Evolution of insect resistance to transgenic crops containing Bacillus thuringiensis (Bt) genes is a serious threat to the sustainability of this technology. However, field resistance related to the reduced efficacy of Bt maize has not been documented in any lepidopteran pest in the mainland U.S. after 18 years of intensive Bt maize planting. Here we report compelling evidence of field resistance in the fall armyworm, Spodoptera frugiperda (J.E. Smith), to Cry1F maize (TC 3507) in the southeastern region of the U.S. An F2 screen showed a surprisingly high (0.293) Cry1F resistance allele frequency in a population collected in 2011 from non-Bt maize in south Florida. Field populations from non-Bt maize in 2012-2013 exhibited 18.8-fold to >85.4-fold resistance to purified Cry1F protein and those collected from unexpectedly damaged Bt maize plants at several locations in Florida and North Carolina had >85.4-fold resistance. In addition, reduced efficacy and control failure of Cry1F maize against natural populations of S. frugiperda were documented in field trials using Cry1F-based and pyramided Bt maize products in south Florida. The Cry1F-resistant S. frugiperda also showed a low level of cross-resistance to Cry1A.105 and related maize products, but not to Cry2Ab2 or Vip3A. The occurrence of Cry1F resistance in the U.S. mainland populations of S. frugiperda likely represents migration of insects from Puerto Rico, indicating the great challenges faced in achieving effective resistance management for long-distance migratory pests like S. frugiperda.

In 2013, the sugarcane aphid, Melanaphis sacchari (Zehntner) (Hemiptera: Aphididae), a new invasive pest of sorghum species in North America, was confirmed on sorghum in 4 states and 38 counties in the United States. In 2015, the aphid was reported on sorghum in 17 states and over 400 counties as well as all sorghum-producing regions in Mexico. Ability to overwinter on living annual and perennial hosts in southern sorghum-producing areas and wind-aided movement of alate aphids appear to be the main factors in its impressive geographic spread in North America. Morphological characteristics of the sugarcane aphid include dark tarsi, cornicles, and antennae, allowing easy differentiation from other aphids on the crop. Sugarcane aphid damages sorghum by removing sap and covering plants with honeydew, causing general plant decline and yield loss. Honeydew and sooty mold can disrupt harvesting. The aphid's high reproductive rate on susceptible sorghum hybrids has resulted in reports of yield loss ranging from 10% to greater than 50%. In response, a combination of research-based data and field observations has supported development of state extension identification, scouting, and treatment guides that aid in initiating insecticide applications to prevent yield losses. Highly efficacious insecticides have been identified and when complemented by weekly scouting and use of thresholds, economic loss by sugarcane aphid can be minimized. Some commercial sorghum hybrids are partially resistant to the aphid, and plant breeders have identified other lines with sugarcane aphid resistance. A very diverse community of predators and parasitoids of sugarcane aphid has been identified, and their value to limit sugarcane aphid population growth is under investigation.

Abstract The Hessian fly, Mayetiola destructor (Say) (Diptera: Cecidomyiidae), is a potentially severe pest of wheat, Triticum aestivum L. em Thell, in the southeastern United States. Plant resistance is an effective method to control Hessian fly, but when adapted high-yielding varieties with effective resistance are not available, neonicotinoid insecticide seed treatments may provide an alternative method of control of Hessian fly on susceptible varieties of winter wheat. A series of experiments were conducted to examine the efficacy of neonicotinoid seed treatments for control of Hessian fly in winter wheat. Infestations and immature numbers per tiller were assessed during the vegetative stages in autumn and winter and the wheat reproductive stage during the spring. Both imidacloprid 480FS at 0.31 g active ingredient (a.i.)/kg of seed and clothianidin at 0.39 g a.i./kg or higher rates provided consistent reductions in Hessian fly infestations during autumn and early winter. Lower rates were less effective, and they did not provide consistent reductions in autumn infestations. Thiamethoxam was evaluated at one rate in two experiments and was similar in efficacy to imidacloprid and clothianidin at the same rate. None of the seed treatments provided effective control of spring infestations during the wheat reproductive stage. Imidacloprid and clothianidin at rates of 0.31 g a.i./kg of seed or higher rates had a positive yield response in eight of nine comparisons, with an average increase of 285.9 ± 92.7 kg/ha. Neonicotinoid insecticide seed treatments at higher rates provide a useful method for managing Hessian fly on susceptible varieties of winter wheat.

