פרוטוקול אופטימליים לגידול Fopius arisanus, טפיל של פירות Tephritid זבובים
2 ביולי 2011
Fopius arisanus הוא טפיל הביצה הזחל של זבובי פירות Tephritid המשמש בהצלחה הדברה ביולוגית של מזיקים אלה טרופיים חשוב. אנו מתארים כאן פרוטוקול מותאם לגידול פ arisanus בקנה מידה קטן תוך שימוש בחומרים זמינים.
FOIA Aus הוא סוכן בקרה ביולוגית חשוב בהוואי מכיוון שהוא תוקף זבובים פירותיים, המהווים מזיקים כלכליים חמורים ברחבי הטרופיים ובמיוחד כאן בהוואי. היתרון של FOIA Aus הוא שהוא תוקף את שלב הביצה של חרק המזיקים, ובכך שולט בחרק בשלב מוקדם. בסרטונים הבאים תוכלו לראות תקריבים של האופן שבו אנו מרבים את FOIA Aus בסביבת מעבדה.
ובסיום תוכנית זו, תראו מספר דיונים על האופן שבו פרזיטואיד זה שימש בתוכנית שחרור מוצלחת בפולינזיה הצרפתית. נתחיל את הפרוטוקול שלנו עם טפילים בוגרים שמוכנים לטפיל (osis) בביצי זבוב פירות המהווה את המארח. השלב הראשון הוא להכין את ביצי זבוב הפירות להגשה לטפיל.
בשלב הבא, מאפשרים לזחלי זבוב הפירות לבקוע, להתפתח ולהפוך לגולם. ברגע שזבוב הפירות מגיע לשלב הגולם, הם ממוינים לפי גודל כדי להעשיר את ריכוז הטפילים. לבסוף, הטפילים בוקעים ונשמרים עד להגעתם לבגרות.
לאחר מכן הם נפגשים ומוכנים שוב להטיל ביצים במנת פירות חדשה. ביצי זבוב. בכך נסגר המעגל.
הכינו מצע לביצי זבוב הפירות על ידי הכנת בלוקי אגר (agar) במידה של כ-10 סנטימטרים לכל צד. האגר מוכן בריכוז של תשעה גרם אבקת אגר לליטר מים.
על גבי משטח ישר, מלאו את הצלחות עד לשפתן ב-liquid auger, והמתינו לפחות 45 דקות עד להתגבשותו. לאחר שבלוקי ה-auger התגבשו, הניחו שכבה אחת של נייר סופג המכסה את החלק העליון של כל בלוק. הנייר אמור להיצמד בקלות ל-auger בשל הלחות שעל פני השטח.
גלגול פעם שנייה. יש להניח את ביצי זבוב הפירות על פני השטח המכוסים ברקמה של בלוקי המקדח. נפח של 0.5 milliliter של ביצי זבוב הפירות בתמיסה מספק כ-6,000 ביצים לבלוק.
מכחול ברוחב 2.5 סנטימטר הטבול במים משמש לפיזור אחיד של ביצי זבוב הפירות על פני השטח של הרקמה. ביצי זבוב הפירות מונחות כעת תחת הרשת התחתונה של כלובי הטפילים כדי לאפשר להם להטיל ביצים עליהן; תיפוף על הצד התחתון של הרשת מסיר טפילים מתים שעלולים לחסום את הגישה לביצי הזבובים. ביצי זבוב הפירות מאפשרות לטפילים להטיל ביצים במהלך הלילה.
זמן של כ-21 שעות מספיק כדי שאחוז גבוה של ביצי זבוב הפירות יפרוש. חשיפה ממושכת יותר כרוכה בסיכון לפראזיטיזם-יתר (Super parasitizing). המרכיבים העיקריים הדרושים לגידול הביצים לאחר החשיפה לטפילים הם תזונת לרומי זבוב הפירות, מכלים לתזונת לרומים ומכלים לגולם.
הניחו שלושה עד שלושה וחצי בלוקי מקדח מוכנים של ביצים שעברו פראזיטיזציה על 1.25 ליטר של מזון לזחלי זבוב הפירות. הניחו את מיכל המזון עם הביצים על מעמד, ומעליו מיכל בובנציה על שכבה בעומק 1.5 ס"מ של ורמיקוליט דק או חול שוטף.
הדביקו את קצוות מיכל הגלגול באמצעות סרט הדבקה (masking tape). ודאו שיש מספיק מרווח בין החלק העליון של מיכל התזונה לבין מכסה מיכל הגלגול, כך שהזחלים יוכלו לזחול החוצה ולהיפול אל הוורמיקוליט שמתחת. העבירו את מיכלי הגלגול לחדר בטמפרטורה של 27 °C ובלחות יחסית של 80% למשך שבוע אחד.
