طرق لتربية الطفيلي Ganaspis brasiliensis ، وهو عامل مكافحة بيولوجية واعد لذبابة الفاكهة الغازية suzukii
Summary
وقد تمت الموافقة على Ganaspis brasiliensis – وهو طفيلي يرقي من ذبابة الفاكهة suzukii (آفة عالمية غازية لمحاصيل الفاكهة) – أو ينظر في إدخاله إلى أوروبا والولايات المتحدة من أجل المكافحة البيولوجية لهذه الآفة. توفر هذه المقالة بروتوكولات لكل من تربية هذا الطفيلي على نطاق صغير وواسع النطاق.
Abstract
موطنها الأصلي شرق آسيا ، ذبابة الفاكهة ذات الأجنحة المرقطة ، ذبابة الفاكهة suzukii (Matsumura) (Diptera: Drosophilidae) ، قد نشأت على نطاق واسع في الأمريكتين وأوروبا وأجزاء من أفريقيا على مدى العقد الماضي ، لتصبح آفة مدمرة لمختلف الفواكه ذات البشرة الناعمة في مناطقها التي تم غزوها. ومن المتوقع أن تكون المكافحة البيولوجية، ولا سيما عن طريق الطفيليات المتخصصة والدائمة ذاتيا، خيارا قابلا للتطبيق من أجل الإدارة المستدامة لهذه الآفة الشديدة الحركة ومتعددة البلعوم على نطاق المنطقة. Ganaspis brasiliensis Ihering (غشاء البكارة: Figitidae) هو طفيلي يرقات يتم توزيعه على نطاق واسع في شرق آسيا ، وقد وجد أنه واحد من أكثر الطفيليات فعالية في D. suzukii.
وبعد إجراء تقييمات دقيقة قبل إدخاله لفعاليته ومخاطره المحتملة غير المستهدفة، تمت الموافقة مؤخرا على واحدة من المجموعات الجينية الأكثر تحديدا للمضيف من هذا النوع (G1 G. brasiliensis) لإدخالها وإطلاقها ميدانيا في الولايات المتحدة وإيطاليا. ويمكن النظر في إدخال مجموعة وراثية أخرى (G3 G. brasiliensis)، والتي وجد أيضا أنها تهاجم D. suzukii في شرق آسيا، في المستقبل القريب. هناك حاليا اهتمام هائل بتربية G. brasiliensis للبحث أو في الإنتاج الضخم للإطلاق الميداني ضد D. suzukii. يصف هذا البروتوكول ومقالة الفيديو المرتبطة به طرق التربية الفعالة لهذا الطفيلي ، سواء على نطاق صغير للبحث أو على نطاق واسع للإنتاج الضخم والإطلاق الميداني. قد تفيد هذه الطرق في إجراء مزيد من الأبحاث طويلة الأجل واستخدام هذا الطفيلي الآسيوي الأصلي كعامل مكافحة بيولوجي واعد لهذه الآفة الغازية العالمية.
Introduction
موطنها الأصلي شرق آسيا ، ذبابة الفاكهة ذات الأجنحة المرقطة ، ذبابة الفاكهة suzukii (Matsumura) (Diptera: Drosophilidae) ، قد أنشئت على نطاق واسع في الأمريكتين وأوروبا وأجزاء من أفريقيا 1,2. الذبابة متعددة البلعوم للغاية ، كونها قادرة على استخدام مختلف الفواكه المزروعة والبرية ذات الجلود الناعمة والرقيقة في مناطقها الأصلية والغازية1،2،3. تعتمد استراتيجيات الإدارة الحالية لهذه الآفة بشكل كبير على الاستخدام المتكرر للمبيدات الحشرية التي تستهدف الذباب البالغ في حقول المحاصيل عندما تنضج الفاكهة الحساسة. غالبا ما تستخدم البخاخات المتكررة ، ربما بسبب الامتداد المستمر لمجموعات ذبابة الخزان من الموائل غير المحصولية وعدم وجود أعداء طبيعيين فعالين مقيمين في المناطق التي تم غزوها 1,4. قد تساعد المكافحة البيولوجية ، خاصة عن طريق الطفيليات المتخصصة التي تديم نفسها ، في قمع مجموعات الذباب على مستوى المناظر الطبيعية وتلعب دورا حاسما في الإدارة المستدامة على مستوى المنطقة لهذه الآفة شديدة الحركة ومتعددة البلعوم 4,5,6.
