Оптимизированный протокол для разведения Fopius arisanus, Паразитоид из Tephritid плодовых мух
2 июля 2011 г.
Fopius arisanus является яичный личиночной паразитоид из Tephritid плодовых мух, которые успешно применяются в биологической борьбе с этим важным тропических насекомых-вредителей. Мы описываем здесь оптимизированный протокол для выращивания F. arisanus в небольших масштабах с помощью легко доступных материалов.
FOIA Aus является важным агентом биологического контроля на Гавайях, так как он поражает плодовых мух, которые представляют собой серьезную экономическую угрозу во всех тропических регионах и особенно здесь, на Гавайях. Преимущество FOIA Aus заключается в том, что он атакует насекомых-вредителей на стадии яйца, обеспечивая тем самым контроль над популяцией на раннем этапе. В следующих роликах вы сможете увидеть крупным планом процесс разведения FOIA Aus в лабораторных условиях.
В конце этой программы вы ознакомитесь с обсуждением того, как этот конкретный паразитоид был использован в рамках успешной программы по выпуску в Французской Полинезии. Мы начнем наш протокол с взрослых особей паразитов, готовых к откладке яиц в яйца плодовой мушки-хозяина. Первым шагом является подготовка яиц плодовой мушки для предъявления паразиту.
Затем личинкам дрозофил дают вылупиться, развиться и окуклиться. Когда дрозофилы достигают стадии куколки, их сортируют по размеру для обогащения выборки паразитами. В завершение паразиты выходят из куколок и содержатся до полного созревания.
Затем они встречаются и снова готовы отложить яйца в новую порцию фруктов. Яйца мух. На этом цикл завершается.
Подготовьте субстрат для яиц плодовой мушки, изготовив блоки из агара размером примерно 10 сантиметров с каждой стороны. Агаровый раствор готовят из расчета девяти граммов порошка агара на литр воды.
Разместив чашки на ровной поверхности, наполните их жидким аугером до краев и оставьте для затвердевания минимум на 45 минут. После того как блоки аугера затвердеют, накройте поверхность каждого блока одним слоем бумажной салфетки. Благодаря поверхностной влажности салфетка должна легко прилипнуть к аугеру.
Повторный перекатывание. Нанесите яйца дрозофилы на поверхность блоков шнека, покрытую тканью. Объем суспензии яиц дрозофилы 0.5 milliliter обеспечивает примерно 6 000 яиц на блок.
Кистью шириной 2,5 сантиметра, смоченной в воде, яйца дрозофил равномерно распределяют по поверхности ткани. Затем яйца дрозофил помещают под нижнюю сетку клеток с паразитами для их заражения; постукивание по нижней стороне сетки позволяет удалить погибших паразитов, которые могли бы создать препятствие для доступа к яйцам. Яйца дрозофил оставляют под сеткой на ночь для завершения процесса заражения паразитами.
Примерно 21 часа достаточно для заражения высокого процента яиц дрозофил. Более длительное воздействие создает риск суперпаразитизма. Основными компонентами, необходимыми для выращивания яиц после воздействия паразитов, являются питательная среда для личинок дрозофил, контейнеры с питательной средой и контейнеры для окукливания.
Поместите от трех до трех с половиной подготовленных блоков с паразитированными яйцами в 1,25 литра питательной среды для личинок плодовых мух. Установите контейнер с питательной средой и яйцами на подставку, а поверх него — контейнер для окукливания, содержащий слой мелкого вермикулита или промытого песка глубиной 1,5 см.
Закрепите края контейнера для окукливания малярным скотчем. Убедитесь, что между верхней частью контейнера с кормом и крышкой контейнера для окукливания достаточно места, чтобы личинки могли выползти и попасть в вермикулит снизу. Перенесите контейнеры для окукливания в помещение с температурой 27 °C и относительной влажностью 80% на одну неделю.
Накройте контейнеры плотной тканью на первые четыре дня после одной недели. Откройте контейнеры для окукливания и удалите личиночный корм. В качестве организма-хозяина для разведения foia Airis мы используем плодовых мух Bre Dorsals.
Другие виды родов Asfa и sitis также могут быть потенциальными хозяевами. Если в вермикулите присутствуют не окуклившиеся личинки, дайте им окуклиться в течение ночи. Просейте куколки из вермикулита, используя сначала крупное сито и большой контейнер.
Затем с помощью ручного сита удалите все оставшиеся комочки вермикулита, содержащие куколок. Куколки могут быть частично отделены от непаразитированных плодовых мушек по размеру. Опираясь на предыдущие исследования, мы собираем только куколки диаметром от 1.65 до 2.26 мм, так как более мелкие экземпляры содержат преимущественно недоразвитых паразитоидов.
В более крупных аренах содержатся преимущественно мухи. Для сортировки куколок по размеру можно использовать различные методы. Мы опишем механический метод с использованием сортировщика индивидуального размера для собранных паразитированных арен.
Процент самок увеличивается с ростом размера. Поместите пуй в воронку в верхней части механического сортировщика по размеру. Вибропитатель перемещает их к верхней части пары слегка расходящихся вращающихся стержней, расположенных под углом 30 градусов. Особи по отдельности падают в массив прорезей, которые через воронки ведут в 10 отдельных контейнеров.
