Утицај услова масовног узгоја на селекцију дужине крила комараца врсте Stegomyia albopicta (Diptera:Culicidae) и ефекти методе отпуштања стерилних мужјака

Abstract

Aedes albopictus [Stegomyia albopicta] (Skuse 1895) (Diptera: Culicidae) је тренутно најекспанзивнија инванзивна врста комараца на свету. Ова врста је од изузетног медицинског значаја, пошто су женке вектори преко 20 арбовируса (проузроковача денге, чикунгуња грознице, различитих енцефалитиса и др.) и нематода рода Dirofilaria. Интрoдуковање врсте Ae. albopictus у Србију је први пут забележено 2009. год. и још увек је локализована на граничним прелазима са Хрватском и Црном Гором. Услед изложености опасности од продора ове врсте у Србију и могуће интродукције болести чији се проузроковачи преносе овим вектором, наша земља се укључује у истраживања о техници стерилизације инсеката (Sterile Insect Technique - SIT), са намером да се SIT интегрише у стратегије које могу спречити насељавање Ae. albopictus. Истраживања у циљу побољшања продуктивности масовног узгоја, као и квалитeта масовно узгојених мужјака, су од фундаменталног значаја за успех SIT-а. Ова студија је, у свом првом делу, била фокусирана на поређење утицаја три различите величине кавеза за масовни узгој Ae. albopictus, на дужину крила, преживљавање адулта и продукцију јаја, током 20 генерација колонизације; и одређивање оптималне величине кавеза за стандардни масовни узгој. Дужина крила је одабрана као значајна морфолошка промењива, која је повезана са виталношћу гајених комараца кроз општу величину тела. За мерење дужине крила (по линеарном методу), као и за бројање јаја, коришћен је компјутерски програм за обраду и анализу слике (ImageJ). Колонија Ae. albopictus коришћена у овом експерименту, потекла је од jaja сакупљених у природи и одржавана је у комори са контролисаним климатским условима у лабораторији Centro Agricoltura Ambiente (САА) „Giogio Nicoli“, Crevalcore, Италија. У кавезе од плексигласа 40 x 40 x 40 cm (C1), 100 x 20 x 100 cm (C2) и 100 x 65 x 100 cm (C3) интродукована је једнака густина адулта (20 адулта/литри), док је однос полова био 1:1. Током целог огледа је укупно процесуирано око 365.600,00 комараца. Сви тестирани параметри испољили су сличну динамику опадања својих вредности приближно до средине колонизационог периода, да би затим уследио пораст. Опоравак популације комараца у другом постпериоду је био много израженији у кавезима С1 и С2, него у кавезу С3. Узгој комараца у кавезу С1 испољио је најнижи негативан утицај на оригиналне каркатеристике популације комараца. Пре примене SIT-a у циљу сузбијања природне популације комараца, неопходно је оцентити квалитет масовно узгојених инсеката, компетитивност лабораторијски узгојених стерилисаних мужјака у односу на фертилне мужјаке из дивље популације (у процесу парења са женкама), као и њихову способност да индукују стерилитет у циљнoj популацији. У складу са тим, други део ове студије је био фокусиран на оцену релавантних параметара у полу-природним условима. У ове сврхе коришћена су 4 велика кавеза (тзв. тунела) димензија 8 x 5 x 2,8 m, постављена у вегетацију у приградској области Болоње (CAA), како би се што боље симулирали природни услови. Однос стерилисаних мужјака: фертилих мужјака: неспарених женки (virgo intacta) био је константан (100:100:100), а примењена доза ирадијације 30 Gy. Коришћена су три различита соја Ae. albopictus: два лабораторијска и један дивљи. У третману су испитиване 4 различите комбинације сојева (у укупно 15 понављања) базиране на два испитивана соја; док је у контроли (100 фертилних мужјака:100 неспарених женки) коришћен само један лабораторијски сој (у 4 понављања). Током трајања целог експеримента укупно је за интродукцију у тунеле издвојено 5300 Ae. albopictus (3400 мужјака и 1900 женки). Резидуални фертилитет мужјака (у просеку: 2,82 % на 30 Gy ), као и уочене вредности CIS и Fried индекса (у просеку свакa око 1), били су веома задовољавајући, указујући да су стерилни и фертилни мужјаци били приближно једнако компетитивни, и да је доза ирадијације од 30 Gy била веома добар избор за стерилисање мужјака (оптимизација баланса између виталности мужјака и нивоа стерилитета). Додатно је праћено још неколико важних индикатора квалитета испитиваних сојева: почетни морталитет мужјака, дневна стопа преживљавања, реаговање на утицај метеоролошких фактора, и проценат женки преосталих после раздвајања полова. Сви испитивани сојеви су се одликовали добрим вредностима одабраних индикатора квалитета.

