Métodos de Criação do Parasitoide Ganaspis brasiliensis, um Agente promissor de controle biológico para a Drosophila suzukii invasiva
Summary
Ganaspis brasiliensis-a larval parasitoide de Drosophila suzukii (uma praga global de cultura de frutas invasivas)– foi aprovado ou é considerado para introdução na Europa e nos Estados Unidos para o controle biológico desta praga. Este artigo fornece protocolos para a criação em pequena escala e em larga escala deste parasitoide.
Abstract
Nativa do leste da Ásia, a drosophila de asa manchada, Drosophila suzukii (Matsumura) (Diptera: Drosophilidae), estabeleceu-se amplamente nas Américas, Europa e partes da África na última década, tornando-se uma praga devastadora de várias frutas de pele macia em suas regiões invadidas. O controle biológico, especialmente por meio de parasitoides autoperpetuantes e especializados, deverá ser uma opção viável para uma gestão sustentável em toda a área desta praga altamente móvel e polifagosa. Ganaspis brasiliensis Ihering (Hymenoptera: Figitidae) é um parasitoide larval que é amplamente distribuído no leste da Ásia, e foi encontrado como um dos parasitoides mais eficazes de D. suzukii.
Após rigorosas avaliações pré-introdução de sua eficácia e potenciais riscos não-alvo, um dos grupos genéticos mais específicos para hospedeiros desta espécie (G1 G. brasiliensis) foi aprovado recentemente para introdução e liberação de campo nos Estados Unidos e na Itália. Outro grupo genético (G3 G. brasiliensis), que também foi comumente encontrado para atacar D. suzukii no leste da Ásia, pode ser considerado para introdução em um futuro próximo. Atualmente, há um enorme interesse em criar g. brasiliensis para pesquisa ou em produção em massa para lançamento de campo contra D. suzukii. Este protocolo e artigo de vídeo associados descrevem métodos eficazes de criação para este parasitoide, tanto em pequena escala para pesquisa quanto em grande escala para produção em massa e lançamento de campo. Esses métodos podem beneficiar mais pesquisas de longo prazo e o uso deste parasitoide asiático-nativo como um agente de controle biológico promissor para esta praga invasiva global.
Introduction
Nativa do leste da Ásia, a drosophila de asa manchada, Drosophila suzukii (Matsumura) (Diptera: Drosophilidae), estabeleceu-se amplamente nas Américas, Europa e partes da África 1,2. A mosca é extremamente polifago, sendo capaz de utilizar diversos frutos cultivados e selvagens com peles macias e finas em suas regiões nativas e invadidas 1,2,3. As estratégias de manejo atuais para esta praga dependem fortemente do uso frequente de inseticidas que visam moscas adultas em campos de cultivo quando frutas suscetíveis estão amadurecendo. Sprays repetidos são frequentemente usados, possivelmente devido ao derramamento consistente de populações de moscas de reservatórios de habitats não-agrícolas e falta de inimigos naturais eficazes residentes nas regiões invadidas 1,4. O controle biológico, especialmente por meio da autoperpetação de parasitoides especializados, pode ajudar a suprimir populações de moscas no nível paisagístico e desempenhar um papel crítico para o manejo sustentável em toda a área desta praga altamente móvel epolifagosa 4,5,6.
Na última década, pesquisadores concentraram esforços para descobrir parasitoides co-evoluídos de Drosophila suzukii nas faixas nativas da mosca no leste da Ásia 7,8,9, bem como parasitoides eficazes, mas recém-associados nas regiões invadidas da mosca nas Américas e europa 4,5,6. Nas regiões recém-invadidas da mosca, comumente ocorrendo parasitoides larvas drosophila, como Asobara c.f. tabida (Nees) (Hymenoptera: Braconidae), Leptopilina boulardi (Barbotin et al.), e L. heterotoma (Thompson) (Hymenoptera: Figitidae), são incapazes de desenvolver ou têm baixos níveis de parasitismo em D. suzukii devido à forte resistência imune da mosca10. Apenas alguns parasitoides pupais cosmopolitas e generalistas como Pachycrepoideus vindemiae (Rondani) (Hymenoptera: Pteromalidae) e Trichopria drosophilae (Perkins) (Hymenoptera: Diapriidae) na América do Norte e Europa, e Trichopria anastrephae Lima na América do Sul pode facilmente desenvolver a partir desta mosca4. Em contraste, explorações no leste da Ásia descobriram uma série de parasitoides larvais de D. suzukii 4,5,6. Entre eles, Asobara japonica Belokobylskij, Ganaspis brasiliensis Ihering, e Leptopilina japonica Novković & Kimura são os parasitoides larval dominantes 7,8,9,11. Em particular, as duas figífidas (L. japonica e G. brasiliensis) foram os principais parasitoides predominantemente encontrados em frutas frescas infestadas por D. suzukii e/ou outros drosophilids intimamente relacionados na vegetação natural 7,8,9. Esses três parasitoides larvais asiáticos foram importados para instalações de quarentena nos EUA e europa, e avaliados por sua eficiência relativa 12,13,14,15,16,17, adaptabilidade climática18, potenciais interesações competitivas interespecíficas 19, e, o mais importante, especificidade do hospedeiro 8,20,21 22.
