İnvaziv Drosophila suzukii için Umut Verici Bir Biyolojik Kontrol Ajanı olan Parazitoid Ganaspis brasiliensis'i Yetiştirme Yöntemleri
Summary
Ganaspis brasiliensis – Drosophila suzukii’nin (küresel istilacı bir meyve mahsulü zararlısı) larva parazitoidi – bu haşerenin biyolojik kontrolü için Avrupa ve Amerika Birleşik Devletleri’ne giriş için onaylanmış veya düşünülmüştür. Bu makale, bu parazitoidin hem küçük ölçekli hem de büyük ölçekli yetiştirilmesi için protokoller sunmaktadır.
Abstract
Doğu Asya’ya özgü benekli kanatlı drosophila, Drosophila suzukii (Matsumura) (Diptera: Drosophilidae), son on yılda Amerika, Avrupa ve Afrika’nın bazı bölgelerinde yaygın olarak yerleşmiş ve işgal altındaki bölgelerinde çeşitli yumuşak tenli meyvelerin yıkıcı bir zararlısı haline gelmiştir. Biyolojik kontrolün, özellikle kendi kendini sürdüren ve uzmanlaşmış parazitoidler aracılığıyla, bu son derece hareketli ve polifagot zararlının sürdürülebilir alan çapında yönetimi için uygun bir seçenek olması beklenmektedir. Ganaspis brasiliensis Ihering (Hymenoptera: Figitidae), Doğu Asya’da yaygın olarak dağılmış bir larva parazitoididir ve D. suzukii’nin en etkili parazitoidlerinden biri olduğu bulunmuştur.
Etkinliğinin ve potansiyel hedef dışı risklerinin titiz giriş öncesi değerlendirmelerini takiben, bu türün daha konakçıya özgü genetik gruplarından biri (G1 G. brasiliensis) yakın zamanda Amerika Birleşik Devletleri ve İtalya’da giriş ve saha sürümü için onaylanmıştır. Doğu Asya’da D. suzukii’ye saldırdığı yaygın olarak bulunan başka bir genetik grup (G3 G. brasiliensis), yakın gelecekte giriş için düşünülebilir. Şu anda G. brasiliensis’in araştırma için yetiştirilmesine veya D. suzukii’ye karşı saha salınımı için seri üretime büyük ilgi var. Bu protokol ve ilgili video makalesi, bu parazitoid için hem araştırma için küçük ölçekte hem de seri üretim ve saha salınımı için büyük ölçekte etkili yetiştirme yöntemlerini açıklamaktadır. Bu yöntemler, bu Asya yerli parazitoidinin bu küresel istilacı haşere için umut verici bir biyolojik kontrol ajanı olarak daha uzun vadeli araştırmalara ve kullanımına fayda sağlayabilir.
Introduction
Doğu Asya’ya özgü benekli kanatlı drosophila, Drosophila suzukii (Matsumura) (Diptera: Drosophilidae), Amerika, Avrupa ve Afrika’nın bazı bölgelerinde yaygın olarak kurulmuştur 1,2. Sinek son derece polifagustur, doğal ve istila edilmiş bölgelerinde yumuşak ve ince derili çeşitli ekili ve yabani meyveleri kullanabilen 1,2,3. Bu haşere için mevcut yönetim stratejileri, hassas meyveler olgunlaşırken mahsul tarlalarındaki yetişkin sinekleri hedef alan böcek öldürücülerin sık kullanımına büyük ölçüde dayanmaktadır. Tekrarlanan spreyler, muhtemelen rezervuar sineği popülasyonlarının mahsul dışı habitatlardan tutarlı bir şekilde yayılması ve işgal edilen bölgelerde yaşayan etkili doğal düşmanların bulunmaması nedeniyle sıklıkla kullanılır 1,4. Biyolojik kontrol, özellikle kendi kendini sürdüren özel parazitoidler aracılığıyla, peyzaj düzeyinde sinek popülasyonlarının bastırılmasına yardımcı olabilir ve bu son derece hareketli ve polifagot haşereninsürdürülebilir alan çapında yönetimi için kritik bir rol oynayabilir 4,5,6.
