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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.64.2018.tde-14072021-100741
Document
Author
Full name
Victor Wilson Botteon
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2018
Supervisor
Committee
Mastrangelo, Thiago de Araújo (President)
Montoya, Carolina Reigada
Oliveira, Helder de
Title in English
The use of stable isotope as tracers of Anastrepha fraterculus (Wiedemann, 1830) (Diptera: Tephritidae)
Keywords in English
Artificial diet
Isotopic turnover
Sterile Insect Technique
Trophic discrimination factor
Abstract in English
Aiming to suppress the South American fruit fly, Anastrepha fraterculus (Diptera: Tephritidae), an Area-Wide Integrated Pest Management (AW-IPM) program that integrates the Sterile Insect Technique (SIT) will be implemented on apple growing areas in Southern Brazil. An accurate distinction between the sterile-released flies and the wild fertile flies is essential, since false detections could trigger unnecessary and costly control actions over the surveyed area. In this context, the use of Stable Isotopes Analysis (SIA) emerges as a potential tool for discriminating the origin of the insects. The present study demonstrated whether it is possible to adequately identify laboratory-reared A. fraterculus flies, besides evaluating the influence of attractive and preservative substances on flies' isotopic composition over time. This study also assessed for the first time the trophic discrimination factor (TDF) and the turnover rate of A. fraterculus after diet switching, once the lack of these species-and element-specific laboratory-derived parameters could limit the SIA application in understanding the ecological patterns of this fruit fly. The ?13C and ?15N signals of the larval and adult diets, laboratory-flies, wild flies captured in Southern Brazil (Vacaria), attractive and preservative substances and the flies immersed in the substances were performed by CF-IRMS at CENA/USP. The isotopic compositions from males and females, either from laboratory and wild flies, did not differ significantly. The A. fraterculus flies reared on larval diets presented different ?13C values compared to wild flies and those reared on fruits (C3-based diets). The values of ?15N were not conclusive for flies differentiation, and traceability could not depend solely on ?15N values. In relation to the capture and preservation methods tested (CeraTrapTM, grape juice and absolute ethanol), it was observed that, depending on the substance, at least one of the isotopic values can suffer alteration compared to the controls. Despite the fact that isotopic compositions of the laboratory-flies could be affected by attractive and preservative substances and by the time that the flies remained immersed in the trap, it was still possible to distinguish flies reared on artificial diet from wild flies. After the diet switching experiment, the ?13C signals of flies began to change, reflecting their recent diet as a result of metabolic turnover, expressed in half-life (t1/2). All treatments showed significant difference in ?13C values over time. The ?15N showed values fewer conclusive when compared to the ?13C values, because the variation of the diet sources was based on the stable isotopes of carbon. Despite of these results, after 15 days of diet shift, the isotopic compositions of laboratory-flies in all treatments were statistically different from the isotopic composition of wild flies. The C4-based diets in the larval and adult stages can be considered suitable tracers of A. fraterculus in an SIT program
Title in Portuguese
Utilização de isótopos estáveis como traçadores de Anastrepha fraterculus (Wiedemann, 1830) (Diptera: Tephritidae)
Keywords in Portuguese
Dieta artificial
Fator de discriminação isotópica
Taxa de turnover
Técnica do Inseto Estéril
Abstract in Portuguese
Objetivando a supressão da mosca-da-fruta sul-americana, Anastrepha fraterculus (Diptera: Tephritidae), um programa de Manejo Integrado de Pragas (MIP) integrando a Técnica de Insetos Estéril (TIE) será implementado em áreas de cultivo de maçã na região sul do Brasil. Para isso, é necessária uma distinção precisa entre as moscas estéreis liberadas e as moscas férteis selvagens, uma vez que detecções falsas podem desencadear ações de controle desnecessárias e onerosas sobre a área de interesse. Neste contexto, o uso da Análise de Isótopos Estáveis (AIE) surge como uma ferramenta potencial para discriminar a origem dos insetos. O presente estudo demonstrou se é possível identificar adequadamente as moscas criadas em laboratório para programas de TIE, além de avaliar a influência de substâncias atrativas e preservativas na composição isotópica das moscas ao longo do tempo. Este estudo também determinou, pela primeira vez para A. fraterculus, o fator de discriminação isotópica e a taxa de turnover após a troca de dietas, uma vez que a ausência desses parâmetros de laboratório, específicos para a espécie e elemento, poderia limitar a aplicação da AIE no entendimento dos padrões ecológicos dessa mosca-das-frutas. Os sinais de ?13C e ?15N das dietas larvais e de adultos, moscas de laboratório, moscas selvagens capturadas no sul do Brasil (Vacaria), substâncias atrativas e preservativas, e as moscas imersas nessas substâncias foram adquiridos por CF-IRMS no CENA/USP. As composições isotópicas de machos e fêmeas, tanto de laboratório quanto selvagens, não diferiram significativamente entre si. As moscas A. fraterculus criadas em dietas larvais apresentaram diferentes valores de ?13C em comparação com moscas selvagens e criadas em frutos (dietas à base de fontes C3). As assinaturas de ?15N não foram conclusivas para a diferenciação das moscas, e a rastreabilidade não pode depender apenas desses valores. Em relação aos métodos de captura e preservação testados (CeraTrap®, suco de uva e etanol absoluto), observou-se que, dependendo da substância, pode existir alteração de pelo menos um dos valores isotópicos quando comparados aos controles. Apesar das composições isotópicas das moscas de laboratório terem sido afetadas pelo tempo e substâncias nas quais as moscas permaneceram imersas na armadilha, ainda foi possível distinguir as moscas criadas em dietas artificiais das moscas selvagens. Após o experimento de mudança de dieta, os sinais de ?13C das moscas começaram a mudar, refletindo a dieta mais recente como resultado do turnover metabólico, expresso em meia-vida (t1/2). Todos os tratamentos mostraram diferença significativa nos valores de ?13C ao longo do tempo. Valores de ?15N apresentaram resultados menos conclusivos quando comparados aos valores ?13C, porque a variação das fontes da dieta foi baseada nos isótopos estáveis do elemento carbono. Apesar destes resultados, após 15 dias de mudança de dieta, a composição isotópica das moscas em todos os tratamentos foi estatisticamente diferente da composição isotópica das moscas selvagens. As dietas baseadas em fonte C4 na fase larval e na fase adulta podem ser consideradas como traçadores adequados para A. fraterculus em um programa de TIE
 
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Publishing Date
2021-07-15
 
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