La compatibilitat d’aparellament de la mosca de l’oliva: quatre poblacions salvatges i una híbrida de laboratori s’encreuen sense barreres (Entomologia mediterrània, 44/ 2018)

El mes d’agost comentàvem una recerca d’Aumann et al. sobre l’aplicació del mecanisme de reparació dirigit per homologia CRISPR-Cas com a mètode d’edició genètica en la mosca mediterrània de la fruita (Ceratitis capitata). Aumann et al. volen utilitzar l’edició genètica per obtindre insectes estèrils d’aquesta espècie per tal de fer-los servir com a control de plagues. La tècnica d’insecte estèril es basa en el fet que els aparellaments amb aquests insectes estèrils redueixen la població diana. És clar que primer de tot cal que aquests insectes, per bé que estèrils, s’aparellin realment amb el fenotip salvatge. La mosca mediterrània de la fruita pertany a la família dels tefrítids, com també la mosca de l’oliva (Bactrocera oleae), que és la plaga més important de les oliveres. També en aquesta espècie es treballa activament per al desenvolupament d’eines de gestió integrades de plagues, que podrien incloure la tècnica de l’insecte estèril. En els intents que hi ha hagut, però, els mascles estèrils criats al laboratori presentaven diferències comportamentuals respecte dels salvatges, tant en una menor propensió a aparellar-se com en un desplaçament temporal de l’aparellament. L’entomòleg Sohel Ahmad, de la Universitat de Viena, ha coordinat una recerca per entendre la natura d’aquest obstacle. Així, Ahmad et al. han estudiat el comportament i la compatibilitat en l’aparellament de quatre poblacions de B. oleae procedents de Croàcia, França, Itàlia i Espanya. També introduïren en l’estudi una cinquena població de laboratori, híbrida entre una soca grega domesticada i una soca israeliana salvatge. En un article a la revista PLoS One, Ahmad et al. expliquen que no han trobat barreres reproductives, ni pre-zigòtiques, ni post-zigòtiques, entre les quatre poblacions salvatges, ni tampoc entre elles i la soca híbrida.

Una mosca de l’oliva (“Bactrocera oleae”) fotografiada el desembre del 2007. Aquesta espècie és la plaga més important de les oliveres. Les femelles ovopositen a partir de l’estiu en forats que practiquen en les olives. Les larves, un colp eclosionades, excaven fins a la polpa. La larva de l’estadi tres abandona l’oliva i fa l’estadi de pupa en el sòl. L’impacte de la plaga es troba, a més de la pèrdua de fruits, en l’acidificació de l’oli resultant

La mosca de l’oliva

L’entomòleg Sohel Ahmad treballa des de fa 18 anys al Laboratori de Control de Plagues d’Insectes (IPCL), de Seibersdorf, centre adscrit a la Divisió de Tècniques Nuclears en Alimentació i Agricultura que comparteixen l’Organització per l’Alimentació i l’Agricultura (FAO) i l’Agència Internacional de l’Energia Atòmica (IAEA). Ahmad també és investigador de la Universität Wien.

Ahmad ha realitzat la metodologia i l’anàlisi formal d’aquest estudi, que també ha estat supervisat per Marc J. B. Vreysen i per Carlos Cáceres, del mateix laboratori. Vreysen participà també en la validació dels resulats. Del mateix laboratori aportaren recursos Ulysses Sto Tomas, Thilakasiri Dammalage i Keke Gembinsky.

La redacció original de l’article la va fer Ahmad. Hi van fer posteriorment aportacions, a més de Cáceres i Vreysen, Ihsan ul Haq (del Centre Nacional de Recerca Agrícola d’Islamabad), Hannes Paulus (de la Universitat de Viena) i Polychronis Rempoulakis (del Department of Biological Sciences de la Macquarie University, de Sydney).

Aquests autors agraeixen el suport tècnic d’Andrew Parker i de Mohammad Abdalla Adly, del Laboratori de Viena. El redactat fou tramès a la revista PLoS One el 5 de febrer del 2018. Després d’un procés de revisió ha estat acceptat el 18 d’octubre i publicat l’1 de novembre.