As avaliações de quarentena mostraram que ganaspis brasiliensis era mais hospedeiro específico de Drosophila suzukii do que outros parasitoides larvais asiáticos testados, embora provavelmente consistisse em diferentes biotipos ou espécies enigmáticas com especificidade de hospedeirovariado 8,21,22,23,24. Nomano et al.22 agruparam indivíduos ganaspis de diferentes regiões geográficas em cinco grupos genéticos (nomeados como G1-G5) com base em análises moleculares do fragmento genético mitocondrial citocromo oxidase I. Os grupos G2 e G4 são relatados apenas a partir de algumas localidades tropicais do sul da Ásia, e o grupo G5 foi relatado da Ásia e de outras regiões (por exemplo, Argentina, Brasil, Havaí e México) de hospedeiros desconhecidos (Buffington, observação pessoal). Coleções de campo de frutas silvestres infestadas por D. suzukii na Coreia do Sul7, China8 e Japão 9,23,25 encontraram g1 sozinho ou uma mistura de espécimes representando os grupos G1 e G3. Os dois grupos parecem ser simpátricos e coexistem nas mesmas plantas hospedeiras habitadas por D. suzukii e outras moscas hospedeiras intimamente relacionadas. No entanto, algumas diferenças têm sido observadas entre os dois grupos, com o G1 aparentemente tendo um maior grau de especificidade hospedeiro ou hospedeiro-habitat para D. suzukii do que G3, embora ambos ataquem uma série de espécies intimamente relacionadas nos testes de quarentena21,22. Análises moleculares mais detalhadas podem ajudar a determinar o estado da espécie, especialmente para os grupos G1 e G3. Este estudo refere-se a eles como G1 G. brasiliensis e G3 G. brasiliensis. Alguns estudos iniciais também nomearam o G1 G. brasiliensis como G. cf. brasiliensis 14,21,22. O G1 G. brasiliensis foi recentemente aprovado para liberação de campo contra D. suzukii nos EUA e Itália (vários outros países europeus também estão considerando sua introdução), enquanto o G3 G. brasiliensis pode ser considerado para lançamento em campo em um futuro próximo. Pesquisas recentes também encontraram populações aventureiras tanto de L. japonica quanto do G1 G. brasiliensis na Colúmbia Britânica, Canadá26, e Estado de Washington, EUA (Beers et al., dados inéditos) e populações aventureiras L. japonica na província de Trento, Itália27.
Dado o interesse significativo no desenvolvimento de programas de controle biológico para a gestão de Drosophila suzukii e o substancial potencial de controle biológico de introduções aventureiras e deliberadas do Ganaspis brasiliensis, há a necessidade de desenvolver métodos eficientes de criação para este parasitoide larval para futuras pesquisas de longo prazo e/ou liberação de campo. Este protocolo e artigo de vídeo associados descrevem dois conjuntos de métodos de criação para este parasitoide: (1) criação de laboratório em pequena escala em frascos usando uma mistura de frutas hospedeiras (mirtilo) e dieta artificial para a cultura de D. suzukii. Os métodos foram desenvolvidos utilizando material G3 originalmente coletado de Kunming, China8. (2) Criação em massa para liberação de campo em gaiolas grandes usando frutas hospedeiras (mirtilo) para a cultura de D. suzukii. O grupo genético utilizado para a criação em larga escala foi o estoque do G1 originário de Tóquio, Japão 9,22. Outras escalas de métodos de criação, como o uso de frascos ou pequenos recipientes para ambos os grupos, também são brevemente discutidas.
Protocol
Representative Results
Discussion
Pesquisas de longo prazo e liberações de campo subsequentes de um agente de controle biológico dependem da disponibilidade de técnicas eficazes e econômicas de criação. Os métodos descritos neste estudo provaram ser protocolos eficientes tanto para a criação em pequena escala quanto para a criação em larga escala do Ganaspis brasiliensis. O protocolo de criação em pequena escala foi desenvolvido ao longo de vários anos para otimizar a quantidade de mão-de-obra e reduzir os equipamentos especializ…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Os autores agradecem a Lukas Seehausen e Marc Kenis (CABI, Suíça) por gentilmente fornecerem G1 G. brasiliensis. O financiamento na Itália foi fornecido por Provincia Autonoma di Trento, Trento, Itália, e nos EUA pelo National Institute of Food and Agriculture, prêmio USDA Specialty Crops Research Initiative (#2020-5118-32140), USDA Animal and Plant Health Inspection Service (Farm Bill, fundo 14-8130-0463) e fundos base USDA ARS CRIS (projeto 8010-22000-033-000D). O USDA é um provedor de igualdade de oportunidades e empregador e não endossa os produtos mencionados nesta publicação.
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).
