I. Redolfi

1 Universidad Nacional Agraria La Molina, Departamento de Biología, Ap. Postal 456, Lima, Peru

M. Campos

2 Stația Experimentală Zaidín (CSIC), Departamentul de Protecția Mediului, Profesorul Albareda I, 18008- Granada, Spania

Abstract

Elasmus steffani (Viggiani) (Hymenoptera: Elasmidae) este un ectoparasitoid gregar idiobiont al Prays oleae (Bernard) (Lepidoptera: Plutellidae), un dăunător al culturilor de măsline. La gazda substitutivă Ephestia kuehniella (Zeller) (Lepidoptera: Pyralidae), durata etapelor de dezvoltare a fost de aproximativ 11-15 zile. Preovipoziția a fost de 8,9 ± 5,0 zile, iar ovipoziția a durat 30,4 ± 10,5 zile, cu o capacitate de reproducere de 185,5 ± 62,3 ouă pe femelă, pentru o medie de 5,4 ± 0,9 ouă pe zi. Ritmul de ovipoziție a atins maximul când parazitoidul avea 35 de zile. Lipsa hranei a afectat negativ supraviețuirea adulților, în timp ce cei hrăniți cu un amestec de miere-apă au trăit mult mai mult decât cei care au avut acces la o gazdă ca hrană. Femela parasitoidă s-a hrănit cu 15% din larvele paralizate. Femeia virgină E. steffani prezintă partenogeneză arhenotokică.

Introducere

Dezavantajele aplicării pesticidelor în livezile de măslini încurajează combaterea dăunătorilor să fie orientată spre gestionarea integrată (Viggiani 1989; Katsoyannos 1992; Civantos și Sánchez 1993; Longo 1995; Hilal și Ouguas 2005), unde controlul biologic joacă un rol important (Jiménez 1984; Jervis și colab. 1992; Delrio 2007; Hegazi și colab. 2007), având în vedere că acest ecosistem agricol este bogat în fauna auxiliară de insecte (Arambourg 1986; De Andrés 1991; Blibech și colab. 2005). Cu toate acestea, dezvoltarea controlului biologic necesită o cunoaștere aprofundată a insectelor entomofage care ar putea fi utilizate ca agenți de control. Un gen candidat este Elasmus, o specie din care parazitează diferite insecte fitofage care constituie dăunători majori ai măslinului, precum Zeuzera pyrina, Euphyllura olivina și în special ultimele etape ale larvelor Prays oleae, care este un dăunător major al măslinului majoritatea zonelor de măslini din bazinul mediteranean (Campos 1976; Arambourg 1986; Civantos 1999).

Specia Elasmus steffani (Viggiani) (Hymenoptera: Elasmidae), este un ectoparazit idiobiont gregar, iar femelele se depun în cocon conținând ultima etapă larvară gazdă. Diferite aspecte ale biologiei sale au fost studiate anterior (Campos 1981). În unele zone, este clasat ca fiind cel mai important regulator al generației filofage și al doilea cel mai important în generația antofagă de P. oleae, în câțiva ani atingând rate ridicate de parazitare (Campos și Ramos 1981; Katsoyannos 1992; Bento și colab. 1998). Acest Elasmidae, de obicei asociat cu măslinul (Oleae europaea) (Graham 1995; Torres 2007), a fost, de asemenea, înregistrat în complexul celor mai abundenți parazitoizi de Lobesia botrana pe struguri din Italia (Marchesini și Monta 1994).

Având în vedere ușurința de a crește E. steffani pe o gazdă substitută (Redolfi și Campos 1998) și faptul că alte specii de Elasmus sunt utilizate pentru controlul biologic (Ubandi și colab. 1988; Bastian și Hart 1989; Kovalenkov și colab. 1991), scopul acestei lucrări a fost de a studia, în detaliu, biologia acestui parazitoid crescut pe Ephestia kuehniella (Zeller) (Lepidoptera: Pyralidae) și de a identifica modalități prin care să-și sporească producția.

Acest studiu va conduce la îmbunătățirea cunoștințelor de bază despre această specie și va oferi informații practice pentru studii privind utilizarea E. steffani în programele de gestionare integrată a livezilor de măslini, fie în versiuni inundative, fie inoculative împotriva P. oleae.