Aedes albopictus [Stegomyia albopicta] (Skuse 1895) (Diptera: Culicidae) je trenutno najekspanzivnija invanzivna vrsta komaraca na svetu. Ova vrsta je od izuzetnog medicinskog značaja, pošto su ženke vektori preko 20 arbovirusa (prouzrokovača denge, čikungunja groznice, različitih encefalitisa i dr.) i nematoda roda Dirofilaria. Introdukovanje vrste Ae. albopictus u Srbiju je prvi put zabeleženo 2009. god. i još uvek je lokalizovana na graničnim prelazima sa Hrvatskom i Crnom Gorom. Usled izloženosti opasnosti od prodora ove vrste u Srbiju i moguće introdukcije bolesti čiji se prouzrokovači prenose ovim vektorom, naša zemlja se uključuje u istraživanja o tehnici sterilizacije insekata (Sterile Insect Technique - SIT), sa namerom da se SIT integriše u strategije koje mogu sprečiti naseljavanje Ae. albopictus. Istraživanja u cilju poboljšanja produktivnosti masovnog uzgoja, kao i kvaliteta masovno uzgojenih mužjaka, su od fundamentalnog značaja za uspeh SIT-a. Ova studija je, u svom prvom delu, bila fokusirana na poređenje uticaja tri različite veličine kaveza za masovni uzgoj Ae. albopictus, na dužinu krila, preživljavanje adulta i produkciju jaja, tokom 20 generacija kolonizacije; i određivanje optimalne veličine kaveza za standardni masovni uzgoj. Dužina krila je odabrana kao značajna morfološka promenjiva, koja je povezana sa vitalnošću gajenih komaraca kroz opštu veličinu tela. Za merenje dužine krila (po linearnom metodu), kao i za brojanje jaja, korišćen je kompjuterski program za obradu i analizu slike (ImageJ). Kolonija Ae. albopictus korišćena u ovom eksperimentu, potekla je od jaja sakupljenih u prirodi i održavana je u komori sa kontrolisanim klimatskim uslovima u laboratoriji Centro Agricoltura Ambiente (SAA) „Giogio Nicoli“, Crevalcore, Italija. U kaveze od pleksiglasa 40 x 40 x 40 cm (C1), 100 x 20 x 100 cm (C2) i 100 x 65 x 100 cm (C3) introdukovana je jednaka gustina adulta (20 adulta/litri), dok je odnos polova bio 1:1. Tokom celog ogleda je ukupno procesuirano oko 365.600,00 komaraca. Svi testirani parametri ispoljili su sličnu dinamiku opadanja svojih vrednosti približno do sredine kolonizacionog perioda, da bi zatim usledio porast. Oporavak populacije komaraca u drugom postperiodu je bio mnogo izraženiji u kavezima S1 i S2, nego u kavezu S3. Uzgoj komaraca u kavezu S1 ispoljio je najniži negativan uticaj na originalne karkateristike populacije komaraca. Pre primene SIT-a u cilju suzbijanja prirodne populacije komaraca, neophodno je ocentiti kvalitet masovno uzgojenih insekata, kompetitivnost laboratorijski uzgojenih sterilisanih mužjaka u odnosu na fertilne mužjake iz divlje populacije (u procesu parenja sa ženkama), kao i njihovu sposobnost da indukuju sterilitet u ciljnoj populaciji. U skladu sa tim, drugi deo ove studije je bio fokusiran na ocenu relavantnih parametara u polu-prirodnim uslovima. U ove svrhe korišćena su 4 velika kaveza (tzv. tunela) dimenzija 8 x 5 x 2,8 m, postavljena u vegetaciju u prigradskoj oblasti Bolonje (CAA), kako bi se što bolje simulirali prirodni uslovi. Odnos sterilisanih mužjaka: fertilih mužjaka: nesparenih ženki (virgo intacta) bio je konstantan (100:100:100), a primenjena doza iradijacije 30 Gy. Korišćena su tri različita soja Ae. albopictus: dva laboratorijska i jedan divlji. U tretmanu su ispitivane 4 različite kombinacije sojeva (u ukupno 15 ponavljanja) bazirane na dva ispitivana soja; dok je u kontroli (100 fertilnih mužjaka:100 nesparenih ženki) korišćen samo jedan laboratorijski soj (u 4 ponavljanja). Tokom trajanja celog eksperimenta ukupno je za introdukciju u tunele izdvojeno 5300 Ae. albopictus (3400 mužjaka i 1900 ženki). Rezidualni fertilitet mužjaka (u proseku: 2,82 % na 30 Gy ), kao i uočene vrednosti CIS i Fried indeksa (u proseku svaka oko 1), bili su veoma zadovoljavajući, ukazujući da su sterilni i fertilni mužjaci bili približno jednako kompetitivni, i da je doza iradijacije od 30 Gy bila veoma dobar izbor za sterilisanje mužjaka (optimizacija balansa između vitalnosti mužjaka i nivoa steriliteta). Dodatno je praćeno još nekoliko važnih indikatora kvaliteta ispitivanih sojeva: početni mortalitet mužjaka, dnevna stopa preživljavanja, reagovanje na uticaj meteoroloških faktora, i procenat ženki preostalih posle razdvajanja polova. Svi ispitivani sojevi su se odlikovali dobrim vrednostima odabranih indikatora kvaliteta.