Поместите куколки размером от 1.65 millimeters до 2.26 millimeters в клетку для вылета на семь дней, пока большинство мух не выйдет из паразитированных куколок. Затем с помощью вентилятора отделите пустые оболочки от тех, в которых все еще находятся живые паразитоиды. Для поддержания колонии Opia Aus используйте клетку для содержания паразитов со съемным стеклянным передним стеклом, длиной примерно 25 centimeters с каждой стороны.
Верхняя часть и две боковые стороны клетки закрыты сеткой с ячейкой в один квадратный миллиметр. Задняя часть клетки закрыта резиновым листом с отверстием диаметром девять сантиметров для доступа. В нижней части клетки имеется вырез, закрытый изнутри сеткой с ячейкой от одного до двух квадратных миллиметров.
Достаточно большие, чтобы можно было разместить два блока с субстратом и фруктами, а также яйца мух для последующего заражения паразитами. Удерживающие клетки также должны иметь затонированную часть вдоль нижней четверти стеклянной передней панели, чтобы минимизировать скопление паразитов у передней стенки клетки. Поместите примерно 11 г выбранного агара в пластиковые контейнеры диаметром около девяти сантиметров.
В результате должно получиться примерно от 600 до 700 паразитов на клетку. Отбор по размеру должен обеспечить примерно 60% самок. К контейнерам прикрепляют сетчатые крышки. Крышки должны быть закрыты сеткой с ячейками два квадратных миллиметра, что позволит вылетевшим осам покинуть контейнеры, но удержит оставшихся плодовых мушек.
Содержите паразитов при температуре 24 °C и относительной влажности воздуха около 45% с фотопериодом 12:12 и хорошей вентиляцией; наносите центрифугированный мед полосками вдоль верхней части клеток не реже трех раз в неделю. Также наносите центрифугированный мед узкими полосками с помощью кончика пальца всякий раз, когда имеющийся мед высыхает. Обратите внимание, что если полоски будут слишком густыми, мед будет стекать в клетку. Если полоски будут слишком тонкими, мед быстро высохнет и потребует частого обновления. Для обеспечения паразитов влагой поместите на верхнюю часть клеток блоки из агара размером 10 см в квадрате и 4 см в глубину.
Эти блоки следует менять два раза в неделю. В 2001 году мы получили небольшой посевной грант, чтобы проверить, сможем ли мы внедрить биологические методы контроля во Французской Полинезии для облегчения ситуации, поскольку восточная плодовая муха в то время вызывала невероятный уровень заражения всех тропических фруктов. Лаборатория здесь, на Гавайях, осуществила 10 поставок.
Таким образом, каждая из этих партий обычно составляла около ста тысяч *Fopius arisanus* — на самом деле их было довольно много, но мы пересылали куколки восточной плодовой мухи с находящимся внутри паразитоидом, а затем вызывали их вылет. Мы организовали небольшую лабораторию на Таити, куда получали эти образцы, после чего обеспечивали вылет *Fopius arisanus*. Таким образом, в течение примерно одного года мы выпустили почти миллион *Fopius arisanus*.
В целом, это самый успешный опыт за пределами Гавайев. С момента первого выпуска FOIA Aus на Гавайях этот проект стал лучшим примером биологического контроля плодовых мушек во всем Тихоокеанском регионе. За последние 10 лет наблюдалось стремительное распространение комплекса Bactrocera dorsalis по всему миру.
Таким образом, Bactrocera carambola распространилась в Южной Америке, в частности в Суринаме, и теперь встречается в северной части Бразилии. Кроме того, существует другой вид, Bacterocera dorsalis, который распространился по всей Африке и наносит серьезный ущерб. Также наблюдается распространение Bactrocera papayae.
Таким образом, этот успех открывает возможности для внедрения данных FOIA Aus в Южной Америке, Африке и других частях Азии.
Обзор
Fopius arisanus — это осы-паразитоиды, поражающие яйца и личинок плодовых мух семейства Tephritidae, которые являются серьезными сельскохозяйственными вредителями в тропических регионах. В данной статье представлен оптимизированный протокол разведения F. arisanus в малых масштабах с использованием доступных материалов.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Биологический контроль
- Энтомология
- Борьба с сельскохозяйственными вредителями
Теоретические основы
- F. arisanus используется для контроля популяций плодовых мух.
- Плодовые мухи представляют экономическую угрозу для сельского хозяйства в тропических регионах.
- Оса атакует яйца плодовых мух, предотвращая их дальнейшее развитие.
- Разработка успешных протоколов разведения имеет важное значение для эффективности программ биологического контроля.
Цель исследования
- Предоставить подробный протокол разведения F. arisanus.
- Повысить эффективность методов биологического контроля плодовых мух.
- Способствовать использованию F. arisanus в стратегиях борьбы с вредителями.
Используемые методы
- Подготовка яиц плодовых мушек на агаровых блоках для заражения паразитоидами.