כסו את המכלים בבד עבה לארבעת הימים הראשונים לאחר שבוע. פתחו את מכלי הגלגול והסירו את מזון הזחלים. אנו משתמשים ב-Bre Dorsals כזבוב הפרי המאכסן לגידול של foia Airis.
מינים אחרים בסוגים Asfa ו-sitis מהווים גם הם מאוכלים פוטנציאליים. אם ישנם פגומים שלא עברו בובנציה בורמיקוליט, יש לאפשר להם לעבור בובנציה במהלך הלילה. כדי להוציא את הבובות מהורמיקוליט, התחילו בשימוש בנפה גסה ובמכל גדול.
בשלב הבא, השתמשו בנפה ידנית כדי להסיר גושים שנותרו של ורמיקוליט המכיל פופות. ניתן להפריד חלקית את הפופות מזבובים פירות שלא עברו פרזיטציה. על בסיס מחקרים קודמים, אנו אוספים רק פופות שקוטרן נע בין 1.65 ל-2.26 מילימטרים, שכן אלו שקוטרן קטן יותר מכילות לרוב פרזיטואידים שאינם בגודל המתאים.
ב-aria גדולים ישנם בעיקר זבובים. ניתן להשתמש במגוון שיטות למיון הגולם לפי גודל. אנו נתאר שיטה מכנית המשתמשת במיון גודל מותאם אישית עבור ה-aria הפרוסייטיים שנאספו.
אחוז הנקבות עולה עם הגודל. יש להניח את ה-puy בתוך המשפך בחלקו העליון של המיון המכני לפי גודל. מזין רטט מעביר אותם לחלקו העליון של זוג מוטות גלילה המסתעפים מעט בזווית של 30 מעלות. ה-aria נופלים באופן אינדיבידואלי לתוך מערך של חריצים המתרוקנים דרך משפכים לתוך 10 מכלים נפרדים.
הניחו בובות בטווח גדלים של 1.65 millimeters עד 2.26 millimeters בכלוב בקיעה למשך שבעה ימים נוספים, עד שרוב הזבובים יבקעו מהבובות שעברו פרזיטציה. לאחר מכן, השתמשו במאוורר כדי להפריד את קליפות הבובות הריקות מאלו שעדיין מכילות פרזיטואידים חיים. כדי לתחזק את מושבת ה-Opia Aus, השתמשו בכלוב החזקת פרזיטים עם חזית זכוכית נשלפת, באורך של כ-25 centimeters לכל צד.
לכלוב יש רשת של מילימטר רבוע אחד בחלקו העליון ובשניים מצדדיו. גב הכלוב מכוסה בגיליון גומי עם חור בקוטר תשעה סנטימטרים לצורך גישה. בתחתית הכלוב ישנו פתח המכוסה מבפנים ברשת של מילימטר רבוע אחד עד שניים.
גדול מספיק כדי לאפשר הצבה של שני בלוקי מצע עם פרי, וביצי זבובים עבור מיקום הטפילים. לכלובי ההחזקה צריכה להיות גם חלק מוצל לאורך הרבע התחתון של חזית הזכוכית כדי למזער את דחיסות הטפילים לאורך חזית הכלוב. העבירו כ-11 גרם מהמצע שנבחר למכלים מפלסטיק, שקוטרם כארבעה סנטימטרים.
פעולה זו אמורה להניב כ-600 עד 700 טפילים לכל כלוב. ברירה לפי גודל אמורה להביא לכ-60% נקבות. חברו מכסי רשת למכלים. המכסים צריכים להיות מכוסים ברשת של שני מילימטרים רבועים, שתאפשר לזבובים לצאת מהמכלים עם בקיעתם, אך תכיל את זבוב הפרי שנותרו.
יש להחזיק את הטפילים בטמפרטורה של 24 °C ובלחות יחסית של כ-45%, עם מחזור תאורה של 12:12 ואוורור טוב. יש למרוח דבש מסובב בפסים לאורך חלקם העליון של הכלובים לפחות שלוש פעמים בשבוע, או בכל פעם שהדבש הקיים מיבש, על ידי מריחת הדבש המסובב בפסים צרים באמצעות קצה האצבע. שימו לב שאם הפסים יהיו עבים מדי, הדבש יטפטף לתוך הכלוב; אם הפסים יהיו דקים מדי, הדבש יתייבש במהירות וידרוש מריחה תכופה. יש להניח על גבי הכלובים בלוקים של אגר (auger blocks), בריבוע של 10 cm ובעומק של 4 cm, כדי לספק לחות לטפילים.