La mosca de l’oliva (Bactrocera oleae) és un dípter de la família dels tefrítids que s’alimenta exclusivament de la polpa d’olives, ja siguin d’Olea europaea o d’espècies semblants (O. verrucosa i O. chrysophylla. Quan assoleix proporcions de plaga pot produir pèrdues del 90% de la collita, mesurada en olives de taula o en oli, que es veuen deteriorats fins al punt de no poder-se comercialitzar. Com a eina de control es fan tractaments preventius durant l’estiu amb dimetoat, deltametrina, fosmet, i altres insecticides. La sostenibilitat d’aquests tractaments és limitada per l’aparició de resistències i per la necessitat de mantindre olives i olis lliures de residus d’insecticides.

Per al control biològic, s’han proposat himenòpters endoparàsits (Opius concolor) i ectoparàsits (Eupelmus urozonus, Eurytoma martelli) i dípters depredadors d’ous (Lasioptera berlesiana). Una altra tàctica alternativa és l’ús de la tècnica de l’insecte estèril (SIT en l’acrònim anglès). Habitualment, això requereix la cria en el laboratori de mosques d’oliva, l’esterilització amb radiació ionitzant i l’alliberament al medi. Normalment es pensa en l’alliberament de mascles esterilitzats, ja que aquests s’aparellaran amb les femelles salvatges, que rebran un esperma estèril i que, en conseqüència ovopositaran únicament embrions no-viables. Perquè això funciona cal que els mascles estèrils siguin de bona qualitat, i que els alliberaments siguin sistemàtics in successius.

Ahmad et al. tenen en ment els programes SIT que s’utilitzen contra la mosca mediterrània de la fruita. Per exemple, a la Bioplanta de Insectos Estériles de Caudete de las Fuentes es produeixen mascles estèrils que són alliberats després en regions fructícoles d’arreu de la Mediterrània, des de les províncies de València i Castelló fins a la Vall del Neretva. En el cas de la mosca de l’oliva, el desenvolupament d’un programa SIT ha trobat uns obstacles que no li han permès avançar malgrat quatre dècades de recerques. El problema principal es desenvolupar un sistema eficient i econòmicament assumible de cria massiva. Els intents realitzats s’han trobat uns mascles estèrils poc competitius en l’aparellament. La cria en laboratori indueix canvis fisiològics i comportamentuals, que s’han provat de pal·liar amb creuaments entre soques criades en el laboratori i soques salvatges.

Ahmad et al. volien estudiar la compatibilitat d’aparellament, tan pre-zigòtica (de l’aparellament pròpiament dit) com post-zigòtica (de la viabilitat dels embrions resultants) en diferents poblacions geogràfiques de la mosca de l’oliva. L’existència d’incompatibilitats geogràfiques dificultaria tècniques SIT que no es basin en la producció més o menys local de mascles estèrils. D’altra banda, volien comprovar si hi ha una incompatibilitat reproductiva de base entre una soca híbrida de laboratori i poblacions salvatges.

Mosques de Dalmàcia, de Ligúria, del Llenguadoc i de Requena-Utiel

En el 2011, Ahmad et al. realitzaren una recollida de mosques d’oliva, previ permís dels propietaris, en quatre plantacions d’oliveres situades a:
– Split (Dalmàcia).
– Nesinhan de l’Avesque (Lengadoc).
– Spiareti (Ligûria).
– Caudete de las Fuentes (Meseta de Requena-Utiel).

D’aquestes quatre recol·leccions s’establiren quatre colònies al IPCL de Viena. Durant les dues primeres generacions, les mosques eren mantingudes en gàbies de Plexiglas de 40x30x30 cm, alimentades amb olives o grans de raïm. Aquestes olives i grans de raïm servien alhora com a substrat d’ovoposició per recollir ous fertilitzats. Els ous recollits i les larves L1 resultants eren transferides a un medi larval artificial.