على مدى العقد الماضي ، ركز الباحثون جهودهم لاكتشاف طفيليات ذبابة الفاكهة المتطورة من ذبابة الفاكهة suzukii في النطاقات الأصلية للذبابة في شرق آسيا7،8،9 ، بالإضافة إلى طفيليات فعالة ولكنها مرتبطة حديثا في المناطق التي غزتها الذبابة في الأمريكتين وأوروبا4،5،6. في المناطق التي غزتها الذبابة حديثا ، فإن طفيليات ذبابة الفاكهة اليرقية الشائعة ، مثل Asobara c.f. tabida (Nees) (غشاء البكارة: Braconidae) ، Leptopilina boulardi (Barbotin et al.) ، و L. heterotoma (Thompson) (غشاء البكارة: Figitidae) ، غير قادرة على التطور من أو لديها مستويات منخفضة من التطفل على D. suzukii بسبب المقاومة المناعية القوية للذبابة10. فقط بعض الطفيليات العذراء العالمية والعامة مثل Pachycrepoideus vindemiae (Rondani) (غشاء البكارة: Pteromalidae) و Trichopria drosophilae (Perkins) (غشاء البكارة: Diapriidae) في أمريكا الشمالية وأوروبا ، و Trichopria anastrephae Lima في أمريكا الجنوبية يمكن أن تتطور بسهولة من هذه الذبابة4. في المقابل ، اكتشفت الاستكشافات في شرق آسيا عددا من الطفيليات اليرقية من D. suzukii 4,5,6. من بينها ، Asobara japonica Belokobylskij ، Ganaspis brasiliensis Ihering ، و Leptopilina japonica Novković & Kimura هي طفيليات اليرقات المهيمنة7،8،9،11. على وجه الخصوص ، كان الفيجيدان (L. japonica و G. brasiliensis) هما الطفيليات الرئيسية الموجودة في الغالب في الفواكه الطازجة الموبوءة ب D. suzukii و / أو غيرها من ذبابة الفاكهة ذات الصلة الوثيقة في النباتات الطبيعية 7,8,9. تم استيراد هذه الطفيليات اليرقات الآسيوية الثلاثة إلى مرافق الحجر الصحي في الولايات المتحدة الأمريكية وأوروبا ، وتم تقييمها لكفاءتها النسبية 12،13،14،15،16،17 ، والقدرة على التكيف المناخي 18 ، والتفاعلات التنافسية المحتملة بين الأنواع 19 ، والأهم من ذلك ، خصوصية المضيف8،20،21 ، 22.