יש להחליף את הבלוקים הללו פעמיים בשבוע. בשנת 2001, קיבלנו מענק זרעים קטן כדי לבחון אם נוכל להחדיר אמצעי בקרה ביולוגיים לפולינזיה הצרפתית כדי לסייע בשיפור המצב, כיוון שזבוב הפרי המזרחי גרם באותה תקופה למגיפה בלתי נתפסת של כל הפירות הטרופיים. במעבדה כאן בהוואי, ביצענו 10 משלוחים.
כך שכל אחת ממשלוחים אלו כללה בדרך כלל כמאה אלף פרטים של *Fopius arisanus*; למעשה היו הרבה יותר, אך היינו שולחים את הפאופות (pupae) של זבוב הפרי המזרחי כשהפרסיטואיד נמצא בתוכן, ולאחר מכן היינו גורמים להם לבקוע. הקמנו מעבדה קטנה בטהיטי שבה קיבלנו את המשלוחים הללו, ואז גרמנו ל-*Fopius arisanus* לבקוע. לאורך תקופה של כשנה, שחררנו קרוב למיליון פרטים של *Fopius arisanus*.
באופן כללי, זהו המקרה המצליח ביותר מחוץ להוואי. כאשר FOIA Aus שוחרר לראשונה בהוואי, הוא היווה את הדוגמה הטובה ביותר לבקרת ביולוגית של זבובים פירותים ברחבי האוקיינוס השקט. במהלך 10 השנים האחרונות, חלה התפשטות עצומה של קומפלקס ה-Bactrocera Dorsalis ברחבי העולם.
כך ש-Bactrocera Carbo התפשט לדרום אמריקה, לסורינאם, וכעת הוא נמצא בצפון ברזיל. בנוסף, קיים מין אחר בשם Bacter Inance, שהתפשט ברחבי אפריקה וגורם לנזקים כבדים. כמו כן, חלה התפשטות של bacter papaya.
לפיכך, הצלחה זו פותחת כעת הזדמנויות לשחרור ה-FOIA Aus הללו בדרום אמריקה, באפריקה ובחלקים אחרים של אסיה.
סקירה כללית
Fopius arisanus היא צרעה טפילית המכוונת לשלבי הביצה והזחל של זבובים מפירות ממשפחת ה-Tephritidae, המהווים מזיקים חקלאיים משמעותיים באזורים טרופיים. מאמר זה מפרט פרוטוקול מותאם לגידול של F. arisanus בקנה מידה קטן תוך שימוש בחומרים נגישים.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום המדע
- בקרה ביולוגית
- אנטומולוגיה
- הדברת מזיקים חקלאית
רקע
- השימוש ב-F. arisanus נעשה לצורך בקרת אוכלוסיות של זבוב פירות.
- זבובי פירות מהווים איום כלכלי על החקלאות באזורים טרופיים.
- הצחור תוקף את שלב הביצה של זבוב הפירות ובכך מונע את המשך התפתחותו.
- פרוטוקולי גידול מוצלחים חיוניים לתוכניות יעילות של בקרה ביולוגית.
מטרת המחקר
- מתן פרוטוקול מפורט לגידול של F. arisanus.
- שיפור היעילות של שיטות בקרה ביולוגית נגד זבובים פירות.
- הסﾗה של השימוש ב-F. arisanus באסטרטגיות לניהול מזיקים.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- הכנת ביצי זבוב פירות על בלוקי אגר לצורך פראזיטיזציה.
- שימוש בתזונות זחלים ספציפיות ובמכלי בובננות לצורך התפתחות.
- מיון בובות לפי גודל כדי למקסם את בקיעת נקבי הפראזיטואידים.
- תחזוקת מושבות פראזיטואידים תחת תנאים סביבתיים מבוקרים.
תוצאות עיקריות
- טפילנות מוצלחת של ביצי זבוב הפירות על ידי F. arisanus.
- שיטות גידול יעילות המניבות אחוז גבוה של פרסיטואידים נקבות.
- הקמה של מושבה בת-קיימא למאמצי בקרה ביולוגית מתמשכים.
- הדגמת יעילות הפרוטוקול בתנאי מעבדה.
מסקנות
- פרוטוקול הגידול המופעל יכול לסייע באופן משמעותי בתוכניות של בקרה ביולוגית.
- F. arisanus מראה פוטנציאל כפתרון בר-קיימא לניהול אוכלוסיות של זבובי פירות.
- מחקרים נוספים עשויים לשפר את היישום של טפיל זה באזורים שונים.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למסמך סיכום
הקמת מושבות מעבדה אמינות של צרעות טפיליות כגון Fopius arisanus היא קריטית לקידום תוכניות של בקרה ביולוגית נגד זבובים מפירות ממשפחת Tephritidae הגורמים לנזק כלכלי. פרוטוקולי גידלל אופטימליים מגבירים את הביטחון החזוי באימות המטרה על ידי אפשור ייצור עקבי של סוכנים ביולוגיים לצורך הפחתת סיכונים מכניסטיים באסטרטגיות לניהול מזיקים. הדבר תומך ברצף תרגומי משלב הגילוי ועד להערכה פרה-קלינית בצינורות של ביוטכנולוגיה חקלאית.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח ביו-פרמצבטיקה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- ערך מדעי: מאפשר חקירה של אינטראקציות בין מאחס לטפיל בשלב הביצה לצורך תיקוף מטרות במסלולי הדברת מזיקים.
