Campionamento per la stima delle specie di Frankliniella Dei corci e dei predatori delle specie di Orio negli esperimenti sul campo
Summary
Presentato qui è un protocollo per determinare il numero di tripidi e piccoli predatori di insetti pirata nelle colture in più date negli esperimenti sul campo. Anche illustrato è come determinare l’efficacia delle tattiche di gestione contro i tripidi e valutare i benefici della predazione da bug pirata minuto.
Abstract
Il tripido dei fiori occidentali, Frankliniella occidentalis (Pergande), è un parassita polifago che si è diffuso in tutto il mondo. L’ampio uso di insetticidi nei tentativi di controllare le sue popolazioni elimina i nemici naturali e le specie di tripidi dei fiori concorrenti, aumentando così le sue popolazioni. Una situazione insostenibile si sviluppa con popolazioni di parassiti resistenti concomitanti, focolai di parassiti secondari e degrado ambientale. La gestione integrata dei parassiti utilizza la conoscenza delle relazioni tra parassiti e nemici naturali per implementare tattiche rispettose dell’ambiente e sostenibili. Minute pirate bugs sono i predatori più importanti in tutto il mondo di tripidi. Possono sopprimere e infine controllare le specie di Frankliniella dei fiori di fiori. Sono necessari campioni di fiori prelevati almeno settimanalmente per comprendere le dinamiche predatori-preda. Qui è mostrato il campionamento dei fiori di ortaggi da pecusta e piante complementari per stimare la densità dei singoli tripidi e piccole specie di insetti pirata. I dati dei rappresentanti illustrano come il protocollo viene utilizzato per determinare l’efficacia delle tattiche di gestione nel tempo e come valutare i benefici della predazione per bug pirata minuti. Il protocollo di campionamento è altrettanto adattabile al campionamento di tripidi e piccoli insetti pirata in altre specie di piante ospitano.
Introduction
Il tripide dei fiori occidentali, Frankliniella occidentalis (Pergande), è stato uno dei primi grandi parassiti che è stato diffuso in tutto il mondo a causa del globalismo e il commercio internazionale di prodotti agricoli. I danni economici derivano direttamente dall’alimentazione e dall’oviposizione e indirettamente attraverso la trasmissione di virus patogeni vegetali. Le popolazioni invasive erano già in gran parte resistenti alla maggior parte delle classi di insetticidi, e i tentativi di controllare le popolazioni con insetticidi hanno solo aumentato i danni eliminando importanti nemici naturali e specie concorrenti. Questo approccio di controllo ha destabilizzato i programmi di gestione e ha portato a popolazioni di parassiti resistenti, focolai di parassiti secondari e degrado ambientale1.
Sono stati sviluppati programmi integrati di gestione dei parassiti a partire dalla conoscenza delle relazioni tra parassiti e nemici naturali e dagli effetti delle tattiche di gestione su queste relazioni. Le caratteristiche della popolazione della rapida colonizzazione e della crescita sono state a lungo credute per superare le capacità dei nemici naturali di regolare i tripidi i fiori occidentali opportunistici; cioè, fino a quando non è stato dimostrato che la predazione da popolazioni naturali di Orio insidioso (Say) non solo ha portato alla soppressione delle popolazioni di tripidi fiori occidentali, ma anche un declino delle popolazioni verso l’estinzione2. Inoltre, i tripidi dei fiori occidentali sono per lo più fiori-abitari, in cui compete per il polline e altre risorse di fiori con i tripidi dei fiori polifagi nativi.
Nella maggior parte degli Stati Uniti orientali, il principale concorrente nativo è Frankliniella tritici (Fitch), mentre nel sud della Florida la principale specie concorrente è Frankliniella bispinosa (Morgan)3. I tripidi dei fiori occidentali soffrono di forte resistenza biotica in Florida dalle specie autoctone di predatori e specie di tripidi dei fiori concorrenti; tuttavia, sono le specie dominanti negli habitat disturbati dagli insetticidi e da altre tattiche che escludono i tripidi e i nemici naturali. Pertanto, una componente fondamentale dei programmi integrati di gestione dei parassiti integrati di successo per la frutta torefruttigliante è una maggiore predazione e concorrenza3,4. Questi programmi sono stati sviluppati dalla conoscenza delle dinamiche predatori-preda e l’efficacia di varie tattiche per gestire i tripidi e aumentare la resistenza biotica. Qui, vengono mostrate la metodologia utilizzata per stimare le densità dei singoli tripidi e delle piccole specie di insetti pirata nei fiori delle verdure da frutto e delle piante compagna in Florida. I dati vengono utilizzati per determinare l’efficacia delle tattiche di gestione e valutare i benefici della predazione per bug pirata minuto.