أظهرت تقييمات الحجر الصحي أن Ganaspis brasiliensis كان أكثر تحديدا للمضيف ل Drosophila suzukii من طفيليات اليرقات الآسيوية الأخرى التي تم اختبارها ، على الرغم من أنه من المحتمل أن يتكون من أنماط حيوية مختلفة أو أنواع مشفرة ذات خصوصية مضيف متفاوتة 8,21,22,23,24. قام Nomano et al.22 بتجميع أفراد Ganaspis من مناطق جغرافية مختلفة في خمس مجموعات وراثية (تسمى G1-G5) استنادا إلى التحليلات الجزيئية لجزء جين أوكسيديز أوكسيديز السيتوكروم I الميتوكوندريا. ولم يبلغ عن المجموعتين G2 وG4 إلا من عدد قليل من المواقع المدارية في جنوب آسيا، وتم الإبلاغ عن مجموعة G5 من آسيا ومناطق أخرى (مثل الأرجنتين والبرازيل وهاواي والمكسيك) من مضيف (مضيفين) غير معروفين (بوفينغتون، ملاحظة شخصية). وجدت المجموعات الميدانية من الفواكه البرية الموبوءة ب D. suzukii في كوريا الجنوبية7 والصين8 واليابان 9,23,25 G1 وحدها أو مزيجا من العينات التي تمثل المجموعتين G1 و G3. يبدو أن المجموعتين متكافلتان وتتعايشان على نفس النباتات المضيفة التي يسكنها D. suzukii وغيرها من الذباب المضيف ذي الصلة الوثيقة. ومع ذلك ، فقد لوحظت بعض الاختلافات بين المجموعتين ، حيث يبدو أن G1 لديها درجة أعلى من خصوصية الموائل المضيفة أو المضيفة ل D. suzukii من G3 ، على الرغم من أن كلاهما يهاجم عددا من الأنواع ذات الصلة الوثيقة في اختبارات الحجر الصحي21,22. قد تساعد التحليلات الجزيئية التفصيلية الإضافية في تحديد حالة الأنواع ، خاصة بالنسبة للمجموعات G1 و G3. تشير هذه الدراسة إليهم باسم G1 G. brasiliensis و G3 G. brasiliensis. كما أطلقت بعض الدراسات المبكرة على G1 G. brasiliensis اسم G. راجع Brasiliensis 14,21,22. تمت الموافقة مؤخرا على G1 G. brasiliensis للإصدار الميداني ضد D. suzukii في الولايات المتحدة الأمريكية وإيطاليا (العديد من البلدان الأوروبية الأخرى تدرس حاليا إدخاله) ، في حين يمكن النظر في G3 G. brasiliensis للإطلاق الميداني في المستقبل القريب. وجدت الدراسات الاستقصائية الحديثة أيضا مجموعات سكانية مغامرة من كل من L. japonica و G1 G. brasiliensis في كولومبيا البريطانية ، كندا26 ، وولاية واشنطن ، الولايات المتحدة الأمريكية (Beers et al. ، بيانات غير منشورة) ، ومجموعات L. japonica المغامرة في مقاطعة ترينتو ، إيطاليا27.
وبالنظر إلى الاهتمام الكبير بتطوير برامج المكافحة البيولوجية لإدارة ذبابة الفاكهة السوزوكي وإمكانات المكافحة البيولوجية الكبيرة للإدخال المغامر والمتعمد ل Ganaspis brasiliensis، هناك حاجة إلى تطوير طرق تربية فعالة لهذا الطفيلي اليرقي من أجل البحوث و/أو الإطلاق الميداني في المستقبل. يصف هذا البروتوكول ومقالة الفيديو المرتبطة به مجموعتين من طرق التربية لهذا الطفيلي: (1) التربية المختبرية الصغيرة في قوارير باستخدام مزيج من الفاكهة المضيفة (التوت) والنظام الغذائي الاصطناعي لثقافة D. suzukii. تم تطوير الطرق باستخدام مواد G3 التي تم جمعها في الأصل من كونمينغ ، الصين8. (2) التربية الجماعية للإطلاق الميداني في أقفاص كبيرة باستخدام الفاكهة المضيفة (التوت) لزراعة D. suzukii. كانت المجموعة الجينية المستخدمة في التربية على نطاق واسع هي مخزون G1 الذي نشأ في طوكيو ، اليابان 9,22. كما تتم مناقشة مقاييس أخرى لطرق التربية ، مثل استخدام القوارير أو الحاويات الصغيرة لكلتا المجموعتين ، بإيجاز.
