Μελέτη της βιο-οικολογίας της καρπόκαψας του μήλου Cydia pomonella και της ανθεκτικότητάς της σε εντομοκτόνα

Abstract

The codling moth, Cydia pomonella (Linnaeus) (Lepidoptera: Tortricidae), is the major pest of apple cultivation in many parts of the world. The species has achieved a nearly global distribution due to its successful adaptation to different environmental conditions Although codling moth is an economically important insect pest in Greece, there is not any detailed study on its ecology and control. The aim of the present thesis was the study of various factors that influence the effectiveness of Integrated Pest Management programs. Particularly, the insecticide resistance in various populations from mainland Greece was examined along with aspects of the species population genetics and its dispersal ability. In addition, the reliability of three phenology models was evaluated and the moth phenology was investigated in major apple growing regions of Greece. Lastly, the suitability of two artificial diets in codling moth mass rearing systems was evaluated. Laboratory experiments revealed that «Manduca Premix-Heliothis Premix» media was more suitable for larval mass-rearing than Ivaldi-Sender, as larvae grew faster and attained higher weight at the pupal stage. None of the three phenology models examined simulated accurately the phenology of codling moth in two major apple-growing regions, i.e., Aghia, Larissa and Zagora, Magnesia. The flight curves showed the existence of four generations in Aghia and three or four in Zagora. The resistance of codling moth populations to ten insecticides of various chemical classes was explored by the application of discriminating doses to different developmental stages of the insect. Various levels of resistance were observed in almost all the insecticides examined and with methoxyfenozide being the most efficient one. In addition, cross-resistance was observed between organophosphates pyrethroids and growth regulators. Biochemical assays revealed that the main mechanism involved in resistance in Greek populations is the elevated activity of mixed-function oxidases (MFOs). On the other hand, no kdr resistance or Ache mutations were found in the populations examined. Τhe flight capacity of both male and female moths was studied through markrelease- recapture experiments (MRR) using pheromone and kairomone-baited delta traps. In addition, the moth dispersal was examined by kinship analysis of collected larvae based on microsatellite genotyping DNA analysis. Both approaches demonstrated a low dispersal distance for the majority of individuals (40m and 80m for MRR method and kinship analysis, respectively). Only a low percentage of individuals appear to disperse in longer distance, reaching either 80m (MRR method) or 240m (kinship analysis). Finally the genetic variation and structure of codling moth populations from different hosts (apple, peach, and walnut) and regions of Greece and France as well as from different hosts was investigated by the application of 11 microsatellite DNA markers. Results showed that populations can be distinguished in two main groups. The first included the samples from Greece and the second those from France. The analysis also revealed that the populations from Greece were not genetically differentiated. The same was observed in populations from France. Although these results imply the occurrence of extensive gene flow, they cannot be interpreted by the insect dispersal that has been determined to be very limited. Therefore, this gene-flow could be attributed to man activities including commerce