- Использование специальных личиночных диет и контейнеров для окукливания в процессе развития.
- Сортировка куколок по размеру для оптимизации выхода самок паразитоидов.
- Содержание колоний паразитоидов в контролируемых условиях окружающей среды.
Основные результаты
- Успешное паразитирование яиц плодовой мушки видом F. arisanus.
- Эффективные методы разведения обеспечивают высокий процент самок паразитоидов.
- Создание устойчивой колонии для долгосрочного биологического контроля.
- Демонстрация эффективности данного протокола в лабораторных условиях.
Выводы
- Оптимизированный протокол разведения может оказать существенную помощь в программах биологического контроля.
- F. arisanus представляется перспективным и устойчивым решением для регулирования популяций плодовых мух.
- Дальнейшие исследования могут расширить возможности применения этого паразитоида в различных регионах.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для промышленности
Создание надежных лабораторных колоний ос-паразитоидов, таких как Fopius arisanus, имеет решающее значение для развития программ биологического контроля экономически значимых плодовых мух семейства Tephritidae. Оптимизированные протоколы разведения повышают достоверность прогнозов при валидации целей, обеспечивая стабильное производство биологических агентов для механистического снижения рисков при разработке стратегий борьбы с вредителями. Это обеспечивает трансляционную преемственность от этапа открытия до доклинической оценки в рамках циклов сельскохозяйственных биотехнологий.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранний поиск и валидация мишени
- Научная ценность: позволяет исследовать взаимодействия между хозяином и паразитоидом на стадии яйца для валидации мишеней в путях борьбы с вредителями.
- Операционная ценность: обеспечивает воспроизводимую систему функциональной валидации мишеней с использованием паразитирования на стадии яйца в качестве измеряемого фенотипа.
- Прогностическая ценность: повышает уверенность в прогнозах эффективности биологических агентов за счет стандартизированных показателей разведения и выхода имаго.
Скрининг и разработка методов анализа
- Научная ценность: Создание валидированных популяций паразитоидов для последующего скрининга восприимчивости хозяев и жизнеспособности паразитоидов.
- Практическая ценность: Получение стандартизированного биологического материала с количественно определенным уровнем выхода для обеспечения готовности к анализу и воспроизводимости результатов.
- Масштабируемость: Возможность повторного использования платформы для различных видов хозяев из семейства Tephritidae путем изоляции куколок с сортировкой по размеру.
Трансляционные и доклинические исследования
- Трансляционная непрерывность: Связывает лабораторное разведение с внедрением в естественную среду на основе задокументированного успеха программ по выпуску особей во Французской Полинезии.
- Система, релевантная заболеванию: Использование *Bactrocera dorsalis* и родственных видов в качестве доклинических моделей для оценки приживаемости и распространения паразитоидов.
- Продвижение с поправкой на риск: Служит основанием для принятия решения о целесообразности регионального развертывания на основе данных о стабильности колонии и круге хозяев.
Интеграция в конвейер и рабочий процесс
Данный метод разведения интегрируется в процесс научных открытий, обеспечивая проверку гипотез на ранних этапах исследования, позволяя разрабатывать методы анализа за счет стандартизированного получения паразитоидов и внося вклад в трансляционные исследования посредством валидации круга хозяев.
- Фундаментальная биология: облегчает проверку гипотез о механизмах выбора хозяина паразитоидом и инфицировании на стадии яйца.
- Скрининг: обеспечивает готовность к анализу за счет стабильного получения зараженных куколок размером в диапазоне 1.65–2.26 mm.
- Аналитика: предоставляет количественные данные, включая показатели выхода имаго, увеличение процента самок в зависимости от размера и эффективность заражения после 21-часовой экспозиции.
- Трансляционные исследования: связывают содержание лабораторных колоний с доклинической валидацией посредством документированных выпусков в полевых условиях в тропических регионах.
- Промышленное применение: создает воспроизводимую схему разведения паразитоидов с использованием общедоступных материалов, таких как агар и вермикулит.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: Прогностическая уверенность в расширении круга хозяев и механистическое снижение рисков при оценке эффективности биологического контроля.
- Операционная ценность: Стандартизация, воспроизводимость и низкие трудозатраты для постоянного поддержания колонии.
- Стратегическая ценность: Оптимизация принятия решений о целесообразности регионального развертывания и снижение рисков в программах биологического контроля.
- Влияние на портфель: Приоритезация *F. arisanus* с учетом рисков для борьбы с Tephritidae в новых регионах, зараженных *Bactrocera*.
Особенности реализации
- Опыт в разведении насекомых, методах паразитирования и сортировке куколок по размеру.
- Инструментарий, включающий механические сортировщики по размеру, вибрационные питатели и климатические камеры.
- Межкомандная стандартизация протоколов приготовления агаровых блоков, нанесения яиц и кормления медом.
- Особенности адаптации для различных видов хозяев семейства Tephritidae и региональных условий окружающей среды.
- Практические ограничения включают зависимость от наличия яиц хозяина и необходимость строгого соблюдения 21-часового интервала паразитирования для предотвращения суперпаразитизма.