06410081

Sohel, en una fotografia del 2006, examinant un cultiu de larves de mosca d’oliva. L’ICPL de Seibersdorf nasqué de la col·laboració entre la FAO i de l’IAEA, que crearen una Divisió de Tècniques Nuclears en Alimentació i Agricultura. Aquestes dues organitzacions són agències especialitzades de les Nacions Unides i l’objectiu de l’ICPL és el desenvolupament de tàctiques de control d’insectes respectuoses amb el medi natural

L’avaluació de compatibilitat d’aparellament entre les quatre colònies es va fer amb mosques que pertanyien a no pas més de la quarta generació de les criades en el laboratori. Les mosques en l’ICPL eren mantingudes en gàbies cilíndriques (20×27 cm) a una densitat de 100-200 mosques per gàbia, i que eren alimentades amb una barreja de sucre, hidrolitzat de llevat i rovell d’ou.

La cinquena colònia de l’estudi és una colònia ja adaptada al laboratori, i d’origen híbrid. Aquesta colònia es desenvolupà a partir del creuament de mascles salvatges procedents de Beit-Dagan (Districte Central d’Israel) amb femelles d’una població adaptada al laboratori (de més de 300 generacions), l’anomenada soca Demòcrit. El creuament entre la soca de Beit-Dagan i la Demòcrit es va fer durant quatre generacions consecutives, de manera que en resultà una soca que tenia un 95% d’aportació genètica de Beit-Dagan.

Els experiments de compatibilitat d’aparellament es feien en gàbies de niló de 7,2 metres cúbics en l’interior de les quals hi havia una olivera de 1,25 metres d’altura i amb una copa de 1,1 metres de diàmetre. Aquests gàbies se situaven en un hivernacle de 20 x 10 metres, amb unes condicions controlades de temperatura (25°C) i d’humitat (65%). En aquests experiments es feien servir mosques adultes d’uns 10 dies d’edat, prèviament sexades i marcades amb pols fluorescent o de color.

El marcatge cromàtic de les mosques es fa llençant pols fluorescent o de color a les pupes. S’emprà bé una pols fluorescent (DayGlo) o una de color verd (Stellar Green), vermell (Arch Chrome) o taronja (Orange). Quan els adults emergeixen de la pupa, queden marcats en la sutura frontal o ptilinal.

Pupa de la mosca de l’oliva

En els experiments d’aparellament, eren alliberats en cada gàbia 50 mascles i 50 femelles de cadascuna de les dues poblacions a les 10.30h (200 individus en total). L’aparellament començava habitualment entre les 16.00h i les 16.30h, en l’inici del capvespre, tal com s’esdevé a la natura. Un experimentador visitava cada gàbia cada 20 minuts, i llavors collia les parelles formades i introduïa cadascuna en un vial cilíndric de vidre de 5 mL, on podien continuar la còpula. Els vials amb les parelles eren revisats cada 15-20 minuts, i s’anotava finalment la durada de l’acoblament. També s’anotava si l’acoblament havia començat damunt l’arbre o en altres posicions de la gàbia.

De les cinc soques analitzades se’n van fer 10 combinacions diferents, cadascuna de les quals es replicà vuit vegades (utilitzant diferents marcatges de colors). En cada experiment, es confrontaven dues soques, A i B, de manera que podien haver aparellaments homotípics (mascle A amb femella A, mascle B amb femella B) o heterotípics (mascle A amb femella B, mascle B amb femella A). De fet, la identificació de cada parella no es feia fins a l’observació final del vial, una vegada conclòs l’acoblament, i utilitzant un microscopi de fluorescència per detectar el color identificatiu emprat.

D’acord amb la quantitat d’aparellaments homotípics i heterotípics, és possible calcular l’índex d’aïllament sexual (ISI), l’índex d’actuació relativa masculina (MRPI) i l’índex d’actuació relativa femenina (FRPI):
ISI = [(AA + BB) – (AB + BA)] / (AA + AB + BA + BB)
MRPI = [(AA + AB) – (BB + BA] / (AA + AB + BA + BB)
FRPI = [(AA + BA) – (BB + BA)] / (AA + AB + BA + BB)

Per a la compatibilitat post-zigòtica es realitzaren totes les combinacions entre les cinc soques estudiades. Per a cada combinació s’utilitzaven 5 gàbies de 5x5x10 cm, en les quals s’introduïen cinc mascles d’una soca i cinc femelles d’una altra. Es collien diàriament els ous de les gàbies, i aquests eren col·locats en fileres de paper de filtre humitejat, que es dipositaven en plaques de Petri. Cinc dies després, els papers eren examinats sota una lupa estereoscòpica, i s’anotava el nombre de larves, és a dir el percentatge d’ous que havien eclosionat.