Helicoverpa zea (Boddie) (Lepidoptera: Noctuidae) has evolved resistance to insecticidal toxins from Bacillus thuringiensis (Bt) Berliner (Bacillales: Bacillaceae) expressed in genetically engineered corn, Zea mays L. This study provides an overview of field trials from Georgia, North Carolina, and South Carolina evaluating Bt and non-Bt corn hybrids from 2009 to 2022 to show changes in susceptibility in H. zea to Bt corn. The reduction in kernel injury relative to a non-Bt hybrid averaged across planting dates generally declined over time for Cry1A.105 + Cry2Ab2 corn. In addition, there was a significant interaction with planting date used as a covariate. The reduction in kernel injury remained above 80% and did not vary with planting date from 2009 to 2014, whereas a significant decline with planting date was found in this reduction from 2015 to 2022. For Cry1Ab + Cry1F corn, the reduction in kernel injury relative to a non-Bt hybrid averaged across planting dates did not vary among years. The reduction in kernel injury significantly declined with planting date from 2012 to 2022. Kernel injury as a proxy for H. zea pressure was greater in late-planted trials in non-Bt corn hybrids. Our study showed that Bt hybrids expressing Cry1A.105 + Cry2Ab2 are now less effective in later planted trials in reducing H. zea injury; however, this was not the case during the earlier years of adoption of corn expressing these 2 toxins when resistance alleles were likely less frequent in H. zea populations. The implications for management of H. zea and for insect resistance management are discussed.

The corn earworm, Helicoverpa zea (Boddie), causes persistent ear damage to corn grown in the southeastern United States region. Increased levels of ear damage have been associated with mycotoxin contamination in addition to yield loss. Corn hybrids expressing proteins from the Bacillus thuringiensis (Bt) may provide corn earworm control. A selection of hybrids expressing various Bt traits were evaluated in field experiments across Georgia over two years to assess their efficacy for corn earworm control, grain yield and quality protection, and grain mycotoxin mitigation. Ear damage was significantly reduced only by Bt hybrids expressing the Vip3Aa20 protein. The remaining Bt hybrids expressing Cry proteins provided only marginal control. Ear damage had a variable effect on grain yield and was not correlated with grain aflatoxin contamination. In contrast, grain fumonisin contamination was positively associated with earworm damage. These results indicate Bt hybrids that effectively reduce corn earworm damage may also assist in reducing fumonisin contamination and possibly yield loss.

Abstract Transgenic corn (Zea mays L.) expressing insecticidal toxins from Bacillus thuringiensis (Bt) helps to control or suppress injury from a range of target insect pests. This study summarizes the yield benefits of Bt corn from field trials in Georgia, North Carolina, and South Carolina evaluating Bt and non-Bt corn hybrids from 2009 to 2023. For Cry1A.105 + Cry2Ab2 and Cry1Ab + Cry1F Bt corn, the percentage increase in yield between Bt and non-Bt corn hybrids did not vary significantly among years or states. Across years, the percentage increase in yield for both Bt traits relative to non-Bt corn hybrids increased with planting date, indicating that the yield benefit of planting Bt corn was greater later in the growing season. On average, Bt hybrids in both families had a significantly higher yield compared to their non-Bt pairs, with yields declining in later planting dates. Yields declined with increasing kernel injury from Helicoverpa zea (Boddie) and leaf injury from Spodoptera frugiperda (J. E. Smith) in both Bt and non-Bt hybrids. While insect pressure increased in later planted corn trials, identifying causal relationships between increases in insect damage and associated yield losses in corn is challenging given the numerous factors that influence corn yield during the season. In addition to illustrating the highly variable yield benefits of planting Bt corn, our study suggests that yield increases in Bt corn may occur more frequently than previously documented in the southeastern United States.