Los parasitoides son clave para entender la complejidad ecológica y evolutiva de la interacción antagonista planta-herbívoro. Datura stramonium es una hierba que muestra variación geográfica en sus defensas directas contra depredadores. Lema daturaphila (Coleoptera:Chrysomelidae), su herbívoro especialista, está adaptado a dichas defensas, pero también es hospedero de diferentes parasitoides que reducen drásticamente sus poblaciones. El objetivo de este trabajo fue determinar el rol ecológico y evolutivo de los parasitoides en esta interacción. Para ello se evaluaron dos aspectos diferentes: la posible conexión de D. stramonium con los parasitoides mediada por los compuestos orgánicos volátiles (VOCs) liberados por la planta, como un mecanismo de defensa indirecta; y la estructura genética de Emersonella lemae (Hymenoptera: Eulophidae), parasitoide de huevos de L. daturaphila y causante de una alta mortalidad en sus poblaciones. Se determinó la producción de volátiles en plantas de un mismo genotipo de D. stramonium, asignadas a cada uno de ocho tratamientos que alternaron tipo y estado de desarrollo de los herbívoros. Por otra parte, se amplificaron dos marcadores mitocondriales (Cyt-b y COI) en 12 poblaciones de E. lemae del centro de México. La mayoría de los tratamientos presentaron VOCs similares, entre los que destacan: el 2-hexenal, (E); 3-hexen-1-ol (Z) y el nonanal. Estos compuestos se han identificado como atrayentes de parasitoides y depredadores en otros sistemas tritróficos. Las poblaciones de E. lemae muestran una alta diversidad genética y haplotipos únicos para cada localidad. Los análisis de estructura genética separan a Valsequillo (Puebla) y Toluca (Edo. de México) del resto de las poblaciones. Sin embargo, en un árbol filogenético las poblaciones del centro de México forman un mismo grupo. Esto permite inferir que aunque E. lemae muestra alto flujo génico entre localidades, sus poblaciones siguen una trayectoria y estructura similar a la de su insecto hospedero, L. daturaphila. En conjunto, dichos resultados nos permiten conocer qué señales podrían estar usando los parasitoides para localizar a su hospedero, y cuáles otros mecanismos, además de las defensas directas, podrían funcionar para D. stramonium contra su principal defoliador. De igual manera, nos ayudan a conocer cómo se distribuye la variación genética en el tercer nivel trófico y permiten reafirmar que en este tipo de sistemas todas las especies están estrechamente relacionadas.