Summary

שיטות לגידול ה-Ganaspis brasiliensis הטפילי, חומר הדברה ביולוגי מבטיח לסוזוקי דרוזופילה הפולשני

Published: June 02, 2022
doi:

Summary

Ganaspis brasiliensis – טפיל זחל של Drosophila suzukii (מזיק גידולי פירות פולש עולמי) – אושר או נחשב להכנסתו לאירופה ולארצות הברית להדברה ביולוגית של מזיק זה. מאמר זה מספק פרוטוקולים הן לגידול בקנה מידה קטן והן בקנה מידה גדול של טפיל זה.

Abstract

הדרוזופילה בעלת הכנפיים המנומרות, Drosophila suzukii (Matsumura) (דיפטרה: Drosophilidae) בעלת הכנפיים המנומרות, התבססה באופן נרחב ביבשת אמריקה, אירופה וחלקים מאפריקה בעשור האחרון, והפכה למזיק הרסני של פירות רכים שונים באזורים הפולשים אליה. הדברה ביולוגית, במיוחד באמצעות טפילים המנציחים את עצמם ומתמחים, צפויה להיות אפשרות בת קיימא לניהול בר קיימא בכל האזור של מזיק נייד ופוליפגוטי זה. גנאספיס ברזילינזיס איהרינג (שם מדעי: Hymenoptera: Figitidae) הוא טפיל זחלי הנפוץ באופן נרחב במזרח אסיה, ונמצא כאחד הטפילים היעילים ביותר של ד. סוזוקי.

לאחר הערכות קפדניות לפני ההקדמה של יעילותו וסיכוניו הפוטנציאליים שאינם ממוקדי מטרה, אחת הקבוצות הגנטיות הספציפיות יותר למארח של מין זה (G1 G. brasiliensis) אושרה לאחרונה להכנסתו ולשחרור שדה בארצות הברית ובאיטליה. קבוצה גנטית נוספת (G3 G. brasiliensis), שנמצאה גם היא בדרך כלל תוקפת את D. suzukii במזרח אסיה, עשויה להיחשב להכנסתה בעתיד הקרוב. כיום יש עניין עצום בגידול G. brasiliensis למחקר או בייצור המוני לשחרור שדה נגד D. suzukii. פרוטוקול זה ומאמר וידאו נלווה מתארים שיטות גידול יעילות עבור טפילות זו, הן בקנה מידה קטן למחקר והן בקנה מידה גדול לייצור המוני ולשחרור שדה. שיטות אלה עשויות להועיל למחקר ארוך טווח נוסף ולשימוש בטרזיטואיד זה שמקורו באסיה כסוכן הדברה ביולוגי מבטיח למזיק הפולשני העולמי הזה.

Introduction

ילידת מזרח אסיה, דרוזופילה בעלת הכנפיים המנומרות, Drosophila suzukii (Matsumura) (דיפטרה: Drosophilidae), התבססה באופן נרחב ביבשת אמריקה, אירופה וחלקים מאפריקה 1,2. הזבוב הוא פוליפגוטי ביותר, בהיותו מסוגל להשתמש בפירות פרא מעובדים ופראיים שונים עם קליפות רכות ודקות באזורי מולדתו ופלשו 1,2,3. אסטרטגיות הניהול הנוכחיות של מזיק זה מסתמכות במידה רבה על שימוש תכוף בקוטלי חרקים המכוונים לזבובים בוגרים בשדות יבול כאשר פירות רגישים מבשילים. לעתים קרובות נעשה שימוש בריסוסים חוזרים ונשנים, אולי בשל זליגה עקבית של אוכלוסיות זבובים ממאגרים מבתי גידול שאינם יבולים והיעדר אויבים טבעיים יעילים המתגוררים באזורים הפולשים 1,4. הדברה ביולוגית, במיוחד באמצעות הנצחה עצמית של טפילים מיוחדים, עשויה לסייע בדיכוי אוכלוסיות זבובים ברמת הנוף ולמלא תפקיד קריטי לניהול בר-קיימא בכל האזור של המזיק הנייד והפוליפגוטי הזה 4,5,6.