- ערך תפעולי: מספק מערכת הניתנת לשחזור עבור תיקוף פונקציונלי של מטרות, תוך שימוש בטפיליות בשלב הביצה כפנוטיפ מדיד.
- ערך ניבוי: תומך בביטחון ניבוי לגבי יעילותם של סוכנים ביולוגיים באמצעות מדדי גידול ובקיעה סטנדרטיים.
סריקה ופיתוח בדיקה
- ערך מדעי: יצירת אוכלוסיות מאושרות של טפילים עבור סריקות המשך של רגישות המארח וכושר ההישרדות של הטפיל.
- ערך תפעולי: אספקת חומר ביולוגי סטנדרטי עם שיעורי בקיעה מכומתים לצורך מוכנות לבדיקה ודיוק בחזרתיות.
- יכולת הרחבה: מאפשרת שימוש חוזר בפלטפורמה עבור מספר מיני מארחים ממשפחת ה-Tephritid באמצעות בידוד בובות ממוינות לפי גודל.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- רצף תרגומי: מקשר בין גידול במעבדה להבאה לשטח באמצעות הצלחה מתועדת בתוכניות שחרור בפולינזיה הצרפתית.
- מערכת רלוונטית למחלות: משתמשת ב-Bactrocera dorsalis ובמינים קרובים כמודלים פרה-קליניים להערכת התבססות והפצה של פראזיטואידים.
- קידום מותאם סיכונים: מספק בסיס להחלטות של "המשך/עצור" (go/no-go) עבור פריסה אזורית, בהתבסס על נתוני יציבות מושבות וטווח המארחים.
שילוב צינורות עיבוד וזרימת עבודה
שיטת הגידול משתלבת ברצף הגילוי על ידי תמיכה בבדיקת היפותזות בשלבים מוקדמים של הגילוי, מתיישרת לפיתוח בדיקות (assays) באמצעות ייצור סטנדרטי של הפרזיטואידים, ומספקת מידע למחקר תרגומי באמצעות תיקוף טווח המארחים.
- ביולוגיה של הגילוי: מקלה על בדיקת השערות בנוגע לבחירת מאכסן על ידי טפילים ומנגנוני הדבקה בשלב הביצה.
- סריקה: מבטיחה מוכנות לבדיקה באמצעות ייצור עקבי של בובות שעברו טפיליות בטווח גודל של 1.65–2.26 mm.
- אנליזה: מספקת פלטים כמותיים הכוללים שיעורי בקיעה, עלייה באחוז הנקבות ביחס לגודל, ויעילות טפיליות לאחר חשיפה של 21 שעות.
- מחקר תרגומני: מקשרת בין תחזוקת מושבות במעבדה לתיקוף פרה-קליני באמצעות שחרורים מתועדים בשטח באזורים טרופיים.
- שימוש חוזר ארגוני: מקימה צינור ייצור טפילים הניתן לשימוש חוזר באמצעות חומרים נגישים גלובלית כגון agar וורמיקוליט.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: ביטחון חיזוי בהרחבת טווח המארחים והסרת סיכונים מכניסטית מהיעילות של הבקרה הביולוגית.
- ערך תפעולי: סטנדרטיזציה, שחזוריות ודרישות כוח אדם נמוכות לתחזוקה מתמשכת של המושבה.
- ערך אסטרטגי: שיפור קבלת החלטות של go/no-go לפריסה אזורית והפחתת סיכונים בתוכניות לבקרה ביולוגית.
- השפעה על הפורט폴יו: תיעדוף מותאם סיכונים של F. arisanus לניהול Tephritid באזורים חדשים נגועים ב-Bactrocera.
שיקולי יישום
- מומחיות בגידול חרקים, טכניקות פרזיטציה ומיון גודל של בובות.
- מכשור הכולל ממייני גודל מכניים, מזיני רטט ותאי סביבה.
- סטנדרטיזציה בין-צוותית של פרוטוקולים להכנת בלוקי אגר, יישום ביצים והאכלה בדבש.
- שיקולי התאמה עבור מיני מאכסני Tephritid שונים ותנאים סביבתיים אזוריים.
- מגבלות מעשיות כוללות תלות בזמינות ביצי המאכסן והצורך בתזמון פרזיטציה מדויק של 21-hour כדי למנוע superparasitism.