Currently, the most expansive invasive mosquito species in the world is Aedes albopictus [Stegomyia albopicta] (Skuse 1895) (Diptera: Culicidae). This species is of paramount medical importance, as females are efficient vectors of more than 20 viral pathogens (including dengue, chikungunya, different encephalitis viruses etc.) as well as nematodes of genus Dirofilaria. Introduction of Ae. albopictus in Serbia has been reported for the first time in 2009, and it is still restricted to the border crossings with Croatia and Montenegro. Due to the elevated risk of Ae. albopictus spreading and establishing across Serbia and possible introduction of vector borne diseases, our country is getting involved in the research of Sterile Insect Technique (SIT), with intention to integrate SIT into strategies that can prevent Ae. albopictus detrimental vectorial consequences in our region. Research to improve the productivity of mass-rearing, as well as the quality of mass reared males is of essential importance for the success of SIT strategy. This study, in its first part, compared the influence of three differently sized cages for Ae. albopictus mass rearing on wing length, adult survival and egg production during 20 generations of reared mosquitoes, and determined the optimal cage size for standard mass rearing. The wing length was selected as an easy to measure morphological variable well correlated with fitness of reared mosquitoes. An open source image processing and analysis programme (ImageJ) was used for the wing measurement (by linear method), as well as for egg counting. Aedes albopictus strain used for this experiment was derived from wild collected eggs and maintained in a climatecontrolled room in the laboratory of Centro Agricoltura Ambiente (САА) „Giogio Nicoli“, Crevalcore, Italy. Plexiglas cages of 40 x 40 x 40 cm (C1), 100 x 20 x 100 cm (C2) and 100 x 65 x 100 cm (C3) were loaded with equal adult density (20 adults// litre), and sex ratio of 1:1. During the entire experiment, a total of 365,600.00 mosquitoes were processed. All tested parameters demonstrated similar dynamic of decrease to mid colonization time and increase latter on. Recovering of mosquito population in second sub period was particulary evident in cages C1 and C2, then in C3. Mosquito rearing in cage C1 provided the least negative impact on original characteristics of the native mosquito population. Prior to SIT application, with an aim to control wild mosquito population, it is necessery to assess quality of mass reared insects i.e. the competitiviness (for mating with females) of irradiated mass-reared males in respect to fertile males from wild population as well as their capacity to induce sterility into the target population. Accordingly, the second part of this study was focused on relevant paramthers assesment in semi-field conditions. For these purposes 4 large proof net-screened enclosures (sized 8 x 5 x 2.8 m) were set in suburban vegetated area in Bologna province (CAA) ensuring conditions which closely simulate the field. The ratio of sterile males:fertile males: virgin females was constant (100:100:100), and administered dose of irradiation was 30 Gy. Three different Ae. albopictus strains were used (two laboratory and one wild). Four different strain combinations (in total of 15 replicates) were tested in treatment (involving two strains); while in refernce enclosures only one (laboratory) strain with 100 fertile males:100 virgin females (4 replicates) was tested . During the whole experiment a total of 5300 Ae. albopictus (3400 males and 1900 females) was employed. Recorded male residual fertility (mean 2.82% at 30 Gy), as well as observed CIS and Fried indexes values (both indexes in range of 1) were very satisfying, indicating that sterile males were approximately equally competitive with fertile ones and that 30 Gy irradiation dose was very good choice (in terms of optimized balance between male fitness and sterility level). Several other important strain quality indicators were additionally monitored: initial male mortality, survival rate, response to meteorological factors, and percentage of residual females in the sexed sample. All parameters tested showed good performance for all three strains.