Son on yılda, araştırmacılar, sineğin Doğu Asya 7,8,9’daki doğal aralıklarında Drosophila suzukii’nin birlikte evrimleşmiş parazitoidlerini ve ayrıca sineğin Amerika ve Avrupa’daki istila edilmiş bölgelerinde etkili ancak yeni ilişkili parazitoidleri keşfetme çabalarına odaklandılar 4,5,6. Sineğin yeni istila edilen bölgelerinde, yaygın olarak ortaya çıkan larva Drosophila parazitoidleri, Asobara c.f. tabida (Nees) (Hymenoptera: Braconidae), Leptopilina boulardi (Barbotin ve ark.) ve L. heterotoma (Thompson) (Hymenoptera: Figitidae), sineğin güçlü bağışıklık direnci nedeniyle D. suzukii’den gelişemez veya düşük parazitizm seviyelerine sahip olamazlar10. Kuzey Amerika ve Avrupa’da Pachycrepoideus vindemiae (Rondani) (Hymenoptera: Pteromalidae) ve Trichopria drosophilae (Perkins) (Hymenoptera: Diapriidae) ve Güney Amerika’daki Trichopria anastrephae Lima gibi sadece bazı kozmopolit ve genelci pupa parazitoidleri bu sinek4’ten kolayca gelişebilir. Buna karşılık, Doğu Asya’daki keşifler, D. suzukii 4,5,6’dan bir dizi larva parazitoidi keşfetti. Bunlar arasında, Asobara japonica Belokobylskij, Ganaspis brasiliensis Ihering ve Leptopilina japonica Novković & Kimura, baskın larva parazitoidleri 7,8,9,11’dir. Özellikle, iki figitid (L. japonica ve G. brasiliensis), ağırlıklı olarak D. suzukii ve / veya doğal bitki örtüsündeki diğer yakından ilişkili drosofilidler tarafından istila edilen taze meyvelerde bulunan başlıca parazitoidlerdi7,8,9. Bu üç Asya larva parazitoidi, ABD ve Avrupa’daki karantina tesislerine ithal edildi ve göreceli verimlilikleri 12,13,14,15,16,17, iklimsel adaptasyon kabiliyeti18, potansiyel interspesifik rekabetçi etkileşimler 19 ve en önemlisi konakçı özgüllüğü 8,20,21 açısından değerlendirildi. ,22.
Karantina değerlendirmeleri, Ganaspis brasiliensis’in Drosophila suzukii’ye test edilen diğer Asya larva parazitoidlerinden daha fazla konakçı spesifik olduğunu, ancak muhtemelen farklı konakçı özgüllüğüne sahip farklı biyotiplerden veya şifreli türlerden oluştuğunu göstermiştir 8,21,22,23,24. Nomano ve ark.22, mitokondriyal sitokrom oksidaz I gen fragmanının moleküler analizlerine dayanarak, farklı coğrafi bölgelerden Ganaspis bireylerini beş genetik gruba (G1-G5 olarak adlandırılır) gruplandırmıştır. G2 ve G4 grupları sadece birkaç güney Asya tropikal bölgesinden bildirilmiştir ve G5 grubu Asya’dan ve diğer bölgelerden (örneğin, Arjantin, Brezilya, Hawaii ve Meksika) bilinmeyen konakçılardan (Buffington, kişisel gözlem) bildirilmiştir. Güney Kore7, Çin8 ve Japonya’da D. suzukii tarafından istila edilen yabani meyvelerin tarla koleksiyonları 9,23,25, tek başına G1’i veya G1 ve G3 gruplarını temsil eden örneklerin bir karışımını buldu. İki grup simpatrik gibi görünüyor ve D. suzukii ve diğer yakından ilişkili konakçı sineklerin yaşadığı aynı konakçı bitkilerde bir arada bulunuyor. Bununla birlikte, iki grup arasında bazı farklılıklar gözlenmiştir; G1, görünüşte D. suzukii’ye G3’ten daha yüksek bir konakçı veya konakçı habitat özgüllüğüne sahiptir, ancak her ikisi de karantina testlerinde21,22 ile yakından ilişkili bir dizi türe