to titles behind paywalls.

Abstract The convergent lady beetle, Hippodamia convergens , is used extensively in augmentative biological control of aphids, thrips, and whiteflies across its native range in North America, and was introduced into South America in the 1950s. Overwintering H. convergens populations from its native western range in the United States are commercially collected and released across its current range in the eastern U.S., with little knowledge of the effectiveness of augmentative biological control using H. convergens . Here we use a novel ddRADseq-based SNP/haplotype discovery approach to estimate its range-wide population diversity, differentiation, and recent evolutionary history. Our results indicate (1) significant population differentiation among eastern U.S., western U.S., and South American populations of H. convergens , with (2) little to no detectable recent admixture between them, despite repeated population augmentation, and (3) continued recent population size expansion across its range. These results contradict previous findings using microsatellite markers. In light of these new findings, the implications for the effectiveness of augmentative biological control using H. convergens are discussed. Additionally, because quantifying the non-target effects of augmentative biological control is a difficult problem in migratory beetles, our results could serve as a foundation cornerstone in improving and predicting the efficacy of future releases of H. convergens across its range.

Abstract Dinocampus coccinellae (Hymenoptera: Braconidae) is a generalist parasitoid wasp that parasitizes >50 species of predatory lady beetles (Coleoptera: Coccinellidae), with thelytokous parthenogeny as its primary mode of reproduction. Here we present the first high quality genome of D. coccinellae using a combination of short and long read sequencing technologies, followed by assembly and scaffolding of chromosomal segments using Chicago+ HiC technologies. We also present a first-pass ab initio genome annotation, and resolve timings of divergence and evolution of (1) solitary behavior vs eusociality, (2) arrhenotokous vs thelytokous parthenogenesis, and (3) rates of gene loss and gain among Hymenopteran lineages. Our study finds (1) at least two independent origins of eusociality and solitary behavior among Hymenoptera, (2) two independent origins of thelytokous parthenogenesis from ancestral arrhenotoky, and (3) accelerated rates of gene duplications, loss, and gain along the lineages leading to D. coccinellae . Our work both affirms the ancient divergence of Braconid wasps from ancestral Hymenopterans and accelerated rates of evolution in response to adaptations to novel hosts, including polyDNA viral co-evolution.

Pararsitoid-host interactions involving host species that are newly introduced into the range of a generalist parasitoid provide systems that can be examined for phenotypic plasticity and evolutionary changes in parasitoid-host dynamics. The solitary Braconid parasitoid wasp, Dinocampus coccinellae, has a cosmopolitan distribution and parasitizes approximately 50 species of predatory lady beetles (ladybirds) in the family Coccinellidae. In this study we quantified the effect of six (4 native North American and 2 non-native North American) host species on the morphometrics of D. coccinellae. Adult lady beetles were collected from 13 locations in the United States and reared in the laboratory until D.coccinellae exited from their adult beetle hosts. Eighty-nine individual D. coccinellae females and their associated host were weighed and morphometric measurements were taken. The smallest lady beetle host Hippodamia parenthesis produced the smallest adult wasps; the largest host species, Coccinella septempunctata, produced the largest female wasps. A directional cline in morphology of wasps and their coccinellid hosts was also observed in a dry-weight regression (R2 = 0.4066, p-value < 0.0001). Two underlying mechanisms may explain the results of our study: (1) morphometric variation in D. coccinellae is governed by phenotypic plasticity with the size of the emerging offspring contingent on the size of the coccinellid host, and/or (2) that morphometric variation in D. coccinellae is governed by genomic adaptation to coccinellid host populations.