Η καρπόκαψα των μηλοειδών, Cydia pomonella (Linnaeus) (Lepidoptera: Tortricidae), είναι ο σημαντικότερος εχθρός της μηλιάς. Είναι είδος διαδεδομένο σχεδόν σε όλο τον κόσμο και εμφανίζει μεγάλη ικανότητα προσαρμογής σε διάφορες περιβαλλοντικές συνθήκες. Παρόλο που στην Ελλάδα η καρπόκαψα είναι εχθρός μεγίστης οικονομικής σημασίας, δεν υπάρχει καμία ολοκληρωμένη μελέτη σχετικά με την οικολογία και την καταπολέμηση της. Στο γενικό μέρος της διατριβής γίνεται βιβλιογραφική επισκόπηση της βιο- οικολογίας της καρπόκαψας, C. pomonella. Επίσης, αναφέρονται μέθοδοι διαχείρισης του εντόμου, ορισμένα στοιχεία για την ανθεκτικότητα των εντόμων στα εντομοκτόνα και μέθοδοι μελέτης της γενετικής των πληθυσμών τους. Το πειραματικό μέρος αφορά στη μελέτη σημαντικών παραγόντων που επηρεάζουν την αποτελεσματικότητα των προγραμμάτων ολοκληρωμένης διαχείρισης του εντόμου. Συγκεκριμένα, αξιολογήθηκαν τρία μοντέλα πρόγνωσης εμφάνισης του εντόμου και δύο σιτηρέσια, για την μαζική εκτροφή προνυμφών σε εργαστηριακές συνθήκες. Επίσης, μελετήθηκε η ανθεκτικότητα σε διάφορα εντομοκτόνα σε πληθυσμούς από διαφορετικούς ξενιστές και περιοχές της Ελλάδας. Διερευνήθηκε η ικανότητα πτήσης του εντόμου καθώς και ο αριθμός των γενεών του σε κύριες μηλοπαραγωγικές περιοχές της Ελλάδας. Τέλος μελετήθηκε η γενετική δομή πληθυσμών της καρπόκαψας από διάφορες περιοχές και ξενιστές. Αξιολογήθηκαν τρία μοντέλα πρόγνωσης εμφάνισης της καρπόκαψας στην περιοχή Αγιάς Λάρισας και Ζαγοράς Μαγνησίας. Κανένα από τα τρία μοντέλα δεν μπόρεσε να προσομοιώσει με ακρίβεια την εμφάνιση των φυσικών πληθυσμών του εντόμου στις δυο περιοχές. Από τις συλλήψεις αρσενικών σε φερομονικές παγίδες διαπιστώθηκε ότι στην Αγιά υπάρχουν τέσσερις γενεές το έτος, ενώ στη Ζαγορά τρεις ή τέσσερις γενεές ανάλογα με το έτος. Σε εργαστηριακά πειράματα, διαπιστώθηκε ότι το σιτηρέσιο «Manduca Premix-Heliothis Premix» ήταν καταλληλότερο από το σιτηρέσιο Ivaldi-Sender για την μαζική εκτροφή των προνυμφών της καρπόκαψας. Με την εφαρμογή διαγνωστικών δόσεων, σε διάφορα στάδια του εντόμου, διερευνήθηκε η ανάπτυξη ανθεκτικότητας σε δέκα εντομοκτόνα σε πληθυσμούς από κύριες μηλοπαραγωγικές περιοχές της Ελλάδας. Διαπιστώθηκε μειωμένη αποτελεσματικότητα των περισσοτέρων από τα εντομοκτόνα εκτός του methoxyfenozide. Διασταυρούμενη ανθεκτικότητα παρουσιάστηκε μεταξύ οργανοφωσφορικών, πυρεθροειδών και ρυθμιστών ανάπτυξης. Βρέθηκε ότι ο κύριος μηχανισμός που εμπλέκεται στην ανθεκτικότητα στους ελληνικούς πληθυσμούς είναι η αυξημένη δραστικότητα των οξειδασών μικτής λειτουργίας (MFO), ενώ δεν ανιχνεύθηκε kdr ανθεκτικότητα και τροποποιημένη ακετυλχολινεστεράση (AChE). Η ικανότητα πτήσης του εντόμου μελετήθηκε με εξαπόλυση σημασμένων αρσενικών και θηλυκών ενηλίκων και επανασύλληψη σε παγίδες τύπου Δέλτα που περιείχαν καϊρομόνη και σεξουαλική φερομόνη (Mark-Release-Recapture, MRR). Επιπλέον, η διασπορά της καρπόκαψας μελετήθηκε με την ανάλυση συγγένειας (kinship analysis) σε δείγματα από μηλεώνες με τη χρήση 11 μικροδορυφορικών δεικτών DNA. Διαπιστώθηκε και με τις δύο μεθόδους ότι η πλειονότητα των ατόμων μετακινείται σε σχετικά μικρή απόσταση (40m με την MRR και 80m με την ανάλυση συγγένειας). Λίγα μόνο άτομα συνελήφθησαν σε απόσταση 80m, ενώ με την ανάλυση συγγένειας βρέθηκε ότι ορισμένα θηλυκά μετακινήθηκαν και σε απόσταση 240m. Με την χρήση 11 μικροδορυφορικών δεικτών DNA διερευνήθηκε η γενετική δομή εννιά Ελληνικών και έξι Γαλλικών πληθυσμών της καρπόκαψας από τρεις ξενιστές (μηλιά, αχλαδιά, καρυδιά). Οι πληθυσμοί διαχωρίστηκαν σε δύο γενετικές ομάδες, η μια περιελάμβανε τους πληθυσμούς από την Ελλάδα και η άλλη αυτούς από τη Γαλλία. Δεν διαπιστώθηκε σημαντική γενετική διαφοροποίηση μεταξύ των Ελληνικών πληθυσμών που συλλέχθηκαν από διάφορες περιοχές και ξενιστές. Το ίδιο φαινόμενο παρατηρήθηκε και στους Γαλλικούς πληθυσμούς. Η υψηλή γονιδιακή ροή που παρατηρήθηκε μεταξύ των πληθυσμών σε κάθε χώρα δεν μπορεί να ερμηνευθεί από την ικανότητα διασποράς του εντόμου, γιατί όπως διαπιστώθηκε το έντομο δεν μετακινείται συνήθως σε μεγάλες αποστάσεις. Οι πιθανότερες αιτίες του φαινόμενου αυτού είναι ανθρώπινη δραστηριότητα και το εμπόριο.