Вуглеводна дієта та репродуктивні показники паразитоїда плодової мухи, Diachasmimorpha tryoni

Ешлі Луїза Замек

1 Кооперативний дослідницький центр національної біозахисту рослин, Канберрський університет, Брюс ACT 2601, Австралія

3 Факультет сільського господарства та навколишнього середовища, Сіднейський університет, Австралійський технологічний парк, Евелі, штат Південна Кароліна 2015, Австралія

5 Поточна адреса: Школа екологічних та сільських наук, Університет Нової Англії, Армідейл, NSW 2351, Австралія

Олівія Луїза Рейнольдс

2 Центр сільськогосподарських інновацій Е.Г., Департамент первинних галузей промисловості Нового Південного університету та Університет Чарльза Стерта, Сільськогосподарський інститут Елізабет Макартур, приватна сумка 4008, Нареллан, штат Нью-Йорк 2567, Австралія

Сара Менсфілд

Джессіка Луїза Мікалеф

Джефф Майкл Гурр

4 Центр сільськогосподарських інновацій EH Graham, Департамент первинних галузей промисловості штату Нью-Йорк та Університет Чарльза Стерта, поштова скринька 883, Orange, NSW 2800, Австралія

Анотація

Вступ

Плодова муха Квінсленда, Bactrocera tryoni (Froggatt) (Diptera: Tephritidae), є головним шкідником плодових мух східної Австралії, література про її вплив та боротьбу з нею налічує більше 115 років (Clarke et al. 2011). Зменшення доступності допустимих інсектицидів призвело до необхідності вивчення додаткових тактик, що включають біологічний контроль в інтегровану систему боротьби зі шкідниками B. tryoni. Паразитоїд Diachasmimorpha tryoni (Cameron) (Hymenoptera: Braconidae) є ендеміком Австралії і був успішно занесений на Гаваї в 1913 році (Duan and Messing 1999). Пізніше D. tryoni був успішно використаний на Мауї, Гаваї, для збільшення випуску (Wong et al. 1991), а згодом - для одночасної програми випуску паразитоїдів та стерильних мух (Wong et al. 1992) для придушення дикої популяції середземноморських плодів муха, Ceratitis capitata (Wiedemann). Він також ефективно використовується вздовж мексикансько-гватемальського кордону (Sivinski et al. 2000) для боротьби з C. capitata.

Відсутність відповідних джерел цукру для дорослих паразитоїдних ос визнається важливою причиною невдач у програмах біологічного контролю (McDougall and Mills 1997; Bautista et al. 2001). Відомо, що споживання цукру (вуглеводів) збільшує тривалість життя і плодючість багатьох паразитоїдних видів (Siekmann et al. 2001), саме тому багато установ для масового вирощування вирощують дорослих на меду або медових розчинах (Cancino and Montoya 2006). Багато паразитоїдів, включаючи D. tryoni, потребують вуглеводів як джерела енергії (Jervis et al. 1993; Wäckers 2001), які забезпечуються споживанням продуктів, багатих цукром (Wyckhuys et al. 2008). Вуглеводні джерела їжі, що надходять до паразитоїдів, важливі для збільшення тривалості життя дорослих, що безпосередньо впливає на ефективність цих паразитоїдів у програмах біологічного контролю (Jacob and Evans 2000).

Вплив різних джерел їжі на тривалість життя та плодючість для D. tryoni не вивчався; однак, як відомо, мед збільшує тривалість життя інших браконідів, включаючи Fopius arisanus (Sonan) (Wu et al. 2008), D. longicaudata (Ashmead) (Sivinski et al. 2006) та D. kraussii (Fullaway) (Duan 2000 ). Однак важливо отримати специфічну для видів інформацію, особливо щодо джерел їжі, для підтримки систем масового вирощування та оптимізації результатів біологічного контролю. Іншим потенційно важливим фактором, який не досліджували D. tryoni, є вплив яйцекладки на тривалість життя самок. Дослідження показують, що акт розмноження має великі витрати (Wu et al. 2008), що може скоротити тривалість життя самки D. tryoni.