במהלך העשור האחרון, חוקרים מיקדו מאמצים כדי לגלות טפילים שהתפתחו במשותף של Drosophila suzukii בטווחים הטבעיים של הזבוב במזרח אסיה 7,8,9, כמו גם טפילים יעילים אך חדשים הקשורים באזורים הפולשים של הזבוב ביבשת אמריקה ובאירופה 4,5,6. באזורים שזה עתה פלשו לזבוב, טפילים זחליים נפוצים של דרוזופילה, כגון Asobara c.f. tabida (Nees) (Hymenoptera: Braconidae), Leptopilina boulardi (Barbotin et al.), ו-L. heterotoma (Thompson) (Hymenoptera: Figitidae), אינם מסוגלים להתפתח או להיות בעלי רמות טפילות נמוכות ב-D. suzukii בשל ההתנגדות החיסונית החזקה של הזבוב10. רק כמה טפילים פופאליים קוסמופוליטיים וכלליים כגון Pachycrepoideus vindemiae (רונדאני) (Hymenoptera: Pteromalidae) ו– Trichopria drosophilae (פרקינס) (Hymenoptera: Diapriidae) בצפון אמריקה ובאירופה, ו– Trichopria anastrephae Lima בדרום אמריקה יכולים להתפתח בקלות מזבוב זה4. לעומת זאת, חוקרים במזרח אסיה גילו מספר טפילים זחליים מ-D. suzukii 4,5,6. ביניהם, Asobara japonica Belokobylskij, Ganaspis brasiliensis Ihering, ו Leptopilina japonica Novković &Kimura הם טפילי הזחל הדומיננטיים 7,8,9,11. בפרט, שני הפיגיטידים (L. japonica ו- G. brasiliensis) היו הטפילים העיקריים שנמצאו בעיקר בפירות טריים שורצי D. suzukii ו/או דרוזופילים קרובים אחרים בצמחייה טבעית 7,8,9. שלושת הטפילים האסיאתיים הללו יובאו למתקני הסגר בארה”ב ובאירופה, והוערכו ביעילותם היחסית 12,13,14,15,16,17, יכולת הסתגלות אקלימית18, אינטראקציות תחרותיות בין-ספציפיות פוטנציאליות 19, והכי חשוב, ספציפיות המארח 8,20,21 ,22.

הערכות הסגר הראו כי Ganaspis brasiliensis היה ספציפי יותר לפונדקאי ל-Drosophila suzukii מאשר טפילים אחרים של הזחלים האסיאתיים שנבדקו, אם כי סביר להניח שהוא מורכב מביוטיפים שונים או ממינים קריפטיים שונים עם ספציפיות פונדקאית משתנהשל 8,21,22,23,24. Nomano et al.22 קיבצו את פרטי גנאספיס מאזורים גיאוגרפיים שונים לחמש קבוצות גנטיות (הנקראות G1-G5) בהתבסס על ניתוחים מולקולריים של שבר הגן ציטוכונדריאלי ציטוכרום אוקסידאז I. קבוצות ה-G2 וה-G4 מדווחות רק מכמה מקומות טרופיים בדרום אסיה, וקבוצת ה-G5 דווחה מאסיה ומאזורים אחרים (למשל, ארגנטינה, ברזיל, הוואי ומקסיקו) ממארחים לא ידועים (Buffington, תצפית אישית). אוספי שדה של פירות בר שורצי D. suzukii בדרום קוריאה7, סין8 ויפן 9,23,25 מצאו G1 לבדו או תערובת של דגימות המייצגות קבוצות G1 ו- G3. נראה ששתי הקבוצות סימטריות ומתקיימות יחד על אותם צמחים מארחים המאוכלסים על ידי D. suzukii וזבובים מארחים קרובים אחרים. עם זאת, נצפו כמה הבדלים בין שתי הקבוצות, כאשר נראה כי ל-G1 יש רמה גבוהה יותר של ספציפיות של בית גידול מארח או מארח ל-D. suzukii מאשר ל-G3, למרות ששניהם תוקפים מספר מינים קרובים במבחני ההסגר21,22. ניתוחים מולקולריים מפורטים נוספים עשויים לסייע בקביעת מצב המינים, במיוחד עבור קבוצות G1 ו-G3. מחקר זה מתייחס אליהם כ- G1 G. brasiliensis ו- G3 G. brasiliensis. כמה מחקרים מוקדמים גם כינו את G1 G. brasiliensis כ-G. cf. brasiliensis 14,21,22. ה- G1 G. brasiliensis אושר לאחרונה לשחרור שדה נגד D. suzukii בארה”ב ובאיטליה (מספר מדינות אירופיות אחרות שוקלות גם הן כעת את הצגתו), בעוד שה- G3 G. brasiliensis עשוי להיחשב לשחרור שדה בעתיד הקרוב. סקרים אחרונים מצאו גם אוכלוסיות אדוונטיות של L. japonica ו- G1 G. brasiliensis בקולומביה הבריטית, קנדה26, ומדינת וושינגטון, ארה”ב (Beers et al., נתונים שלא פורסמו), ואוכלוסיות L. japonica הרפתקניות במחוז טרנטו, איטליה27.