saldırmaktadır. Daha ayrıntılı moleküler analizler, özellikle G1 ve G3 grupları için türlerin durumunu belirlemeye yardımcı olabilir. Bu çalışma onları G1 G. brasiliensis ve G3 G. brasiliensis olarak adlandırmaktadır. Bazı erken çalışmalar ayrıca G1 G. brasiliensis’i G olarak adlandırdı. Bkz. brasiliensis 14,21,22. G1 G. brasiliensis yakın zamanda ABD ve İtalya’da D. suzukii’ye karşı saha sürümü için onaylanmıştır (diğer bazı Avrupa ülkeleri de şu anda tanıtımını düşünmektedir), G3 G. brasiliensis ise yakın gelecekte sahada serbest bırakılması düşünülebilir. Son zamanlarda yapılan anketler ayrıca British Columbia, Kanada26 ve Washington Eyaleti, ABD’de hem L. japonica hem de G1 G. brasiliensis’in maceracı popülasyonlarını (Beers ve ark., yayınlanmamış veriler) ve İtalya’nın Trento eyaletindeki maceracı L. japonica popülasyonlarını buldu27.
Drosophila suzukii yönetimi için biyolojik kontrol programlarının geliştirilmesine olan önemli ilgi ve Ganaspis brasiliensis’in maceracı ve kasıtlı tanıtımlarının önemli biyolojik kontrol potansiyeli göz önüne alındığında, gelecekteki uzun vadeli araştırmalar ve / veya saha salınımı için bu larva parazitoidi için verimli yetiştirme yöntemleri geliştirmeye ihtiyaç vardır. Bu protokol ve ilgili video makalesi, bu parazitoid için iki yetiştirme yöntemi setini açıklamaktadır: (1) D. suzukii kültürü için konakçı meyve (yaban mersini) ve yapay diyet karışımı kullanılarak şişelerde küçük ölçekli laboratuvar yetiştiriciliği. Yöntemler, orijinal olarak Kunming, Çin8’den toplanan G3 materyali kullanılarak geliştirilmiştir. (2) D. suzukii kültürü için konakçı meyve (yaban mersini) kullanılarak büyük kafeslerde tarla salınımı için kütle yetiştiriciliği. Büyük ölçekli yetiştirme için kullanılan genetik grup, Tokyo, Japonya 9,22 menşeli G1 stoğu idi. Her iki grup için şişeler veya küçük kaplar kullanmak gibi diğer yetiştirme yöntemleri ölçekleri de kısaca tartışılmaktadır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bir biyolojik kontrol ajanının uzun süreli araştırmaları ve müteakip saha salınımları, etkili ve ekonomik yetiştirme tekniklerinin mevcudiyetine bağlıdır. Bu çalışmada açıklanan yöntemlerin, Ganaspis brasiliensis’in hem küçük ölçekli hem de büyük ölçekli yetiştirilmesi için etkili protokoller olduğu kanıtlanmıştır. Küçük ölçekli yetiştirme protokolü, işgücü miktarını optimize etmek ve parazitoid ve konakçı kolonileri aynı anda korumak için gereken özel ekipman…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar, Lukas Seehausen ve Marc Kenis’e (CABI, İsviçre) G1 G. brasiliensis’i nazik bir şekilde sağladıkları için teşekkür eder. İtalya’daki fonlar, Provincia Autonoma di Trento, Trento, İtalya ve ABD’de Ulusal Gıda ve Tarım Enstitüsü, USDA Özel Mahsuller Araştırma Girişimi ödülü (#2020-5118-32140), USDA Hayvan ve Bitki Sağlığı Denetim Hizmeti (Farm Bill, fon 14-8130-0463) ve USDA ARS CRIS temel fonları (proje 8010-22000-033-00D) tarafından sağlanmıştır. USDA, eşit fırsat sağlayıcısı ve işverendir ve bu yayında belirtilen ürünleri onaylamaz.
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).