Absència de barreres pre-zigòtiques i post-zigòtiques entre les poblacions analitzades

Els estudis d’aparellament, indicaven l’absència de barreres reproductives pre-zigòtiques. Els aparellaments no s’apartaven de la variació aleatòria excepte en el cas del creuament entre les mosques del Lengadoc i les de Dalmàcia. Els valors d’ISI, fins i tot en aquest cas, indicaven també uns aparellament aleatoris per a totes les combinacions, i el mateix indicaven els valors de MRPI i FRPI.

Tampoc no es registraven diferències pel que a la temporalitat dels aparellaments.

Pel que fa a les barreres post-zigòtiques, tampoc no se’n detectaven. Ahmad et al. remarquen però que la viabilitat dels ous és significativament inferior en els creuaments entre la soca del Llenguadoc i la de Dalmàcia, mentre que és superior en el cas del creuament entre la soca de Caudete de las Fuentes i la de Ligúria.

Ahmad et al. pensen que no hi ha realment una incompatibilitat parcial d’aparellament entre les mosques d’oliva de França i les de Croàcia. Els índexs, de fet, indiquen una compatibilitat plena entre les quatre poblacions salvatges estudiades, i també entre elles i la població híbrida Beit Dagan/Demòcrit. Tampoc no hi ha diferències en la latència de l’aparellament (que pot anar de 5-8 hores). Ahmad et al. són conscients que els resultats podrien ser diferents en plantacions d’oliveres més grans que les utilitzades en l’experiment. Consideren que en estudis futurs ells mateixos haurien d’incloure una estatística més precisa dels temps d’aparellament: les mosques d’oliva tendeixen a aparellar-se a les primeres hores del capvespre i possibles diferències horàries entre soques tindrien un impacte en la possibilitat d’encreuament. També pensen en estendre aquest estudi a les poblacions californianes de mosca de l’oliva, que colonitzaren aquelles terres fa ara uns vint anys.

Ahmad et al. es mostren optimistes, no obstant, pel fet que no hi hagi indicis de barreres reproductives entre mosques d’oliva de diferents localitzacions. Això ajudaria a l’establiment d’estratègies SIT en les que un centre especialitzat forneix mascles estèrils a les localitats d’arreu de la Mediterrània que ho necessitin. Ahmad et al. són del parer que les soques criades en el laboratori amb aquesta finalitat haurien d’enriquir-se amb encreuaments de mosques salvatges. El repte pendent, de totes maneres, és traslladar aquesta tècnica experimental a una aplicació realment competitiva amb els tractaments amb plaguicides en les plantacions d’olivera.

Lligams:

One for all: Mating compatibility among various populations of olive fruit fly (Diptera: Tephritidae) for application of the sterile insect technique. Sohel Ahmad, Ihsan ul Haq, Carlos Cáceres, Ulysses Sto Tomas, Thilakasiri Dammalage, Keke Gembinsky, Hannes Paulus, Marc J. B. Vreysen, Polychronis Rempoulakis. PLoS One 13: e0206739 (2018).

 

Arxivat a Ciència i Tecnologia
One comment on “La compatibilitat d’aparellament de la mosca de l’oliva: quatre poblacions salvatges i una híbrida de laboratori s’encreuen sense barreres (Entomologia mediterrània, 44/ 2018)

Podeu escriure el vostre comentari aquí:

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

Esteu comentant fent servir el compte WordPress.com. Log Out /  Canvia )

Google+ photo

Esteu comentant fent servir el compte Google+. Log Out /  Canvia )

Twitter picture

Esteu comentant fent servir el compte Twitter. Log Out /  Canvia )

Facebook photo

Esteu comentant fent servir el compte Facebook. Log Out /  Canvia )

S'està connectant a %s

Aquest lloc utilitza Akismet per reduir els comentaris brossa. Apreneu com es processen les dades dels comentaris.

%d bloggers like this: