Présentation du projet européen IPM-Popillia

Website: https://www.popillia.eu/

Sylvain POGGI - IGEPP (INRAE)

Leyli BORNER - IGEPP & BioSP (INRAE)

Davide MARTINETTI - BioSP (INRAE)

Plan de l’exposé

1. Eléments de contexte

2. Le projet européen IPM-Popillia 3. Focus sur la tâche 1.4 :

Risk-based surveillance strategy for early P. japonica detection in Central Europe

1. Contexte

Popillia japonica (scarabée japonais): coléoptère polyphage (> 300 espèces végétales), ravageur aux stades larvaires et adultes

1.1. Popillia japonica

Insecte de quarantaine prioritaire

Coûts de lutte élevé aux USA (« over $460 million is spent annually for direct control costs and renovating or replacing damaged turf and ornamental plants (USDA 2015)»)

Historique de colonisation en dehors de sa niche d’origine (Japon):

 Amérique du Nord : 1

détection en 1916 (New Jersey, USA)

 Azores : introduction accidentelle base US (1970’s)

 Europe continentale : 1

détection en 2014 en Italie près de Milan, et 2017 dans le Tessin suisse

1. Contexte

1.2. Cycle de vie

© Thomas Shahan

Emergence des adultes: entre mai et juillet (selon position géographique)

Déplacement grégaire

Fin de l’été: ponte des œufs (prairies humides, champs en jachère), éclosion après 10-14 jours

Cycle de vie essentiellement univoltin

Durée de vie: ∼ 4-6 semaines

Alimentation: fruits, fleurs et feuillage des plantes hôtes

Alimentation des larves : racines d’herbe, causant des dommages 3 stades de développement larvaire

(enfouissement >15cm pour passer l’hiver)

2. Le projet IPM-Popillia

2.1. Objectifs et ambition

 Relever le défi d'un nouveau risque pour la santé des plantes en Europe: l'invasion du scarabée japonais

 Mettre au point des mesures qui (1) contribuent à limiter la propagation du ravageur, et (2) empêchent l'accumulation de fortes densités de population qui causent des pertes économiques aux cultures agricoles et augmentent la pression migratoire des scarabées japonais

 Produire une boîte à outils pour le contrôle de P. japonica qui s'appuie exclusivement sur des mesures de lutte respectueuses de l'environnement: méthodes de biocontrôle, approches biotechniques à faible impact environnemental

→ L'ambition du projet IPM-Popillia est de montrer que le succès de la lutte contre le nouvel

organisme nuisible, et la satisfaction des exigences des règlements de quarantaine, peuvent

s’accorder avec le respect de l'environnement et les principes de durabilité

2. Le projet IPM-Popillia

Financement: 5,5 M€ ; European Union's Horizon 2020 research and innovation programme (grant agreement No 861852); durée 4 ans (2020-2024)

2.2. Financement et partenariat

Développement capteurs App. Citizen Science

Echantillonnage Biocontrôle

Phylogéographie Cartes de risque

& stratégies de surveillance

…

Expertise

entomologique Production vigne

jardins

Biologie moléculaire

2. Le projet IPM-Popillia

2.3. Démarche scientifique



inclut toutes les activités liées à la détection, la surveillance, et la modélisation des voies d’entrée et de dispersion du ravageur



met l'accent sur les méthodes d'écologie moléculaire pour élucider le contexte biologique et écologique du développement des populations de scarabées japonais.

est utilisé comme un ravageur modèle pour améliorer les connaissances sur les invasions biologiques en général



est axé sur le travail de terrain, où une gamme d'options de contrôle IPM est développée (ex. stratégies de biocontrôle), testée et mise en pratique immédiatement



Intègre l'évaluation socio-économique de l'invasion de

japonica, et les mesures de contrôle proposées par IPM-Popillia,

ainsi que le développement et la diffusion d'une stratégie de

lutte intégrée contre

en Europe

2. Le projet IPM-Popillia

2.4. WP1 (coord. S. Poggi) : Identifying the Japanese beetle’s pathways of entry and spread

PESSL Intruments INRAE

Servizio fitosanitario Ticino (SFTi)

SPOTTERON

Università di Siena

2. Le projet IPM-Popillia

2.4. WP1 (coord. S. Poggi) : Identifying the Japanese beetle’s pathways of entry and spread

INRAE

3. Tâche 1.4 (leader INRAE) : Risk-based surveillance strategy for early P. japonica detection in Central Europe

Sylvain Poggi Davide Martinetti Leyli Borner

Samuel Soubeyrand Ronan Le Cointe

3. Risk-based surveillance strategy for early P. japonica detection in Central Europe

• Risk evaluated using Species Distribution Model

• Learn from presence data + environmental variables

• Project risk to Europe and the World

• Include climate change scenarios

3.1. Objective 1/2 : Production of risk maps for P. japonica in Europe

3. Risk-based surveillance strategy for early P. japonica detection in Central Europe

• Adapted to invaded regions vs. invasion frontier vs. pest-free regions

• Combination of different monitoring techniques:

