Wing morphism in the brown planthopper, Nilaparvata lugens

Considerable inherent variations in the relation between macropterous and brachypterous wing forms, and nymphal density were found in field populations of the brown planthopper, Nilaparvata lugens Stål (Homoptera: Delphacidae), collected from various locations in Japan. When compared under uniform laboratory rearing conditions, most of the female populations exhibited higher ratios of macropters with increasing nymphal density, but some showed extremely high proportion of brachypters and the others were highly macropterous, over broad ranges of density. These results indicate the possibility that the planthoppers in Japan, which are known not to persist in winter, are derived from different migration sources. About ten generations of successive selection for brachyptery from a population showing usual density‐dependent wing morphism generated populations similar to highly brachypterous ones mentioned above. Genetic analysis of the inheritance of wing morphism revealed that brachyptery in the females was controlled by a single pair of dominant alleles. However, in the males wing forms did not segregate so clearly in the crossing experiments. This suggests that wing morphism in N. lugens is under sex‐limited inheritance. Zusammenfassung Einwanderung von Nilaparvata lugens mit unterschiedlicher Reaktion auf Populationsdichte bei der Flügelausbildung In Feldpopulationen von Nilaparvata lugens Stål., welche in verschiedenen Regionen Japans gesammelt wurden, bestand in der Beziehung zwischen makropteren bzw. brachypteren Flügelformen und der Larvendichte eine beträchtliche Variation. Unter einheitlichen Zuchtbedingungen im Laboratorium stieg der Makropterenanteil bei den meisten Weibchenpopulationen mit steigender Temperatur; bei einigen Populationen hingegen war entweder der Brachypterenanteil oder der Makropterenanteil extrem hoch und zwar über weite Dichtebereiche. Dies deutet auf die Möglichkeit hin, dass die Zikade in Japan, wo sie bekanntlich nicht überwintert, jeweils aus verschiedenen Quellen einwandert. Wenn eine Population mit der üblichen dichteabhängigen Flügelausbildung 10 Generationen lang auf Brachypterie selektioniert wurde, entstanden Populationen, die den erwähnten hochbrachypteren Populationen aus dem Feld glichen. Die genetische Analyse der Vererbung der Brachypterie ergab, dass bei Weibchen ein einzelnes dominantes Allel verantwortlich ist. Bei Männchen dagegen trennten sich bei Kreuzungsexperimenten die Flügelformen nicht so klar. Dies deuted auf Unterschiede zwischen den Geschlechtern bei der Vererbung der Flügelformen.

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Immigration of the brown planthopper, Nilaparvata lugens, exhibiting various responses to density in relation to wing morphism

Iwanaga

Tojo

Nagata

1985

“…N. lugens shows wing-form dimorphism, having brachypterous and macropterous adults, mostly depending on densities during nymphal stages (Kisimoto, 1956(Kisimoto, , 1965Watanabe, 1967;Iwanaga et al, 1985). The responses to densities have been suggested to be under genetic control (Mochida, 1975;Nagata & Masuda, 1980;Kisimoto, 1981;Saxena et al, 1981). This was confirmed by Iwanaga et ai.…”

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Wing polymorphism in Japanese and foreign strains of the brown planthopper, Nilaparvata lugens

Iwanaga

Nakasuji

Toja

1987

Great variations in nymphal density and wing‐form relationships occur in field populations of the brown planthopper, Nilaparvata lugens (Stål) (Homoptera: Delphacidae). When tested under uniform laboratory conditions, half of the female populations collected from 20 locations in Japan exhibited higher ratios of macropters with increasing nymphal density, but one quarter were macropterous over broad ranges of density, both types being classified as group Ill. Three predominantly brachypterous populations (group I) were found, even under crowded conditions and one intermediate (group II). The populations from South Asian countries, i.e. Philippines (one), Indonesia (two) and Malaysia (one) belonged to group I, but the three populations from the coastal areas of China belonged to group II. Those from Taiwan differed in responses to density; one was of group II type, and two of group III type. From these comparisons, immigration routes of N. lugens to Japan were estimated, and survival strategy of this migratory species is discussed. ZUSAMMENFASSUNG Flügelpolymorphismus in ausländischen und japanischen Stämmen von Nilaparvata lugens In Feldpopulationen von Nilaparvata lugens (Stål) (Homoptera: Delphacidae) gibt es grosse Variationen in der Larvendichte und in den Flügelform‐Beziehungen, Unter einheitlichen Laboratoriumsbedingungen wurden diese Verhältnisse geprüft. Von 20 japanischen Herkünften zeigte die Hälfte der Weibchenpopulationen mit zunehmender Larvendichte einen höheren Macro‐pterenanteil; ein Viertel war über einen grossen Dichtebereich macropter; beide Typen werden als Gruppe III bezeichnet. Drei Populationen wurden gefunden, die auch bei hoher Dichte vorwiegend brachypter waren (Gruppe I). Einer Zwischengruppe (II) gehörte eine einzige Population an. Die Populationen aus südasiatischen Ländern (1 aus den Philippinen, 2 aus Indonesien un 1 aus Malaysia) gehörten zu Gruppe I, die 3 Populationen aus den Küstenregionen von China jedoch zu Gruppe II. Die Populationen aus Taiwan unterschieden sich in der Reaktion auf die Dichte: 1 gehörte zu Gruppe II and 2 zu Gruppe III. Von diesen Daten werden Einwanderungswege von N. lugens nach Japan abgeleitet und die Überlebensstrategie dieser Wanderart diskutiert.

“…9 9 produced in field populations are reported to vary according to the degree of nymphal crowding during the early instars (Johno, 1963;Mori & Kiritani, 197I;Ohkubo, 1967;Takagi, 1972;Watanabe, 1967), the age and nutritional status of the host plant (Saxena et al, 1981) or a combination of both (Kisimoto, 1956;1965). Genetic factors are also involved in the wingmorph determination of L. striatellus (Mahmud, 1980).…”

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DETERMINING THE WING‐MORPH OF ADULT NILAPARVATA LUGENS AND SOGATELLA FURCIFERA FROM MORPHOMETRIC MEASUREMENTS ON THE FIFTH‐INSTAR NYMPHS

Cook¹,

Perfect²

1982

Wing-pad lengths of fifth-instar N. lugens and S. furcifera were investigated as indicators of adult wing-morph. Below critical values all resultant adults are brachypterous. Above these values some laboratory-reared fifth instars became either brachypterous or macropterous. The use of this technique in studying the dynamics of field populations is discussed.Adult male and female Nilaparvata lugens (StSl) show dimorphism in relation to wing development, occurring in both macropterous and brachypterous forms (Kisimoto, 1956). Female Sogatella furcifera (Horv~ith) show similar dimorphism, though males are almost always macropterous (Kisimoto, 1965). The proportions of brachypterous and macropterous adult N. lugens dd' and 9 9 and S. furcifera