Розвивальна та репродуктивна біологія ектопаразитоїду, Elasmus steffani, у замінника, Ephestia kuehniella

І. Редольфі

1 Національний університет аграрії Ла Моліна, департамент біології, ап. Поштовий індекс 456, Ліма, Перу

М. Кампос

2 Estación Experimental del Zaidín (CSIC), Департамент охорони навколишнього середовища, професор Альбареда I, 18008- Гранада, Іспанія

Анотація

Elasmus steffani (Viggiani) (Hymenoptera: Elasmidae) - це стаціонарний ідіобіонтний ектопаразитоїд Prays oleae (Bernard) (Lepidoptera: Plutellidae), шкідник оливкових культур. У замінника-господаря Ephestia kuehniella (Zeller) (Lepidoptera: Pyralidae) тривалість стадій розвитку становила приблизно 11–15 днів. Преопозиція становила 8,9 ± 5,0 діб, а яйцекладка тривала 30,4 ± 10,5 діб, з відтворювальною здатністю 185,5 ± 62,3 яєць на самку, у середньому 5,4 ± 0,9 яєць на день. Ритм яйцекладки досяг свого максимуму, коли паразитоїду було 35 днів. Нестача їжі негативно впливала на виживання дорослих, тоді як ті, хто харчувався медово-водною сумішшю, жили значно довше, ніж ті, хто також мав доступ до господаря як їжі. Самка паразитоїда харчується 15% паралізованих личинок. У незайманої жінки E. steffani виявляється арренотокічний партеногенез.

Вступ

Недоліки застосування пестицидів у оливкових садах спонукають боротьбу з шкідниками орієнтуватись на комплексне управління (Viggiani 1989; Katsoyannos 1992; Civantos and Sánchez 1993; Longo 1995; Hilal and Ouguas 2005), де біологічний контроль відіграє важливу роль (Jiménez 1984; Jervis та ін. 1992; Delrio 2007; Hegazi та ін. 2007), враховуючи, що ця сільськогосподарська екосистема багата допоміжною фауною комах (Arambourg 1986; De Andrés 1991; Blibech et al. 2005). Однак розвиток біологічного контролю вимагає глибокого знання ентомофагових комах, які можуть бути використані як засоби боротьби. Родом-кандидатом є Elasmus, види якого паразитують на різних комах-фітофагах, які є основними шкідниками оливки, такими як Zeuzera pyrina, Euphyllura olivina, і особливо на останніх стадіях личинок Prays oleae, яка є головним шкідником оливи протягом більшості з оливкових зон Середземноморського басейну (Campos 1976; Арамбург 1986; Civantos 1999).

Вид Elasmus steffani (Viggiani) (Hymenoptera: Elasmidae), є стадним ідіобіонтовим ектопаразитом, а самки яйцекладки в коконі містять останню стадію личинки хазяїна. Раніше вивчались різні аспекти його біології (Campos 1981). У деяких зонах він вважається найважливішим регулятором покоління філофагів і другим за значимістю в поколінні антофагів P. oleae, в деякі роки досягаючи високих показників паразитизму (Campos and Ramos 1981; Katsoyannos 1992; Bento et al . 1998). Ці Elasmidae, зазвичай асоційовані з оливою (Oleae europaea) (Graham 1995; Torres 2007), також були зареєстровані в комплексі найпоширеніших паразитоїдів Lobesia botrana на винограді в Італії (Marchesini and Monta 1994).

Враховуючи легкість вирощування E. steffani на заміщаючому хазяїні (Redolfi and Campos 1998) і той факт, що інші види Елазмуса використовуються для біологічного контролю (Ubandi et al. 1988; Bastian and Hart 1989; Kovalenkov et al. 1991), метою даної роботи було детально вивчити біологію цього паразитоїду, вирощеного на Ephestia kuehniella (Zeller) (Lepidoptera: Pyralidae), та визначити шляхи посилення його виробництва.