Protocol
Representative Results
Discussion
وتعتمد البحوث الطويلة الأجل والإطلاقات الميدانية اللاحقة لعامل المكافحة البيولوجية على توافر تقنيات تربية فعالة واقتصادية. أثبتت الطرق الموصوفة في هذه الدراسة أنها بروتوكولات فعالة لكل من تربية Ganaspis brasiliensis على نطاق صغير وواسع النطاق. تم تطوير بروتوكول التربية على نطاق صغير على مدى…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ويشكر المؤلفان لوكاس سيهاوزن ومارك كينيس (كابي، سويسرا) على تفضلهما بتقديم G1 G. brasiliensis. تم توفير التمويل في إيطاليا من قبل مقاطعة Autonoma di Trento ، ترينتو ، إيطاليا ، وفي الولايات المتحدة من قبل المعهد الوطني للأغذية والزراعة ، وجائزة مبادرة أبحاث المحاصيل المتخصصة التابعة لوزارة الزراعة الأمريكية (# 2020-5118-32140) ، وخدمة فحص صحة الحيوان والنبات التابعة لوزارة الزراعة الأمريكية (مشروع قانون المزرعة ، الصندوق 14-8130-0463) ، والأموال الأساسية ل USDA ARS CRIS (المشروع 8010-22000-033-00D). وزارة الزراعة الأمريكية هي مزود تكافؤ الفرص وصاحب العمل ولا تؤيد المنتجات المذكورة في هذا المنشور.
Materials
| Active dry yeast | Fleischmanns Yeast, Cincinatti, OH, USA | None | Used to cover fruit to reduce mold growth and enhance the frui attraction to the flies |
| Bacteriological agar | Merk Life Science S.r.l., Milan, Italy | A1296 – 5KG | Used to prepare the Standard Drosophila Medium |
| Bleach solution | Clorox Company, Oakland, CA, USA | None | Used to disinfect flesh fruit |
| Blue stopper | Azer Scientific, Morgantown, PA, USA | ES3837 | Used for sealing the tube while allowing ventilation for insects |
| Blueberries | Grocery Store, Newark, DE, USA | None | Provided as host fruit for the flies (various other fruit can also be used) |
| BugDorm insect rearing cage (W24.5 x D24.5 x H63.0 cm) | Mega View Science Co. Ltd., Taichung, Taiwan | 4E3030 | Used for rearing parasitoids (parasitism cage) |
| BugDorm insect rearing cage (W32.5 x D32.5 x H32.5 cm) | Mega View Science Co. Ltd., Taichung, Taiwan | 4E4590 | Used for rearing flies |
| BugDorm insect rearing cage (W32.5 x D32.5 x H32.5 cm) | Mega View Science Co. Ltd., Taichung, Taiwan | 4E4545 | Used for rearing parasitoids (eclosion cage) |
| Chicken wire (0.64 cm, 19 gauge) | Everbilt, OH, USA | 308231EB | Used to lift up the fruit to allow maximum parasitoid oviposition |
| Cornmeal | Grocery Store, Trento, TN, Italy | None | Used to prepare the Standard Drosophila Medium |
| Dental cotton roll (1 x 3.8 cm) | Gima S.p.A., Gessate, MI, Italy | 35000 | Used for providing water to the parasitoids within the storage container |
| Drosophila diet | Frontier Scientific, Newark, DE, USA | TF1003 | Custom diet used to rear flies |
| Drosophila vial narrow, Polystirene (2.5 x 9.5 cm) | VWR International, LLC., Radnor, PA, US | 75813-160 | Used for providing water to the parasitoids within the cage |
| Drosophila vial plugs, Cellulose acetate (2.5 cm) | VWR International, LLC., Radnor, PA, US | 89168-886 | Used for providing water to the parasitoids within the cage |
| Erlenmeyer flask (250 mL) | Carolina Biological, Burlington, NC, USA | 731029 | Used for rearing flies and parasitoids |
| Falcon-style centrifuge tube (50 mL) | VWR International, LLC., Radnor, PA, US | VWRI525-0611 | Modified to ship adult parasitoids |
| Foam stopper | Jaece Industries, North Tanawanda, NY, USA | L800-C | Used for sealing the flasks while allowing ventilation for insects |
| Honey | Grocery Store, Newark, DE, USA | None | Provided as food for parasitoids |
| Identi-Plug plastic foam stopper | Fisher Scientific Company, L.L.C., Pittsburg, PA, US | 14-127-40E | Used as feeder for parasitoids and to seal the storage container |