Progettare il protocollo di campionamento dei tripidi dei fiori: informazioni di base
Quando il fiore occidentale tripide è emerso come un parassita importante nel 19805, è stato necessario sviluppare procedure per determinare con precisione, in modo efficiente, e con precisione il numero di singole specie di tripidi negli studi sul campo. Le procedure qui descritte sono state sviluppate a partire dalle conoscenze acquisite in numerosi studi condotti per comprendere la biologia e la gestione dei tripidi dei fiori. Esempi di questi studi includono il lavoro di Funderburk et al.2, Hansen et al.6, Salguero Navas et al.7, Sutherland et al.8, e Tyler-Julian et al.9. Le concentrazioni di specie Frankliniella e piccoli insetti pirata nei fiori è basato sul comportamento e non un artefatto di applicazioni insetticide o campionamento6. Le stime delle popolazioni nei fiori su altre parti vegetali di solito sono sufficienti per comprendere le dinamiche locali di predatori e prede su un ospite di piante e valutare i benefici dei programmi di controllo biologico basati sui rapporti predatore-preda. Tuttavia, la metodologia sviluppata per i fiori può essere adattata al campionamento di altre parti dell’impianto. L’unità campione usuale è uno o più fiori. Il numero di campioni necessari per raggiungere il livello di precisione desiderato è una funzione della densità di popolazione e del numero di fiori nell’unità campione.
Le specie di Frankliniella tendono ad essere una distribuzione aggregata nei fiori, e le popolazioni di solito sono concentrate nei fiori della pianta superiore calotta7. Per la maggior parte degli studi, i fiori sono selezionati casualmente dalla metà superiore della pianta. Tecniche relative per rimuovere i tripidi dai fiori, tra cui lavaggio liquido, slittamento meccanico, o disidratazione, sono imprecise e imprecise8. Per questo motivo, viene utilizzata una tecnica di stima assoluta di conteggio diretto. I tripidi sono piccoli organismi circa 2 mm in Iength, e la microscopia di solito è necessaria per determinare con precisione la specie. I fiori che ristituiscono un’unità campione sono collocati in una fiala del 70% di alcol. Una volta raccolti i campioni, le fiale di ogni trama vengono restituite al laboratorio per l’estrazione dei tripidi e dei piccoli insetti pirata e la determinazione accurata del sesso, delle specie e dello stadio di ciascuno. Gli esperimenti consistono in trame di campo replicate che vengono utilizzati per valutare l’efficacia dei trattamenti per sopprimere i tripidi e i benefici della predazione da piccoli insetti pirata. I campioni di fiori vengono prelevati almeno settimanalmente durante il periodo di fioritura dell’ospite della pianta. I progetti sperimentali di blocchi completi randomizzati sono utili per rimuovere le differenze di errore sperimentali nei tripidi e nei minuti densità di bug dei pirati tra i blocchi. Gli accordi di trattamento sotto-trama sono utili per ridurre gli effetti inter-plot delle tattiche di gestione che influenzano il movimento dei tripidi9.
Elaborazione e analisi dei campioni di fiori: informazioni di base
Prima degli anni ’90, le chiavi di specie di tripidi sono state sviluppate per l’uso da parte di specialisti tassonomici, che hanno posizionato i tripidi per l’identificazione sui vetrini al microscopio utilizzando uno dei diversi supporti di montaggio. I ricercatori che studiavano la biologia e la gestione dei tripidi non erano specialisti tassonomici e non c’era alcun coinvolgimento da parte di specialisti tassonomici negli studi. Tipicamente, i tripidi in campioni di questi studi sono stati raggruppati nel genere, famiglia, suborder, o livelli di ordine di classificazione. Dopo la diffusione dei tripidi dei fiori occidentali, c’è stata una rapida proliferazione di ricerche riguardanti la biologia e la gestione dei tripiedi e 2) il riconoscimento da parte dei ricercatori per la necessità di identificare le specie di tripidi e sviluppare un sistema efficiente per la lavorazione dei campioni.