Подібним чином, знання репродуктивної біології та екології паразитоїдів є надзвичайно важливими при розробці програм біологічного контролю, заснованих на збільшувальних викидах (Eliopoulos et al. 2003). D. tryoni є синовігенним видом (Ramadan et al. 2002), тому для досягнення потенціалу продукування гамет необхідні поживні речовини (Cicero et al. 2011). Для того, щоб самки дозріли додаткові яйця, можуть знадобитися конкретні вимоги до їжі, партнерів та відповідних господарів (Wang and Messing 2003). Подальше дозрівання яєць не відбувається миттєво у синовігенних видів, і яйця неможливо продукувати та відкласти відразу після знаходження господаря (Ellers et al. 2000). Як правило, серед паразитоїдних ос є невелика різниця у кількості потомства, що виробляється між спареними і незайманими самками (King 2002; Riddick 2005), але браконідні паразитоїди, включаючи Diachasmimorpha spp., Вступають у складну поведінку залицянь, яка може бути порушена в умовах масового вирощування ( Джойс та ін., 2010). Знання впливу стану парування на завантаження яєць може бути корисним для оцінки виробничого потенціалу D. tryoni в системах масового вирощування.

Хоча це не задокументовано для D. tryoni, серед паразитоїдів є загальною знахідкою, що великі самки живуть довше, мають більше яєць, відразу доступних для відкладання, і дають більше нащадків, ніж їх менші колеги (Cloutier et al. 2000; Doyon et al. 2005) . Дослідження забезпечують міцну підтримку того, що придатність самок зростає із збільшенням розміру паразитоїдних ос загалом (Lauziere et al. 2000). Більший розмір забезпечує декілька фізіологічних та поведінкових переваг, таких як збільшення тривалості життя, плодючості та виробництва потомства (Sagarra et al. 2001).

Були проведені дослідження, щоб зрозуміти вплив шлюбного статусу та розміру на потенційну плодючість самки D. tryoni в лабораторних умовах, а також вплив 3 джерел вуглеводів (меду, білого цукру та золотого сиропу (56% інвертного сиропу (глюкоза та фруктоза), 44% сахарози) при концентрації води 100 мл/л) разом із тривалістю життя яйценоскості та репродуктивним потенціалом. Експерименти стосувались (1) того, чи незаймані чи спаровані самки давали більше потомства та/або дозрівали більше яєць, (2) вплив яйцекладки на тривалість життя самок, (3) джерело вуглеводів, що найкраще сприяло тривалості життя і плодючості жінок, та ( 4) чи позитивно впливає розмір самки на навантаження та тривалість життя яєць. Інформація, отримана в результаті цих експериментів, допоможе у розробці протоколів масового вирощування D. tryoni в Австралії проти плодової мухи Квінсленда, матиме пряме відношення до її використання в закордонних програмах проти інших цілей та матиме відношення до вирощування інших гіменоптеральних агентів.

Матеріали і методи

Культури комах

Культури D. tryoni та B. tryoni були створені з уражених персиків, зібраних в Інституті садівництва Госфорда, Госфорд, Новий Південний Уельс (Австралія, в січні 2011 р.). Паразитоїдні та плодові культури мух утримувались у кімнаті для зростання (22 ± 2 ° C, 65 ± 15% RH, 16: 8 L: D) у Сільськогосподарському інституті Елізабет Макартур (EMAI), Менангл, штат Південна Кароліна. Паразитоїдів вирощували на потомстві полів, зібраних личинками B. tryoni, та, при необхідності, доповнювали личинками B. tryoni з підприємства з виробництва плодових мух при EMAI. Дорослих паразитоїдів годували стандартною дієтою з чистого меду (нанесеного на 50 мл склянку за допомогою пензлика) та води (із зубного гніта, змоченого у воді), якщо це не застосовувалося в експериментах, які передбачали інші методи лікування. Усі личинки B. tryoni були вирощені на стандартній регідратаційній морквяній дієті (Christenson et al. 1956; Snowball et al. 1961), виготовленій на місці. Дорослих мух годували кубиками білого цукру, гідролізатом дріжджів (MP Biomedicals, www.mpbio.com) та водою.

Статус спарювання, плодючість та розмір

У лабораторних умовах культури оцінювали два способи лікування: 1) клітки з 5 самками D. tryoni та 5 самців D. tryoni (спарені) та 2) клітини з 5 самками D. tryoni (незаймані). Самки були призначені в пластикові клітини розміром 175 × 120 × 60 мм (модель C500, WF Plastic, www.bwfplastic.com/au) після еклозії та в парі з самцями у віці від 1 до 10 днів. Усі клітини забезпечувались стандартним харчуванням з медом і водою і були покриті синтетичною марлевою сіткою, закріпленою 2 гумками. Групи паразитоїдів (а не особин) утримувались у клітках таким чином, що умови спаровування та яйцекладки дуже нагадували умови, що спостерігалися під час масового вирощування. Було 10 клітин для спареного лікування (загалом n = 50 самок) та 7 клітин для лікування незайманих (загалом n = 35 самок); в цьому експерименті використовували паразитоїди 3 поколінь (F5–7) D. tryoni.

Через 10 днів, коли самцям і самкам дозволялося спаровуватися і годуватися, самців вилучали з спарених клітин. Потім у кожній клітці, включаючи неосвоєні жіночі клітини, 1 раз подарували яйцекладку, яка включала чашку Петрі, що містить 28 г морквяного середовища та приблизно 100 личинок B. tryoni третього віку в якості господарів (а також мед і воду) протягом 24 годин. По закінченню цього часу кожну чашку Петрі виймали і поміщали на шар зволоженого вермикуліту (вермікуліт 4: 1 до води) протягом 10 днів, що дало достатньо часу, щоб усі присутні личинки хазяїна зарились у вермікуліт і окуклились, а потім просіяли. . Було зафіксовано кількість вилучених паразитоїдів за одну обробку.

Щоб визначити кількість нащадків на самку (вихід потомства), загальну кількість потомства, вилученого з кожної яйцекладки, розділили на кількість самок, які були ще живі на дату експозиції. Після того, як батьківські самки обох процедур були піддані впливу личинок господаря, їх вбивали (заморожували) і зберігали в морозильній камері до -4 ° C, щоб забезпечити подальші вимірювання задньої гомілки та кількість навантажень зрілих яєць (описано нижче).

Джерела вуглеводів, яйцекладки та тривалість життя самок

Виживання самок реєстрували щодня до смерті. Самки зберігали в морозильній камері до -4 ° C, доки не проводили вимірювання задньої гомілки.

Вимірювання навантаження на задню гомілку та яйцеклітини

Для визначення розміру самки паразитоїду D. tryoni задні ноги були витягнуті для оголення великогомілкової кістки для вимірювання за допомогою мікроскопської окулярної гратикули. Далі самки аналізували навантаження на яйцеклітини за тих самих параметрів мікроскопа, видаляючи живіт від решти тіла пінцетом. Маленькі отвори вдавлювали в живіт за допомогою ентомологічного штифта (діаметр 0,53 мм). Одну краплю води поміщали на живіт, щоб забезпечити суспензію, а потім використовували накладку для покриття черева, щоб звільнити яйця. Яйця підраховували, як зазначено вище, за допомогою мікроскопа та реєстрували цифри.

Статистичний аналіз

Окремі односторонні ANOVA використовувались для аналізу впливу стану спарювання на врожайність потомства та навантаження яєць та вплив яйцекладки на тривалість життя. Лінійна регресія була використана для вивчення зв'язку між навантаженням яйцеклітини та розміром самки (довжина задньої гомілки). Аналіз виживання (нелінійна регресія, відповідність Вейбулла) був використаний для опису форми співвідношення смертності та часу у жінок при різних обробках вуглеводами. Всі аналізи проводились із використанням GenStat версії 13 (Payne et al. 2010), крім аналізу виживання, який використовував JMP (SAS 1995).