Це дослідження призведе до вдосконалення базових знань щодо цього виду та надасть практичну інформацію для досліджень, що стосуються використання E. steffani у програмах комплексного управління оливковими садами як при індуктивних, так і при щеплюючих викидах проти P. oleae.

Матеріали і методи

Популяції E. steffani та замінника хазяїна E. kuehniella були отримані з піднятих в лабораторії зразків. E. kuehniella вирощували згідно з методом, описаним Celli et al. (1991), заснований на штучному харчуванні комах, що складається з зародків пшениці та пивних дріжджів (2: 1), в лабораторних умовах (20 ± 2 ° C, 60 ± 10% RH та 14:10 L: D). Личинок останньої стадії відбирали і обгортали дрібним білим папером, а потім піддавали впливу дорослих E. steffani. Для того, щоб зберегти чисельність популяції дорослих E. steffani, 100 паразитоїдних пар (10-денного віку) та 300 личинок E. kuehniella помістили в дерев’яні ящики (40 × 39 × 37 см) із скляною кришкою. Личинок оновлювали кожні 24 або 48 годин, а дорослих особин годували сумішшю меду і води (2: 1) (Redolfi and Campos 1998). Це вирощування проводили в лабораторних умовах (26 ± 2 ° C, 60 ± 10% RH та 14:10 L: D).

Всі випробування в цьому дослідженні проводились при 26 ° C, 60% вологості та фотоперіоді 14:10 L: D. Усі личинки хазяїна під час випробувань попередньо обгортали дрібним білим папером для імітації кокона (Redolfi and Campos 1998).

Тривалість стадій розвитку E. steffani

Використовували три скляні 2-літрові колби, які розміщували горизонтально із круглим фільтрувальним папером, що закривав дно, і закривали капроновою сіткою. У кожну колбу поміщали по 100 пар E. steffani (чоловічої та жіночої статі), і їх годували сумішшю меду та води (2: 1) (Redolfi and Campos 1998).

Через 10 днів 300 E. kuehniella в останній стадії личинки піддавалися впливу паразитоїду протягом 24 годин. Паралізованих личинок хазяїна з паразитоїдними яйцями поміщали окремо в пластикові чашки Петрі діаметром 8,5 см і досліджували під мікроскопом кожні 8 год. Після окукливания лялечки-паразитоїди окремо виділяли у 30-мл скляні пробірки з бавовняними пробками і зберігали до появи дорослих. Відразу після появи дорослих особин розділяли на пари чоловіків і жінок і поміщали в пробірки по 30 мл, де їх годували сумішшю меду і води (2: 1).

Попереднє відкладання, відкладення та відтворювальна здатність E. steffani

Десять пар (жіночої та чоловічої статі) нещодавно з’явилися E. steffani поміщали поодинці в чашки Петрі діаметром 8,5 см і годували медово-водною сумішшю (2: 1). Їх щодня піддавали дії п’яти господарів на останній стадії личинки до загибелі самок паразитоїдів. Були зареєстровані дні до відкладення яєць, кількість відкладених яєць на добу та на одну личинку, а також кількість личинок, паразитованих на добу на самку, та визначено засоби. Паразитованих личинок ізолювали в чашках Петрі.

Спаровування та поведінка паразитизму у E. steffani

Під час останніх двох випробувань цього дослідження спостерігали парування та поведінку паразитизму, а також фіксували різні позиції паразитування та спаровування яєць, а також час поведінкових подій.

Партеногенез у E. steffani

Загалом 10 нещодавно з’явилися незайманих самок E. steffani поміщали в 2-літрову скляну колбу і щодня піддавали впливу трьох личинок-господарів. Паразитованих личинок ізолювали в чашках Петрі до появи дорослих особин. Кількість досліджуваних личинок була достатньо великою, щоб проаналізувати тип паразитоїдного партеногенезу.

Довголіття та годування дорослих E. steffani

Кожній з 30 пар дорослих E. steffani, що з’явилися протягом 24 год, було призначено одне з трьох таких джерел їжі: відсутність їжі, медово-водяна суміш (2: 1) та медово-водна суміш (2: 1) плюс личинки хазяїна (3/д). Кожну пару дорослих поміщали в скляну трубку, зупинену ватою.