Materiale și metode

Populațiile de E. steffani și gazda substitutivă E. kuehniella au fost obținute de la exemplare crescute în laborator. E. kuehniella a fost crescută în conformitate cu o metodă descrisă de Celli și colab. (1991), pe baza unei diete artificiale cu insecte formată din germeni de grâu și drojdie de bere (2: 1), în condiții de laborator (20 ± 2 ° C, 60 ± 10% RH și 14:10 L: D). Larvele din ultima etapă au fost alese și învelite în hârtie albă fină, iar ulterior au fost expuse adulților E. steffani. Pentru a menține dimensiunea populației adulților E. steffani, 100 de cupluri parazitoide (cu vârsta de 10 zile) și 300 de larve de E. kuehniella au fost plasate în cutii de lemn (40 × 39 × 37 cm) cu un capac de sticlă. Larvele au fost reînnoite la fiecare 24 sau 48 de ore, iar adulții s-au hrănit cu un amestec de miere și apă (2: 1) (Redolfi și Campos 1998). Această creștere a fost făcută în condiții de laborator (26 ± 2 ° C, 60 ± 10% RH și 14:10 L: D).

Toate studiile acestui studiu au fost efectuate la 26 ° C, 60% RH și fotoperioada de 14:10 L: D. Toate larvele gazdă din studii au fost învelite anterior în hârtie albă fină pentru a simula un cocon (Redolfi și Campos 1998).

Durata etapelor de dezvoltare a E. steffani

Au fost folosite trei baloane de sticlă de 2 litri și așezate orizontal cu o hârtie de filtru rotundă care acoperă fundul și închisă cu o plasă de nailon. În fiecare balon, au fost plasate 100 de cupluri E. steffani (bărbați și femei) și au fost hrăniți cu un amestec de miere și apă (2: 1) (Redolfi și Campos 1998).

După 10 zile, 300 E. kuehniella în ultima etapă larvară au fost expuse la parazitoid timp de 24 de ore. Larvele gazdă paralizate cu ouă parazitoide au fost plasate individual în cutii Petri din plastic cu diametrul de 8,5 cm și examinate la microscop la fiecare 8 ore. La pupare, pupele parazitoide au fost izolate individual în tuburi de sticlă de 30 ml având dopuri de bumbac și au fost păstrate până la apariția adultului. Imediat după apariție, adulții au fost separați pe perechi bărbat-femeie și așezați în tuburi de 30 ml, unde au fost hrăniți cu un amestec de miere și apă (2: 1).

Pre-ovipoziția, ovipoziția și capacitatea de reproducere a E. steffani

Zece perechi (femele și bărbați) de E. steffani recent apărute au fost plasate individual în cutii Petri cu diametrul de 8,5 cm și au fost hrănite cu un amestec de miere-apă (2: 1). Au fost expuși zilnic la cinci gazde în ultima etapă larvară până la moartea parazitoidelor femele. Au fost înregistrate zilele până la ovipoziție, numărul de ouă ovipozitate pe zi și pe larvă și numărul de larve parazitate pe zi pe femelă și s-au determinat mediile. Larvele parazitate au fost izolate în cutii Petri.

Comportamentul de împerechere și parazitare la E. steffani

În ultimele două studii ale acestui studiu, s-au observat comportamente de împerechere și parazitare și s-au înregistrat diferite posturi de împerechere și ovipozitare ale parazitoidului, precum și timpul evenimentelor comportamentale.

Partenogeneza la E. steffani

Un total de 10 femele virgine recent apărute E. steffani au fost plasate într-un balon de sticlă de 2 litri și expuse zilnic la trei larve gazdă. Larvele parazitate au fost izolate în cutii Petri până la apariția adulților. Numărul de larve studiate a fost suficient de mare pentru a analiza tipul de partenogeneză parazitoidă.

Longevitatea și hrănirea adulților E. steffani

Fiecare din cele 30 de perechi de adulți E. steffani, apărute în decurs de 24 de ore, au fost alocate uneia dintre următoarele trei surse de hrană: fără alimente, un amestec de miere-apă (2: 1) și un amestec de miere-apă (2: 1 ) plus larvele gazdă (3/zi). Fiecare pereche de adulți a fost plasată într-un tub de sticlă oprit cu bumbac.

analize statistice

Diferențele de durată a etapelor de dezvoltare între bărbați și femele și longevitatea adulților (bărbați și femele) în diferite condiții de hrănire au fost testate pentru semnificație cu testul Kruskal-Wallis (p 0,01) s-au găsit în ceea ce privește timpul necesar de E. steffani masculi și femele pentru a-și finaliza dezvoltarea de la ou la adult. Durata în condiții de studiu a fost de aproximativ 11-15 zile, pupația ocupând jumătate din perioada respectivă (Tabelul 1).

tabelul 1.