| Industrial paper towel | Grocery Store, Newark, DE, USA | None | Provided as a pupation substrate for pupae and mitigated moisture |
| Micron mesh fabric (250 mL) | Industrial Netting, Maple Grove, MN, USA | WN0250-72 | Used to make ventilation lid for insects |
| Nutritional yeast (flakes) | Grocery Store, Trento, TN, Italy | None | Used to prepare the Standard Drosophila Medium |
| Paper coaster (10.2 cm) | Hoffmaster, WI, USA | 35NG26 | Porvided as pupation substrate for flies and parsitized pupae |
| Plastic cup (Ø 13.3 cm, 800 mL) | Berry Superfos, Taastrup, Denmark | Unipak 5134 | Modified to store adult parasitoids |
| Plastic lid (Ø 13.3 cm) | Berry Superfos, Taastrup, Denmark | PP 2830 | Modified to store adult parasitoids |
| Propionic acid | Merk Life Science S.r.l., Milan, Italy | P1386 – 1L | Used to prepare the Standard Drosophila Medium |
| Saccharose | Grocery Store, Trento, TN, Italy | None | Used to prepare the Standard Drosophila Medium |
| Soup cup with lid (475 mL) | StackMan, Vietnam | DC1648 | Used for parasitized larvae to pupate |
| Soybean flour | Grocery Store, Trento, TN, Italy | None | Used to prepare the Standard Drosophila Medium |
| White felt washer (0.64 cm thick, 5 mm ID x 20 mm OD) | Quiklok, Lincoln, NH, US | WFW/.25 x 5 x 20 mm | Used as feeding ring for parasitoids |
Referenzen
- Asplen, M. K., et al. Invasion biology of spotted wing drosophila (Drosophila suzukii): a global perspective and future priorities. Journal of Pest Science. 88 (3), 469-494 (2015).
- Tait, G., et al. Drosophila suzukii (Diptera: Drosophilidae): A decade of research towards a sustainable integrated pest management program. Journal of Economic Entomology. 114 (5), 1950-1974 (2021).
- Kirschbaum, D. S., Funes, C. F., Buonocore-Biancheri, M. J., Suárez, L., Ovruski, S. M., Garcia, F. R. M. The biology and ecology of Drosophila suzukii (Diptera: Drosophilidae). Drosophila suzukii management. , 41-92 (2020).
- Wang, X. G., Lee, J. C., Daane, K. M., Buffington, M. L., Hoelmer, K. A. Biological control of Drosophila suzukii. CAB Reviews. 15, 054 (2020).
- Lee, J. C., et al. Biological control of spotted-wing drosophila (Diptera: Drosophilidae): Current and pending tactics. Journal of Integreated Pest Management. 10 (1), 13 (2019).
- Wang, X. G., Lee, J. C., Daane, K. M., Hoelmer, K. A., Garcia, F. R. M. Biological control of spotted-wing drosophila: An update on promising agents. Drosophilia suzukii management. , 143-167 (2020).
- Daane, K. M., et al. First exploration of parasitoids of Drosophila suzukii in South Korea as potential classical biological agents. Journal of Pest Science. 89 (3), 823-835 (2016).
- Giorgini, M., et al. Exploration for native parasitoids of Drosophila suzukii in China reveals a diversity of parasitoid species and narrow host range of the dominant parasitoid. Journal of Pest Science. 92 (2), 509-522 (2019).
- Girod, P., et al. The parasitoid complex of D. suzukii and other fruit feeding Drosophila species in Asia. Scientific Reports. 8 (1), 11839 (2018).
- Kacsoh, B. Z., Schlenke, T. A. High hemocyte load is associated with increased resistance against parasitoids in Drosophila suzukii, a relative of D. melanogaster. PLoS ONE. 7 (4), 34721 (2012).
- Buffington, M. L., Forshage, M. Redescription of Ganaspis brasiliensis (Ihering, 1905), new combination (Hymenoptera: Figitidae), a natural enemy of the invasive Drosophila suzukii (Matsumura, 1931)(Diptera: Drosophilidae). Procedings of the Entomoogical Society of Washington. 118 (1), 1-13 (2016).
