寄生性ガナスピス・ブラジリエンシスの飼育方法、侵襲性ショウジョウバエの有望な生物学的防除剤
Summary
ショウジョウバエの幼虫寄生生物であるGanaspis brasiliensis(世界的な侵略的な果樹害虫)は、この害虫の生物学的防除のために承認されているか、またはヨーロッパおよび米国への導入が検討されています。この記事では、この寄生生物の小規模および大規模飼育の両方のプロトコルを提供します。
Abstract
東アジア原産のスポッティングされた翼のショウジョウバエ、 ショウジョウバエの鈴木井 (松村)(双翅目:ショウジョウバエ)は、過去10年間にアメリカ大陸、ヨーロッパ、アフリカの一部に広く定着し、侵略地域でさまざまな柔らかい皮の果物の壊滅的な害虫となっています。生物学的防除は、特に自己永続性および特殊な寄生生物による、この非常に移動性の高い多食性害虫の持続可能な地域全体の管理のための実行可能な選択肢であると期待されている。 ガナスピス・ブラジリエンシス Ihering(膜翅目:Figitidae)は、東アジアに広く分布している幼虫寄生生物であり、 D. suzukiiの最も効果的な寄生生物の1つであることがわかっている。
その有効性と潜在的な非標的リスクの厳格な導入前評価の後、この種のより宿主特異的な遺伝子群の1つ(G1 G. brasiliensis)が最近、米国およびイタリアでの導入および野外放出のために承認されました。東アジアでD. suzukiiを攻撃するために一般的に見出された別の遺伝子群(G3 G. brasiliensis)は、近い将来に導入が検討されるかもしれない。現在、G. brasiliensisを研究のために飼育したり、D. suzukiiに対する野外リリースのために大量生産したりすることに大きな関心が寄せられています。このプロトコルと関連するビデオ記事では、研究のための小規模と大量生産とフィールドリリースのための大規模の両方で、この寄生虫の効果的な飼育方法について説明しています。これらの方法は、この世界的な侵略的害虫の有望な生物学的防除剤としてのこのアジア原産の寄生生物のさらなる長期研究および使用に利益をもたらす可能性がある。
Introduction
東アジア原産の、斑点を付けられた翼のショウジョウバエ、ショウジョウバエ鈴木井(松村)(双翅目:ショウジョウバエ科)は、アメリカ大陸、ヨーロッパ、アフリカの一部に広く定着している1,2。ハエは非常に多食性であり、その原産地および侵入地域で柔らかく薄い皮を持つ様々な栽培および野生の果実を利用することができる1,2,3。この害虫の現在の管理戦略は、影響を受けやすい果実が熟しているときに作物畑の成虫のハエを標的とする殺虫剤の頻繁な使用に大きく依存している。繰り返しスプレーがしばしば使用されるが、これはおそらく、非作物生息地からの貯水池ハエ個体群の一貫した波及効果および侵入地域に居住する有効な天敵の欠如によるものである1,4。生物学的防除は、特に自己永続性の特殊な寄生生物による、景観レベルでのハエの個体群を抑制するのに役立ち、この非常に移動性および多食性の害虫の持続可能な地域全体の管理に重要な役割を果たす可能性がある4,5,6。
過去10年間、研究者は、東アジアのハエの原産地7,8,9でショウジョウバエの共進化した寄生生物と、南北アメリカとヨーロッパのハエの侵略地域で効果的だが新しく関連する寄生生物を発見するための努力に焦点を当ててきました4,5,6。ハエの新しく侵入した地域では、アソバラc.f.タビダ(Nees)(膜翅目:Braconidae)、Leptopilina boulardi(Barbotin et al)、L. heterotoma(Thompson)(膜翅目:Figitidae)などの一般的に発生する幼虫ショウジョウバエ寄生生物は、ハエの強い免疫抵抗のためにD. suzukiiから発達したり、寄生レベルが低いりすることができない10。北米およびヨーロッパのパキクレポイデウス・ヴィンデミア(ロンダニ)(膜翅目:Pteromalidae)およびトリコプリア・ショドジョウバエ(パーキンス)(膜翅目:Diapriidae)および南米のトリコプリア・アナストレファエ・リマ(Trichopria anastrephae Lima)のようないくつかのコスモポリタンでジェネラリストの蛹寄生虫のみがこのハエから容易に発達することができる4。対照的に、東アジアの探査では、D. suzukii 4,5,6から多くの幼虫寄生生物が発見されている。その中で、Asobara japonica Belokobylskij、Ganaspis brasiliensis Ihering、およびLeptopilina japonica Novković & Kimuraは、優勢な幼虫寄生虫である7,8,9,11。特に、2つのフィジティッド(L. japonicaとG. brasiliensis)は、D. suzukiiおよび/または他の密接に関連したショウジョウバエが自然植生で寄生する新鮮な果物に主に見られる主要な寄生生物であった7,8,9。これら3種のアジアの幼虫寄生虫を米国と欧州の検疫施設に輸入し、その相対効率12、13、14、15、16、17、気候適応性18、潜在的な種間競合相互作用19、そして最も重要なことに、宿主特異性8,20,21について評価した。、22。