בהתחשב בעניין המשמעותי בפיתוח תוכניות הדברה ביולוגית לניהול Drosophila suzukii ופוטנציאל ההדברה הביולוגית המשמעותי של הקדמה הרפתקנית ומכוונת של Ganaspis brasiliensis, יש צורך לפתח שיטות גידול יעילות עבור טפילות זחל זו עבור מחקר ארוך טווח עתידי ו / או שחרור שדה. פרוטוקול זה ומאמר וידאו נלווה מתארים שתי קבוצות של שיטות גידול עבור טפיל זה: (1) גידול מעבדה בקנה מידה קטן בצלוחיות באמצעות תערובת של פירות מארחים (אוכמניות) ותזונה מלאכותית לתרבית של D. suzukii. השיטות פותחו באמצעות חומר G3 שנאסף במקור מקונמינג, סין8. (2) גידול המוני לשחרור שדה בכלובים גדולים באמצעות פרי מארח (אוכמניות) לתרבית של D. suzukii. הקבוצה הגנטית ששימשה לגידול בקנה מידה גדול הייתה מלאי G1 שמקורו בטוקיו, יפן 9,22. קשקשים אחרים של שיטות גידול, כגון שימוש בבקבוקונים או במיכלים קטנים עבור שתי הקבוצות, נדונים גם הם בקצרה.

Protocol

1. שיטות לגידול מעבדה בקנה מידה קטן של G3 Ganaspis brasiliensis הכינו את דיאטת המארח. מוסיפים 600 מ”ל של מים מזוקקים למיכל זכוכית של 1,500 מ”ל ומחממים את המים על צלחת חמה. הוסיפו 88.6 גרם של תזונה יבשה זמינה מסחרית (העשויה מאגר, שמרי ברואר, ארוחת תירס, מתיל פרבן וסוכרוז) או הכינו די?…

Representative Results

איור 4 מראה תוצאות מייצגות של גידול מעבדה בקנה מידה קטן של G3 Ganaspis brasiliensis באמצעות שתי צפיפויות טפיליות שונות (שישה או 10 זוגות) ושני זמני חשיפה שונים (5 או 10 ימים) במתקן ההסגר של יחידת ההחדרה לחרקים מועילים של USDA-ARS (ניוארק, דלאוור). היו 14 שכפולים לכל שילוב של צפיפות טפילים וז…

Discussion

מחקר ארוך טווח ושחרור שדה לאחר מכן של חומר הדברה ביולוגית תלויים בזמינות של טכניקות גידול יעילות וחסכוניות. השיטות המתוארות במחקר זה הוכחו כפרוטוקולים יעילים הן לגידול בקנה מידה קטן והן לגידול בקנה מידה גדול של Ganaspis brasiliensis. פרוטוקול הגידול בקנה מידה קטן פותח במשך מספר שנים כדי לייעל …

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

המחברים מודים ללוקאס סיהאוזן ולמארק קניס (CABI, שוויץ) על שסיפקו בחביבות את G1 G. brasiliensis. המימון באיטליה ניתן על ידי Provincia Autonoma di Trento, טרנטו, איטליה, ובארה”ב על ידי המכון הלאומי למזון וחקלאות, פרס יוזמת המחקר של גידולים מיוחדים של USDA (#2020-5118-32140), שירות הפיקוח על בריאות בעלי חיים וצמחים של USDA (הצעת חוק החווה, קרן 14-8130-0463), וקרנות הבסיס של USDA ARS CRIS (פרויקט 8010-22000-033-00D). משרד החקלאות האמריקאי הוא ספק ומעסיק של שוויון הזדמנויות ואינו תומך במוצרים המוזכרים בפרסום זה.

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

  1. 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).
  2. 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).
  3. 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).
  4. 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).
  5. 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).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
  9. Girod, P., et al. The parasitoid complex of D. suzukii and other fruit feeding Drosophila species in Asia. Scientific Reports. 8 (1), 11839 (2018).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. 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).
  19. 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).
  20. 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).
  21. 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).
  22. 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).
  23. 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).
  24. 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).
  25. 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).
  26. 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).
  27. Puppato, S., Grassi, A., Pedrazzoli, F., De Cristofaro, A., Ioriatti, C. First report of Leptopilina japonica in Europe. Insects. 11 (9), 611 (2020).
  28. 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).
check_url/de/63898?article_type=t

Play Video

Diesen Artikel zitieren
Rossi-Stacconi, M. V., Wang, X., Stout, A., Fellin, L., Daane, K. M., Biondi, A., Stahl, J. M., Buffington, M. L., Anfora, G., Hoelmer, K. A. Methods for Rearing the Parasitoid Ganaspis brasiliensis, a Promising Biological Control Agent for the Invasive Drosophila suzukii. J. Vis. Exp. (184), e63898, doi:10.3791/63898 (2022).

View Video