- Biondi, A., et al. Innate olfactory responses of Asobara japonica (Hymenoptera: Braconidae)towards fruits infested by the invasive spotted wing drosophila. Journal of Insect Behavior. 30 (5), 495-506 (2017).
- Biondi, A., Wang, X. G., Daane, K. M. Host preference of three Asian larval parasitoids to closely related Drosophila species: implications for biological control of Drosophila suzukii. Journal of Pest Science. 94 (2), 273-283 (2021).
- Girod, P., Rossignaud, L., Haye, T., Turlings, T. C. J., Kenis, M. Development of Asian parasitoids in larvae of Drosophila suzukii feeding on blueberry and artificial diet. Journal of Applied Entomology. 142 (5), 483-494 (2018).
- Wang, X. G., Nance, A. H., Jones, J. M. L., Hoelmer, K. A., Daane, K. M. Aspects of the biology and reproductive strategy of two Asian larval parasitoids evaluated for classical biological control of Drosophila suzukii. Biological Control. 121, 58-65 (2018).
- Wang, X. G., Biondi, A., Daane, K. M. Functional responses of three candidate Asian larval parasitoids evaluated for classical biological control of Drosophila suzukii. Journal of Economic Entomology. 113 (1), 73-80 (2020).
- Wang, X. G., et al. Assessment of Asobara japonica as a potential biological control agent for the spotted wing drosophila, Drosophila suzukii. Entomologia Generalis. 41, 1-12 (2021).
- Hougardy, E., Hogg, B. N., Wang, X. G., Daane, K. M. Comparison of thermal performances of two Asian larval parasitoids of Drosophila suzukii. Biological Control. 136, 104000 (2019).
- Wang, X. G., Hogg, B. N., Hougardy, E., Nance, A. H., Daane, K. M. Potential competitive outcomes among three solitary larval endoparasitoids as candidate agents for classical biological control of Drosophila suzukii. Biological Control. 130, 18-26 (2019).
- Daane, K. M., Biondi, A., Wang, X. G., Hogg, B. A. Potential host ranges of three Asian larval parasitoids of Drosophila suzukii. Journal of Pest Science. 94 (4), 1171-1182 (2021).
- Girod, P., et al. Host specificity of Asian parasitoids for potential classical biological control of Drosophila suzukii. Journal of Pest Science. 91 (4), 1241-1250 (2018).
- Seehausen, M. L., et al. Evidence for a cryptic parasitoid species reveals its suitability as a biological control agent. Scientific Reports. 10 (1), 19096 (2020).
- Nomano, F. Y., et al. Genetic differentiation of Ganaspis brasiliensis (Hymenoptera: Figitidae) from East and Southeast Asia. Applied Entomology and Zoology. 52 (3), 429-437 (2017).
- Kasuya, N., Mitsui, H., Ideo, S., Watada, M., Kimura, M. T. Ecological, morphological and molecular studies on Ganaspis individuals (Hymenoptera: Figitidae) attacking Drosophila suzukii (Diptera: Drosophilidae). Applied Entomology and Zoology. 48 (1), 87-92 (2013).
- Matsuura, A., Mitsui, H., Kimura, M. T. A preliminary study on distributions and oviposition sites of Drosophila suzukii (Diptera: Drosophilidae) and its parasitoids on wild cherry tree in Tokyo, central Japan. Applied Entomology and Zoology. 53 (1), 47-53 (2018).
- Abram, P. K., et al. New records of Leptopilina, Ganaspis, and Asobara species associated with Drosophila suzukii in North America, including detections of L. japonica and G. brasiliensis. Journal of Hymenoptera Research. 78, 1-17 (2020).
- Puppato, S., Grassi, A., Pedrazzoli, F., De Cristofaro, A., Ioriatti, C. First report of Leptopilina japonica in Europe. Insects. 11 (9), 611 (2020).
- Dalton, D. T., et al. Laboratory survival of Drosophila suzukii under simulated winter conditions of the Pacific Northwest and seasonal field trapping in five primary regions of small and stone fruit production in the United States. Pest Managagement Science. 67 (11), 1368-1374 (2011).