検疫評価では、Ganaspis brasiliensisは他の試験済みのアジアの幼虫寄生虫よりもショウジョウバエの鈴木井に宿主特異的であることが示されたが、宿主特異性が異なる異なるバイオタイプまたは謎の種からなる可能性が高い8,21,22,23,24。Nomano et al.22は、ミトコンドリアシトクロムオキシダーゼI遺伝子断片の分子解析に基づいて、異なる地理的領域からのGanaspis個体を5つの遺伝子群(G1-G5と命名)にグループ化した。G2およびG4グループは、南アジアのいくつかの熱帯地域からのみ報告され、G5グループは、未知の宿主(バフィントン、個人観測)からアジアおよび他の地域(例えば、アルゼンチン、ブラジル、ハワイ、メキシコ)から報告された。韓国7、中国8、日本9、23、25でD. suzukiiが寄生した野生の果物の野外コレクションは、G1単独またはグループG1とG3を表す標本の混合物を発見しました。この2つのグループは交感神経のようで、D. suzukiiや他の近縁の宿主ハエが生息する同じ宿主植物に共存している。それにもかかわらず、2つのグループ間ではいくつかの違いが観察されており、G1はG3よりもD. suzukiiに対する宿主または宿主の生息地特異性が高いように見えるが、検疫試験では多くの近縁種を攻撃している21,22。さらに詳細な分子分析は、特にG1およびG3群の種の状態を決定するのに役立つ可能性がある。この研究は、それらをG1 G.ブラジリエンシスおよびG3 G.ブラジリエンシスと呼ぶ。いくつかの初期の研究では、G1 G. brasiliensisをGと名付けた。 ブラジリエンシス14,21,22参照。G1 G. brasiliensisは最近、米国とイタリアでD. suzukiiに対してフィールドリリースが承認されました(他のいくつかのヨーロッパ諸国も現在その導入を検討しています)、G3 G. brasiliensisは近い将来にフィールドリリースが検討される可能性があります。最近の調査では、カナダのブリティッシュコロンビア州(カナダ26)と米国のワシントン州(Beers et al., unpublished data)のL. japonicaとG1 G. brasiliensisの両方の冒険的な集団と、イタリアのトレント州での冒険的なL. japonicaの個体群27も発見されました。
ショウジョウバエの鈴木井管理のための生物学的防除プログラムの開発への大きな関心と、ガナスピス・ブラジリエンシスの冒険的かつ意図的な導入の実質的な生物学的防除の可能性を考えると、将来の長期研究および/または野外放出のために、この幼虫寄生生物の効率的な飼育方法を開発する必要がある。このプロトコルと関連するビデオ記事では、この寄生生物の2つの飼育方法のセットを説明しています:(1)ホストフルーツ(ブルーベリー)とD. suzukiiの培養のための人工食の混合物を使用したフラスコでの小規模実験室飼育。この方法は、もともと昆明、中国8から収集されたG3材料を使用して開発されました。(2)D.すずきの培養に宿主果実(ブルーベリー)を用いた大型ケージでの野外放流のための大量飼育。大規模飼育に使用された遺伝子群は、東京、日本9,22で生まれたG1株でした。両方のグループにバイアルや小さな容器を使用するなど、飼育方法の他のスケールについても簡単に説明します。
Protocol
Representative Results
Discussion
生物学的防除剤の長期研究およびその後のフィールドリリースは、効果的で経済的な飼育技術の利用可能性に依存する。この研究で記載された方法は、 Ganaspis brasiliensisの小規模および大規模飼育の両方のための効率的なプロトコルであることが証明されています。小規模飼育プロトコルは、労働量を最適化し、寄生生物コロニーと宿主コロニーを同時に維持するために必要な特殊機器…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
著者らは、G1 G. brasiliensisを親切に提供してくれたLukas SeehausenとMarc Kenis(スイス、CABI)に感謝します。イタリアでは、イタリアのトレント州Provincia Autonoma di Trentoが、米国では、National Institute of Food and Agriculture、USDA Specialty Crops Research Initiative賞(#2020-5118-32140)、USDA Animal and Plant Health Inspection Service(Farm Bill、fund 14-8130-0463)、およびUSDA ARS CRIS 基本資金(Project 8010-22000-033-00D)によって資金提供されました。USDAは機会均等のプロバイダーおよび雇用主であり、この出版物に記載されている製品を推奨していません。
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).