Durata etapelor de dezvoltare a Elasmus steffani la 26 ° C.

dezvoltării

Pre-ovipoziție, ovipoziție și capacitate de reproducere E. steffani

Perioada medie de pre-ovipoziție a fost de 8,9 ± 5,0 zile, iar perioada medie de ovipoziție a fost de 30,4 ± 10,5 zile. Capacitatea medie de reproducere a fost de 185,5 ± 62,3 ouă pe femelă, cu o medie de 5,4 ± 0,9 ouă pe zi. Numărul de ouă pe larva gazdă a fost de 4,4 ± 0,4, iar numărul gazdelor parazitate pe zi a fost în medie de 1,3 ± 0,1 (Tabelul 2). Ritmul de ovipoziție observat (n = 10 femele) a atins cel mai înalt nivel la vârsta de 35 de zile, cu ovipoziție maximă între 15 și 40 de zile (Figura 1).

Ritmul ovipoziției lui Elasmus steffani parazitând Ephestia quehniella. Cifre de înaltă calitate sunt disponibile online.

masa 2.

Pre-ovipoziție, perioade de ovipoziție și incidența medie a ovipoziției Elasmus steffani pe Ephestia kuehniella.

Comportamentul de împerechere și parazitare la E. steffani

Împerecherea a avut loc atât în ​​cazul femelelor, cât și al bărbaților imediat după apariție. Masculul a montat partea dorsală a femelei și a făcut mișcări vibrante cu antenele sale, atingând antenele femelei și rămânând în această poziție în medie 17,4 ± 2,3 min. Copularea a durat 2-5 secunde. În baloanele cu puiet care conțineau 100 de perechi de E. steffani care deja se împerecaseră, masculii erau văzuți în mod repetat deasupra femelelor.

În ceea ce privește comportamentul parazit, la detectarea unei larve gazdă, parasitoidul își va introduce imediat ovipozitorul în gazdă timp de 10 până la 20 de minute, repetând acest lucru de 4 sau 5 ori în zonele din apropierea capului și în spatele celei de-a patra perechi de picioare. În timpul intervalelor de inserție, parasitoidul, folosindu-și picioarele și antenele pentru a simți larvele, a rămas staționar pe gazdă pentru perioade de timp variabile. Procesul a durat între 2.15 și 2.34 h. Când gazda a fost imobilizată, parazitoidele au depus ovule în apropierea larvelor, preferențial în apropierea capetelor, dar rareori pe cuticula larvelor în sine.

Toate valorile corespund celor 10 perechi (feminin și masculin) de E. steffani recent apărute plasate individual în cutii Petri.

Partenogeneza la E. steffani

Descendenții femelelor virgine erau toți bărbați, indicând faptul că E. steffani era capabilă de partenogeneză arhenotocă de tip arrenotokia, așa cum a menționat Clausen (1940) pentru alte specii de Elasmidae.

Longevitatea și hrănirea adulților E. steffani

Tabelul 3.

Longevitatea adulților Elasmus steffani furnizată cu trei surse diferite de hrană și fără hrană.

Un ritm zilnic de hrănire a fost perceput în ore de lumină, în principal 8:00 și 18:00 h, cu activitate maximă între 9:00 și 11:00 h. În general, femelele petrec mai mult timp hrănindu-se (16,3 ± 4,6 min, n = 10) decât masculii (7,4 ± 1,8 min, n = 10).

Femei E. steffani gazdă hrănită cu E. kuehniella. Pentru aceasta, parazitoidul a paralizat larva gazdă și, ulterior, timp de 20 de minute a aspirat hemolimfa direct din punctele în care a fost introdus ovipozitorul. După hrănire, zona alimentată a devenit de culoare verde deschis și mai târziu neagră. În general, parazitoidul nu s-a ovopozitat la o gazdă care fusese alimentată anterior. În rare ocazii, parazitoidul mascul s-a hrănit și cu gazda paralizată în locurile în care femela a introdus ovipozitorul, dar numai pentru o perioadă scurtă de timp (5 minute). Femela parazitoidă a folosit doar 15% din larvele paralizate pentru a se hrăni.