• pheromone traps

• visual inspections

• citizen science

• AI sensors

• Possibility of human-mediated long-distance transport

3.1. Objective 2/2 : Design risk-based surveillance strategies

3. Risk-based surveillance strategy for early P. japonica detection in Central Europe

3.2. State of knowledge: Worldwide distribution of P. japonica

3. Risk-based surveillance strategy for early P. japonica detection in Central Europe

3.2. State of knowledge: Risk accounting for anthropogenic variables

3. Risk-based surveillance strategy for early P. japonica detection in Central Europe

3.2. State of knowledge: Presence and risk in Europe

3. Risk-based surveillance strategy for early P. japonica detection in Central Europe

3.3. Presence data : official surveillance and citizen science

Official surveillance

Citizen Science

TOTAL

Europe 11,777 2,845 14,622

USA & Canada 962 29,498 30,460

TOTAL 12,739 32,343 45,082

1

From Italy, Switzerland, Portugal, Canada and US

2

Including GBIF & iNaturalist web platforms

3. Risk-based surveillance strategy for early P. japonica detection in Central Europe

3.3. Presence data

3. Risk-based surveillance strategy for early P. japonica detection in Central Europe

3.4. Spatial rescaling: Data aggregation and upscaling at 4-km regular lattice

Type of data Count

Presence 7,406

Absence 697

No observation 9,126,667

TOTAL 9,134,770

3. Risk-based surveillance strategy for early P. japonica detection in Central Europe

3.5. Environmental variables: static, dynamic, and biologically-informed

Variable Temp.

resolution Source

Static

Soil type NO SoilGrid

Elevation

NO GDEM

BioClim

NO BioClim

Wetland distribution NO

Waterlogging NO SoilGrids

Dynamic

Land Cover Year CCI Land Cover V2

NDVI – Vegetation Index

2 weeks MODIS

Precipitation – Temperature – RH – Wind

speed

Month TerraClimate

Dry stress accumulation

Month TerraClimate

Soil moisture

Month TerraClimate

3. Risk-based surveillance strategy for early P. japonica detection in Central Europe

3.6. Risk maps using SDM (work in progress)

• Major challenges :

• Lack of true absence data -> pseudo-absences, but only from invaded regions for a long time

• Data extraction -> huge volume of data, dynamic variables

• Citizen science data -> bias towards residential & recreational area, reliability of observations (false positives)

• Expected outputs :

• EU and World suitability map for inferring risk

• Improvement wrt literature :

• + environmental variables, including insect biology & its life cycle

• + training data and + precise (exact coordinates vs. country-wide geo-localization)

• + spatial resolution

3. Risk-based surveillance strategy for early P. japonica detection

3.7. Surveillance: in Italy

First detection in 2013

Piemonte & Lombardia regions (likely introduced via airports)

Pheromone traps for mass capture -> quickly filled (1,000 kg in 2015) Efficacy of attraction & capture ~ 10%

Larval Inspection in soil

3. Risk-based surveillance strategy for early P. japonica detection

3.7. Surveillance: in Italy

Since 2016:

No more mass capture traps

Insecticide nets on the invasion frontier

• Chemical (now EU ban)

• Entomopathogenic fungus

3. Risk-based surveillance strategy for early P. japonica detection in Central Europe

3.7. Surveillance: in Italy

3. Risk-based surveillance strategy for early P. japonica detection in Central Europe

3.7. Surveillance: in Italy

• Definition of infested vs. buffer vs. free area:

• A municipality with at least one positive detection is considered as infested

• Buffer is computed at 10km around the border of infected municipalities

• All other areas are considered as pest free

• Surveillance strategy

• Within 1 km around previous detection -> 2 visual inspections per year

• From 1 to 10 km around previous detection -> 1 visual inspection per year

• Insecticide traps along the invasion frontier (problem with pheromone traps!)

• Some traps and inspections are placed along highways and possible points of entry or exit

3. Risk-based surveillance strategy for early P. japonica detection in Central Europe

3.7. Surveillance: in Switzerland (early stage invasion)

• First detection on the borders with Italy

• High concentrations in few spots

• New detections along entry points and highways

3. Risk-based surveillance strategy for early P. japonica detection in Central Europe

3.7. Surveillance: in Azores islands

• First detection in Europe in the 1970’s, likely introduced via US military airport

• Azores archipelago: 9 islands, 5 invaded, 1 under eradication

3. Risk-based surveillance strategy for early P. japonica detection in Central Europe

3.7. Surveillance: in USA

• Many states have declared the pest as endemic and won’t take any further action

• In non-infested regions, surveillance

around airports and points of entry is

very intense!

3. Risk-based surveillance strategy for early P. japonica detection in Central Europe

3.7. Surveillance: in Canada

Merci pour votre attention!