Статистичний аналіз

Різницю в тривалості стадій розвитку між самцями та самками та тривалість життя дорослих (самців та самок) в різних умовах годівлі перевіряли на значущість за допомогою тесту Крускала-Уолліса (р 0,01) щодо часу, необхідного E. самці і самки Стеффані, щоб завершити свій розвиток від яйцеклітини до дорослої особини. Тривалість в умовах дослідження становила приблизно 11–15 днів, причому окупування займало половину цього періоду часу (Таблиця 1).

Таблиця 1.

Тривалість стадій розвитку Elasmus steffani при 26 ° C.

Попереднє відкладання, відкладення та відтворювальна здатність E. steffani

Середній період до яйцекладки становив 8,9 ± 5,0 днів, а середній період яйцекладки - 30,4 ± 10,5 днів. Середня відтворювальна здатність становила 185,5 ± 62,3 яєць на самку, в середньому 5,4 ± 0,9 яєць на день. Кількість яєць на личинку господаря становила 4,4 ± 0,4, а кількість паразитованих господарів на добу в середньому становила 1,3 ± 0,1 (табл. 2). Ритм яйцекладки, який спостерігався (n = 10 самок), досяг найвищого рівня у віці 35 днів, з максимальним яйценосністю у віці від 15 до 40 днів (Рисунок 1).

Ритм яйцекладки Elasmus steffani, що паразитує на Ephestia kuehniella. Фігури високої якості доступні в Інтернеті.

Таблиця 2.

Попередня яйцекладка, періоди яйцекладки та середня частота яйцекладки Elasmus steffani на Ephestia kuehniella.

Спаровування та поведінка паразитизму у E. steffani

Спаровування відбулося як у випадку з самками, так і з чоловіками відразу після появи сходів. Самець встановив спинну сторону самки і здійснював вібраційні рухи своїми антенами, торкаючись антен самки і залишаючись у цьому положенні в середньому 17,4 ± 2,3 хв. Копуляція тривала від 2 до 5 с. У розплідних колбах, що містять 100 пар E. steffani, які вже спарилися, чоловіків неодноразово бачили поверх самок.

Що стосується паразитичної поведінки, виявляючи личинку хазяїна, паразитоїд відразу ж вставляв свого яйцеклада в хазяїна на 10-20 хв, повторюючи це 4 або 5 разів в зонах біля голови та за четвертою парою ніг. Під час інтервалів вставки паразитоїд, використовуючи ніжки та антени, щоб відчути личинки, залишався нерухомим на хазяїні протягом різних періодів часу. Процес тривав між 2,15 і 2,34 год. Коли хазяїн був знерухомлений, паразитоїди яйцекладних яєць поблизу личинок, переважно біля кінців, але рідко на кутикулі самих личинок.

Всі значення відповідають 10 парам (жіночій і чоловічій) нещодавно з’явився E. steffani, поміщених окремо в чашки Петрі.

Партеногенез у E. steffani

Нащадки незайманих самок були чоловіками, що вказує на те, що E. steffani здатний до арренотозного партеногенезу, що є типом arrenotokia, як згадував Клаузен (1940) для інших видів Elasmidae.

Довголіття та годування дорослих E. steffani

Таблиця 3.

Довговічність дорослих Elasmus steffani забезпечується трьома різними джерелами їжі і відсутністю їжі.

Щоденний ритм годування сприймався у світлі години, головним чином 8:00 та 18:00 год., З піковою активністю між 9:00 та 11:00 год. Як правило, самки витрачали більше часу на годування (16,3 ± 4,6 хв, n = 10), ніж самці (7,4 ± 1,8 хв, n = 10).