Discuţie

Lipsa diferențelor semnificative între bărbați și femei în ceea ce privește durata dezvoltării a fost, de asemenea, înregistrată în cazul Elasmus zehntneri (Tanwar 1990). Acest lucru s-ar putea datora faptului că parazitoidul este gregar și, prin urmare, bărbatul, în general, nu are nevoie de timp suplimentar pentru a căuta o femelă.

În ceea ce privește durata stadiului larvelor și pupalei de E. steffani (Tabelul 1), Campos (1981) a raportat valori mai mari (8,7 ± 0,3 și 11,7 ± 0,4 pentru stadiul larvelor și, respectiv, pupal), dar ar trebui să fie ținând cont de faptul că gazda a fost P. oleae și că exemplarele au fost ținute în exterior cu variații zilnice de temperatură între 13 și 27 ° C. Aceste fluctuații ar putea prelungi durata acestor etape de dezvoltare, așa cum sa menționat pentru E. zehntneri cultivat pe Tryporyza nivella intacta Sn. (Scirpophaga nivella) (Ubandi și colab. 1988; Tanwar 1990).

Durata dezvoltării de la ou la adult întărește observația de către Clausen (1940) cu privire la perioada de dezvoltare a Elasmidae, care necesită 10 până la 16 zile în Elasmus nephantidis și o medie de 14,5 zile pentru Elasmus hispidarum la o temperatură medie de 29 ° C.

Perioada de pre-ovipoziție pentru E. steffani este lungă și foarte variată, ceea ce a fost menționat și pentru E. zehntneri, care are o medie de 4,0 ± 1,8 zile (interval: 2-10) (Tanwar 1990).

Acest lucru s-ar putea datora faptului că speciile Elasmus, ca femele ale multor parazitoizi sinovigeni, nu numai parazitează gazdele, ci se hrănesc și cu ele pentru a furniza nutrienți pentru producția continuă de ovocite (Rosenheim și Rosen 1992; Jervis și Kidd 1986). Decizia de a hrăni gazda sau de ovipozit va depinde de numărul de ouă mature pe care le transportă un parazitoid, motiv pentru care starea ovarelor poate determina durata oricărei perioade de preovipoziție după ecluzie (Jervis și colab. 2005).

Numărul mediu de ouă ovipozitate per femelă a fost mai mare pentru E. steffani decât cel înregistrat pentru alte specii din genul Elasmus. Adică, s-a înregistrat un interval de 14 până la 57 de ouă pentru E. nephantidis (Ramanchandra-Rao și Cherian 1927), 69,37 și 53 de ouă pentru E. zehntneri (Cherian și Israel 1937; Tanwar 1990) și 21-68 (42,70) ouă în 9 până la 12 zile pentru E. brevicornis (Peter și David 1990). În aceste cazuri, durata mai scurtă a stării adulte a parazitoizilor trebuie să fi avut influență. În E. steffani, numărul de ouă depuse pe femelă și pe zi a fost de 4,4 ± 0,4 când femela avea 4 sau 5 larve gazdă. Pe de altă parte, în cazul E. zehntneri, numărul mediu de ouă ovipozitate pe larve a fost de 49,3 (Tanwar 1990). Deoarece o gazdă reprezintă o cantitate limitată de resurse pentru parazitoizi gregari, dimensiunea ambreiajului este o caracteristică variabilă a unei specii, deoarece este influențată de diverși factori, cum ar fi disponibilitatea și dimensiunea gazdei (Fellowes și colab. 2007). Studiile anterioare efectuate pe E. steffani au arătat că atunci când numărul gazdelor disponibile pe femeie a scăzut zilnic, dimensiunea ambreiajului a crescut și, în același timp, a crescut superparazitismul (Redolfi și Campos 1998). În schimb, atunci când dimensiunea gazdei era mai mică, dimensiunea ambreiajului era de 2 ± 0,08 (Campos 1981).

Ritmul zilnic de ovipoziție s-a dovedit uniform în creșterea și scăderea sa, cu un singur vârf maxim la vârsta de 35 de zile (Figura 1), fără fluctuații pronunțate, în comparație cu alte specii ectoparasitoide (Redolfi și colab. 1987).

