Seasonal biology of drosophila suzukii

Plaagbestrijding fruitindustriebedreigende Aziatische fruitvlieg

Drosophila suzukii is een schadelijke fruitvliegensoort uit Zuid-Oost Azië die zich recentelijk in Europa en Amerika heeft gevestigd. Sindsdien vormt deze soort een bedreiging voor de wereldwijde fruitindustrie. De bevindingen van Aurore Panel kunnen nuttig zijn voor een betere plaagbestrijding.

Panel: 'Dit zeer polyfage insect kan 5 tot 15 generaties per jaar voortbrengen en tast een breed scala aan fruitgewassen en wilde gastheerplanten aan. De vrouwelijke insecten gebruiken een gekartelde ovipositor om eieren in het vruchtvlees van rijpend fruit te leggen. De larven voeden zich met het vruchtvlees, hetgeen de vruchten dusdanig aantast dat ze niet langer verkoopbaar zijn. Drosophila suzukii wordt tevens gekenmerkt door een hoge fenotypische plasticiteit, waardoor de soort goed bestand is tegen temperatuurfluctuaties die samenhangen met de seizoenswisselingen. Wanneer de ontwikkelingscyclus van de juveniele insecten plaatsvindt in de herfst, ontwikkelen zij zich tot volwassen vliegen met een winter-morfotype (WM), gekenmerkt door een sterke abdominale pigmentatie en grotere afmeting. Wanneer deze ontwikkeling daarentegen plaatsvindt in de zomer, zijn de vliegen lichter van kleur en kleiner, overeenkomend met het zomer-morfotype (SM). Deze morfologische aanpassingen gaan gepaard met complexe verschillen in fysiologie en gedrag, waardoor D. suzukii in staat is zijn overlevings- en/of reproductiestrategie te optimaliseren in verschillende omgevingen.

De meeste strategieën om dit plaagdier te bestrijden zijn gebaseerd op de toepassing van synthetische breed-spectrum bestrijdingsmiddelen om volwassen D. suzukii-vliegen te verdelgen. Deze chemische bestrijding wordt vaak gecombineerd met maatregelen op het gebied van sanitatie, het massaal wegvangen van de plaaginsecten, en het kort houden van oogst-intervallen. Het herhaaldelijk gebruik van pesticiden verstoort echter niet alleen bestaande programma’s op het gebied van geïntegreerde gewasbescherming (IPM, integrated pest management), vormt een gezondheidsgevaar voor de consument en telers en kan een resistentie tegen bepaalde actieve ingrediënten bij de plaag veroorzaken. Daarnaast beperkt deze chemische controle zich tot gecultiveerde gewassen, en bestrijkt niet de natuurlijke habitats waar de plaag zich ook huisvest. De praktische toepassing van biologische ongediertebestrijdingsstrategieën (biological control) voor deze nieuwe invasieve plaagsoort staat nog in de kinderschoenen. Daarom is het van groot belang om onze kennis over de populatiegroei, reproductief succes, en overlevingsmechanismen van D. suzukii in rap tempo te verbreden. Deze kennis kan leiden tot de ontwikkeling van een IPM-strategie om fruitgewassen tegen D. suzukii te beschermen, waarbij door middel van biologische bestrijding grip wordt gehouden op de populaties. De bevindingen van mijn promotieonderzoek, die in dit proefschrift worden gepresenteerd, kunnen bijdragen aan de ontwikkeling van een dergelijk IPM-programma.

Mijn experimentele onderzoek had als specifiek doel om meer inzicht te vergaren in de belangrijkste levensgeschiedenis eigenschappen (life history traits) die de vestigings- en populatiedynamiek van D. suzukii in noord-west Europa beïnvloeden. De drie kernpunten in mijn onderzoek zijn (1) de populatiestructuur van D. suzukii; (2) de overlevingsstrategieën en populatiedynamiek in de winter en het vroege voorjaar; en (3) levensgeschiedenis eigenschappen en fenotypische verschillen tussen de twee seizoens-morfotypen.