Самка господаря E. steffani харчується E. kuehniella. Для цього паразитоїд паралізував личинку хазяїна, а потім протягом 20 хв відсмоктував гемолімфу безпосередньо з місць, куди був введений яйцеклад. Після годування зона живилася світло-зеленим кольором, а пізніше чорним. Як правило, паразитоїд не відкладав яєць у господаря, який раніше харчувався. У рідкісних випадках паразитоїд чоловічої статі також харчувався паралізованим господарем у місцях, де самка вводила яйцеклад, але лише на короткий час (5 хв). Самка паразитоїда використовувала лише 15% паралізованих личинок для харчування.

Обговорення

Відсутність суттєвих відмінностей між самцями та самками щодо тривалості розвитку було зафіксовано також у випадку з Elasmus zehntneri (Tanwar 1990). Це могло бути пов’язано з тим, що паразитоїд є старий, і тому самцю, як правило, не потрібен додатковий час для пошуку самки.

Щодо тривалості стадії личинки та лялечки E. steffani (табл. 1), Campos (1981) повідомив про більш високі значення (8,7 ± 0,3 та 11,7 ± 0,4 для стадії личинки та лялечки), але це слід враховувати враховують, що хазяїном була P. oleae і що зразки тримали на вулиці з добовими коливаннями температури між 13 і 27 ° C. Ці коливання можуть продовжити тривалість цих стадій розвитку, як згадувалося для E. zehntneri, вирощеного на Tryporyza nivella intacta Sn. (Scirpophaga nivella) (Ubandi et al. 1988; Tanwar 1990).

Тривалість розвитку яйцеклітини до дорослого підсилює спостереження Клаузена (1940) щодо періоду розвитку Elasmidae, який вимагає від 10 до 16 днів у Elasmus nephantidis і в середньому 14,5 днів для Elasmus hispidarum при середній температурі 29 ° C.

Період попереднього яйцекладення E. steffani тривалий і дуже різноманітний, що також згадувалося для E. zehntneri, який у середньому становить 4,0 ± 1,8 днів (діапазон: 2–10) (Tanwar 1990).

Це може бути тому, що види Elasmus, як самки багатьох синовігенних паразитоїдів, не тільки паразитують на хазяїнах, а й харчуються ними, щоб забезпечити поживні речовини для подальшого виробництва ооцитів (Rosenheim and Rosen 1992; Jervis and Kidd 1986). Рішення про те, чи слід приймати корм для яєць або яйцеклітину, буде залежати від кількості зрілих яєць, які несе паразитоїд, і саме тому статус яєчників може визначати тривалість будь-якого періоду попереднього відкладання після еклозії (Jervis et al. 2005).

Середня кількість яєць, відкладених на самку, для E. steffani була більшою, ніж у інших видів роду Elasmus. Тобто для E. nephantidis було зафіксовано діапазон від 14 до 57 яєць (Ramanchandra-Rao and Cherian 1927), 69,37 та 53 яєць для E. zehntneri (Cherian and Israel 1937; Tanwar 1990) та 21–68 (42,70) яйця через 9 - 12 днів для E. brevicornis (Peter and David 1990). У цих випадках повинна мати вплив менша тривалість паразитоїдів у дорослому стані. У E. steffani кількість яєць, відкладених на самку, на добу становила 4,4 ± 0,4, коли у самки було 4 або 5 личинок хазяїна. З іншого боку, у випадку з E. zehntneri середня кількість яйцекладних яєць на личинку становила 49,3 (Tanwar 1990). Оскільки господар представляє обмежену кількість ресурсів для стаціонарних паразитоїдів, розмір кладки є змінною особливістю виду, оскільки на нього впливають різні фактори, такі як наявність та розмір хазяїна (Fellowes et al. 2007). Попередні дослідження, проведені на E. steffani, показали, що коли кількість доступних господарів на самку зменшувалась щодня, розмір кладки збільшувався, і одночасно збільшувався суперпаразитизм (Redolfi and Campos 1998). На відміну від цього, коли розмір хоста був меншим, розмір зчеплення становив 2 ± 0,08 (Campos 1981).

Щоденний ритм яйцекладки виявився рівномірним при його підйомі та падінні, лише з одним максимальним піком у віці 35 днів (рис. 1), без виражених коливань, у порівнянні з іншими видами ектопаразитоїдів (Redolfi et al. 1987).

Результати показують, що в програмах біологічного контролю, залежно від продовольчих ресурсів в сільськогосподарській екосистемі, самок слід звільняти у віці від 5 до 20 днів.

Шлюбна поведінка була подібною до описаної Де Бахом (1985) для цього самого виду та Пітером та Девідом (1990) для Elasmus brevicornis. Єдиною помітною відмінністю щодо останнього виду є те, що самець E. steffani довший час залишається на верхівці самки, а самка рухається, транспортуючи самця в ході. У розплідних колбах, що містять 100 пар E. steffani, які вже спарилися, чоловіків неодноразово бачили поверх самок, поведінки якої ніколи не спостерігалося серед ізольованих пар. Цілком можливо, що це було наслідком наявності великої кількості зразків в обмеженому фізичному просторі. Дослідження шлюбної поведінки можуть допомогти виявити ознаки, що роблять даний вид ефективним агентом біологічного контролю (Luck 1990).

На довголіття, як і на плодовитість, впливає цілий ряд фізичних та біотичних факторів, таких як температура, щільність господаря та джерело їжі (Jervis et al. 2005). Великий вплив, який доступність їжі надає на довголіття дорослої людини E. steffani, вказує на необхідність джерела вуглеводів для виживання (табл. 3).

Вживання цукру може збільшити тривалість життя та життєздатність багатьох видів паразитичних ос. Отже, для цих комах доступність джерел цукру в полі є важливою для їх репродуктивного успіху (Siekmann et al. 2001). У випадку з недогодованими дорослими, результати не збігаються з результатами, згаданими Campos (1981), який встановив більшу тривалість життя для чоловіків та жінок, які утримуються без їжі, зі значними відмінностями між ними. Можливо, щоденні коливання температур, використані цим автором, спричиняли більшу тривалість, враховуючи, що при постійно високій температурі паразитоїд швидше витрачав би свої запаси енергії. Запаси енергії, а отже, і тривалість життя можуть скорочуватися з різною швидкістю, залежно від таких факторів, як температура та рухова активність (Siekmann et al. 2001).

Функція годування господаря може полягати або в отриманні енергії, або білка та інших поживних речовин, необхідних для виробництва яєць (Houston et al. 1992). З’єднання гемолімфи хазяїна покращує довголіття деяких видів ос, що годують господарів, але не у інших (Jervis et al. 2005), а у випадку з E. steffani тривалість життя значно зменшується, коли личинки хазяїна постачаються на додаток до медової води суміші (табл. 3). Чому деякі види отримують чітку вигоду від довголіття завдяки рідинам, що годують господарів, тоді як інші ні, не зрозуміло, але, можливо, це пов’язано з міжвидовими відмінностями в природі споживаних поживних речовин та кількістю цукрів, що містяться у вживаних рідинах, зокрема (Giron et al. 2002; Rivero and West 2005). Крім того, дія живлення на паралізовану раніше личинку хазяїна могла пояснити наявність у полі паралізованих личинок P. oleae без яєць, а також подібні спостереження Петра та Девіда (1990) над личинками Diaphania indica, паралізованими E. brevicornis. Таким чином, за погодженням з ван Альфеном та Джервісом (1996), E. steffani, здається, має неруйнівну поведінку під час годування щодо хазяїна, що характерно для стадових паразитоїдів, у яких самка яйцеклітин має менше яєць (n = 1–2 ) або не відкладає яєць у личинках, які були паралізовані та використані в їжу.

Більша тривалість життя самок E. steffani порівняно з самцями за умов наявності їжі спостерігалася також у E. zehntneri (Tanwar 1990) та E. brevicornis (Peter and David 1990), а також у інших видів паразитоїдів, що є розумним з огляду на сполучну функцію самця.