Rezultatele indică faptul că în programele de control biologic, în funcție de resursele alimentare din ecosistemul agricol, femelele ar trebui eliberate la vârsta de 5 până la 20 de zile.

Comportamentul de împerechere a fost similar cu cel descris de De Bach (1985) pentru aceeași specie și de Peter și David (1990) pentru Elasmus brevicornis. Singura diferență notabilă în ceea ce privește ultima specie este că masculul E. steffani rămâne mai mult timp deasupra femelei și a femelei se mișcă, transportând masculul pe măsură ce merge. În baloanele cu puiet care conțineau 100 de perechi de E. steffani care deja se împereclaseră, masculii au fost văzuți în mod repetat deasupra femelelor, comportament care nu a fost niciodată observat în rândul perechilor izolate. Este foarte posibil ca acest lucru să fi rezultat din a avea un număr mare de exemplare într-un spațiu fizic limitat. Studiile privind comportamentul de împerechere pot ajuta la identificarea atributelor care fac dintr-o anumită specie un agent eficient de control biologic (Luck 1990).

Longevitatea, ca și fecundiditatea, este influențată de o serie de factori fizici și biotici, cum ar fi temperatura, densitatea gazdei și sursa de hrană (Jervis și colab. 2005). Marele efect pe care l-a exercitat disponibilitatea alimentelor asupra longevității adultului de E. steffani indică necesitatea unei surse de carbohidrați pentru supraviețuire (Tabelul 3).

Consumul de zahăr poate crește longevitatea și fecunditatea pe viață a multor specii de viespi parazite. În consecință, pentru aceste insecte disponibilitatea surselor de zahăr în câmp este importantă pentru succesul lor reproductiv (Siekmann și colab. 2001). În cazul adulților neînsuflețiți, rezultatele nu coincid cu cele menționate de Campos (1981), care a stabilit o longevitate mai mare pentru bărbații și femelele menținute fără hrană, cu diferențe semnificative între ei. Este posibil ca variațiile zilnice ale temperaturilor utilizate de acest autor să fi cauzat o durată mai lungă, având în vedere că la o temperatură ridicată constantă, parazitoidul își va cheltui mai rapid rezervele de energie. Rezervele de energie și, în consecință, speranța de viață poate scădea la rate diferite, în funcție de factori precum temperatura și activitățile locomotorii (Siekmann și colab. 2001).

Funcția de hrănire a gazdei poate fi fie obținerea de energie sau proteine ​​și alți nutrienți necesari pentru producerea ouălor (Houston și colab. 1992). Comsupția hemolimfei gazdă îmbunătățește longevitatea unor specii de viespi hrănitoare cu gazda, dar nu și în altele (Jervis și colab. 2005), iar în cazul E. steffani, longevitatea scade semnificativ atunci când larvele gazdă sunt furnizate în plus față de apa de miere amestec (Tabelul 3). De ce unele specii obțin beneficii clare de longevitate din fluidele care hrănesc gazda, în timp ce altele nu, nu este clar, dar poate avea legătură cu diferențe interspecifice în natura nutrienților consumați și cu cantitatea de zaharuri prezente în fluidele ingerate, în special (Giron și colab. 2002; Rivero și West 2005). În plus, acțiunea de a se hrăni cu larva gazdă paralizată anterior ar putea explica prezența în câmpul larvelor P. oleae paralizate fără ouă, precum și pentru observații similare efectuate de Peter și David (1990) asupra larvelor de Diaphania indica paralizate de E. brevicornis. Astfel, în acord cu van Alphen și Jervis (1996), E. steffani pare să aibă un comportament de hrănire nedistructiv în ceea ce privește gazda, care este caracteristic parazitoizilor gregari în care femela ovipozitează mai puține ouă (n = 1-2) ) sau nu ovipozitează în larvele care au fost paralizate și utilizate pentru hrană.

Longevitatea mai mare a femelelor E. steffani comparativ cu masculii în condiții de disponibilitate alimentară a fost observată și la E. zehntneri (Tanwar 1990) și E. brevicornis (Peter și David 1990), precum și la alte specii de parazitoizi, care este rezonabil având în vedere funcția de copulare a masculului.