Mijn onderzoeksresultaten wijzen uit dat D. suzukii-populaties grootschalig konden overwinteren in geïnfesteerde delen van noord-west Europa. Bovendien laten ze zien dat het belangrijkste startpunt voor verdere populatieopbouw waarschijnlijk wordt gevormd door de vrouwelijke vliegen die overwinterden op locaties waar ze zich hadden voortgeplant voor de start van de winter. Het zijn voornamelijk deze overwinterende vrouwtjes zelf die de eerste kersenoogst aantasten, en niet hun nakomelingen die in het vroege voorjaar op wilde planten opgroeiden. Deze overwinterende vrouwtjes kunnen overleven tot het einde van de lente, ze produceren een nieuwe generatie met het zomer-morfotype, wat leidt tot een piek in de populatiegroei. De heersende milieuomstandigheden beïnvloeden de ontwikkeling van de plaag, wat leidt tot verschillende levensgeschiedeniseigenschappen afhankelijk van het jaargetijde. Vliegen met het zomer-morfotype (SM) werden gekenmerkt door een hoog reproductiegetal en een lage mortaliteit, met name tijdens de periode waarin ze kunnen reproduceren. Ze konden volledig profiteren van de opkomende broedmogelijkheden, maar zijn wel kwetsbaar voor koudestress tijdens de wintermaanden, vooral de mannetjes. Vliegen met het winter-morfotype (WM) vertonen daarentegen minder fluctuaties in het leeftijdsgebonden risico op sterfte, maar hadden een lagere reproductie. Zij konden goed langere perioden van koudestress overleven, alhoewel een tekort aan voortplantingspartners na een koudeperiode ten koste ging van hun reproductiepotentieel. Tenslotte vond ik dat het vermogen van beide seksen om extreme temperaturen te verdragen voornamelijk bepaald werd door de temperatuur die ze ervaren hadden als volwassen vliegen, en dat de temperatuur waarbij ze waren opgegroeid (als larve) slechts een kleine rol speelde en alleen een effect had op de koudetolerantie. Mijn resultaten toonde ook een hoge mate van fenotypische plasticiteit in de chemische samenstelling van de koolwaterstoffen op de cuticula (cuticular hydrocarbons) van mannetjes en vrouwtjes D. suzukii vliegen onder invloed van de temperatuur tijdens het volwassen stadium. Daarentegen werden morfologische kenmerken zoals vleugelgrootte en tibialengte bepaald door de temperatuur tijdens het juveniele stadium. In mannetjes werd de mate van pigmentatie op het achterlijf ook vooral bepaald door de temperatuur tijdens de juveniele ontwikkeling, maar bij vrouwtjes was dat ook deels afhankelijk van de temperatuur tijdens het volwassen stadium. Deze resultaten zijn in tegenstelling tot de algemeen aanvaardde veronderstelling dat de WM- en SM-vliegen twee discrete verschijningsvormen zijn, omdat ik aantoon dat de verschillende eigenschappen van beide morfotypen onafhankelijk van elkaar reageren op omgevingstemperatuur. Voor sommige eigenschappen lag de kritische periode waarin het uiterlijke kenmerk bepaald werd tijdens het juveniele stadium, voor sommige tijdens het volwassen stadium en een paar eigenschappen waren gevoelig voor temperatuur in zowel het juveniele als volwassen stadium. Het onderscheid tussen de WM- en SM-vliegen is dus minder rigide dan tot nu toe werd aangenomen. Deze bevindingen hebben directe implicaties voor de huidige bestrijdingsstrategieën voor deze plaaginsecten, zoals de steriele-insecten-techniek (SIT), het uitzetten van natuurlijke vijanden, het gebruik van pesticiden of loksprays, etc., omdat het succes van deze methoden wordt bepaald door het moment van de interventie, wat direct samenhangt met de biologie en ecologie van de plaag.

Proefschrift: http://hdl.handle.net/11370/de9b57b4-77b2-4e1a-91d5-3684d3b908be