Negli studi della metà degli anni ’90 che hanno coinvolto la biologia della popolazione dei tripidi, i tripidi degli adulti dei campioni sono stati messi in vetrine al microscopio e identificati in specie dallo specialista tassonomico R. J. Beshear (ad esempio, Salguero Navas et al.7). Le larve sono state identificate nel genere solo a causa della mancanza di chiavi di identificazione larvale disponibili in quel momento. Il montaggio dello scivolo era costoso e laborioso, ed è stato sviluppato un sistema più efficiente2. Negli studi successivi, i tripidi nei campioni sono stati estratti dai fiori in un piatto Petri contenente il 70% di alcol, e i maschi e le femmine nel piatto Petri sono stati identificati per specie sotto stereoscopia. La maggior parte delle nostre ricerche coinvolge specie di Frankliniella. Gli adulti di queste specie sono stati separati da specie sotto lo stereoscopio utilizzando differenze nella loro chaetotaxy sulla superficie dorsale del pronotum, testa e antenne10,11,12.
Ulteriori competenze nella tassonomia tripatro sono state acquisite per riconoscere e identificare altri generi e specie di tripidi nei campioni. Ci sono numerose specie di Orio in tutto il mondo che sono importanti predatori di tripidi. Due specie, O. insidiosus e O. pumilio (Champion), sono simpatrici in gran parte della Florida13. Gli adulti di queste specie sono separati dalle caratteristiche di colore del segmento delle antenne basali, del femora della gamba posteriore e della cuneus sull’ala. Le specie e i generi di tripidi differiscono nella loro biologia e nel loro comportamento; pertanto, i dati per ciascuno di essi vengono in genere analizzati separatamente. Poiché le popolazioni di tripidi nei fiori hanno un modello aggregato di distribuzione, i dati devono essere trasformati per stabilizzare le varianze tra i trattamenti. I mezzi di trattamento vengono confrontati utilizzando l’analisi della varianza a seconda della progettazione sperimentale e i dati vengono analizzati per ogni singola data e/o per i dati raggruppati sulla data2,9. L’analisi degli effetti sulle singole date è importante quando le differenze di trattamento variano rispetto alla data. Il rapporto tra gli studi tripidi (adulti e larve) al minuto pirata (adulti e ninfe) viene utilizzato per valutare l’efficacia del controllo biologico con piccoli insetti pirata nel campo della Florida che sopprimono le popolazioni di tripidi a un rapporto di circa un predatore per ogni 180 tripidi2,9.
Protocol
Representative Results
Discussion
Sono stati sviluppati protocolli di campionamento con i livelli desiderati di precisione per stimare la densità di popolazione dei tripidi ai fiori per le colture della Florida nel corso di oltre tre decenni di ricerca sul campo. Sono stati condotti studi per comprendere aspetti importanti della biologia dei tripidi dei fiori che influenzano le stime della popolazione. Ad esempio, sono stati condotti studi per comprendere gli effetti sulle stime dell’ora del giorno durante il campionamento16, posizione del campione all’interno del campo16, posizione campione su singole piante6,16, modelli di aggregazione nei fiori7e colore fiore17. Questi fattori sono stati trovati per influenzare le stime della popolazione; quindi, le decisioni su dove, quando e come sono di fondamentale importanza nella progettazione del protocollo di campionamento nei futuri studi di ricerca.
Minute pirate bug adulti e ninfe sono altamente antofilo, e il predatore aggrega con la sua preda in modo dipendente dalla densità preferendo gli stessi fiori preferiti anche dai tripidi17. Sfruttano anche i segnali delle prede o delle piante danneggiate dalle prede nell’individuazione dei tripidi. Gli adulti si muovono rapidamente tra i fiori, un comportamento che migliora la loro capacità di tracciare le popolazioni locali di tripidi preda nello spazio e nel tempo18. Pertanto, i protocolli di campionamento sviluppati per stimare le popolazioni di tripidi dovrebbero essere utilizzati in studi futuri quando si stimano le popolazioni di bug pirata minuti. Minute pirate bugs sono predatori efficienti degli adulti e larve di diverse specie di Frankliniella fiori di fiori19. Il numero del predatore rispetto al numero di prede di tripidi totali fornisce la migliore stima della capacità degli insetti pirata minuti di sopprimere e controllare le popolazioni miste di tripidi nei fiori. Questo dovrebbe essere considerato quando si analizzano i dati in studi futuri.
La specie Frankliniella adulti colonizzano rapidamente le colture ospiti una volta che inizia la fioritura, e la rapida crescita della popolazione segue in assenza di mortalità da nemici naturali2,18,19. Su un buon ospite di piante sia per predatori che per pacidi come il girasole, il numero di tripidi è maggiore subito dopo l’avvio dei fiori, seguito da cali nelle popolazioni man mano che aumentano i piccoli insetti pirata (Figura 9). Popolazioni di piccoli insetti pirata rimangono anche se i tripidi sono quasi estinti. Per comprendere appieno questo rapporto dinamico predatore-preda, è necessario campionare frequentemente durante il periodo di fioritura del raccolto. Lo stesso vale quando si indaga l’efficacia di altri tipi di tattiche, in quanto possono essere efficaci in alcune date e non altri. Una o due volte il campionamento settimanale durante l’intero periodo di fioritura è stato impiegato per valutare gli effetti di più tattiche nel sistema push-pull sotto inchiesta in Tyler-Julian et al.9,14.
Frankliniella è il secondo genere più grande della famiglia Thripidae, e c’è una grande quantità di letteratura che descrive le fasi della vita adulta20. Un complesso di specie abita fiori che è specifico per diverse specie di piante ospiti e luoghi geografici. Pertanto, l’identificazione esperta di campioni preparati da diapositive da un sottoinsieme dei campionamenti iniziali è fondamentale. Poi, in qualsiasi pianta ospite e posizione geografica, caratteri tassonomici unici per gli adulti di ogni specie possono essere scelti in modo che la specie può essere determinata in studi futuri senza andare alla laboriosa e costosa procedura di mettere ogni al microscopio per la visualizzazione al microscopio composto. Essi possono semplicemente essere visualizzati e identificati sotto uno stereoscopio. (In alcune situazioni insolite, i caratteri morfologici che separano due specie sono così simili che non possono essere separati sotto lo stereoscopio.) I metodi descritti qui per le specie di tripiche dei fiori comuni nella maggior parte delle colture in Florida dovrebbero essere adattati e utilizzati in altre località geografiche durante la lavorazione del gran numero di campioni necessari negli studi sul campo per determinare l’efficacia delle tattiche di gestione e per valutare i benefici della predazione da bug pirata minuto.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Il supporto è stato fornito da Specialty Crop Block Grants del Florida Department of Agriculture and Consumer Services Numbers 01856 e 024049. Un ulteriore sostegno è venuto da accordi di cooperazione tra l’USDA-ARS e l’Università della Florida Numeri 58-6618-2-096 e 58-6618-4-035. Ringraziamo gli studenti precedenti, i post-doc e i collaboratori che hanno contribuito in tanti modi alla nostra ricerca per comprendere i fattori che influenzano le dinamiche della popolazione dei tripidi dei fiori.
Materials
| Alcohol | Any source | 70% ethanol or isopropyl | |
| Centrifuge tube | Fisher Scientific Co. | 06-443-18 | Flat cap and trayed |
| Forceps | Fisher Scientific Co. | 08-885 | Medium point |
| Kaolin clay | Novasource | Surround WP | 95% kaolin |
| Pasteur pipet | Fisher Scientific Co. | 13-678-6A | 5 ¾ inch disposable |
| Petri dish | Fisher Scientific Co. | FB0875711A | With grid |
| Probes/seekers | Fisher Scientific Co. | 08-995 | 6 inch bent end |
| Scalpel | Fisher Scientific Co. | 14-840-00 | Excel international |
| Stereomicroscope | Leica Microsystems | M Series | 40X and greater |
| UV-reflective mulch | Intergro | Metalized |
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