Введение
Вид насекомого Ceratitis capitata, обычно известный как средиземноморская плодовая муха или медмуха, является желтой и коричневой мухой, обитающей в Африке к югу от Сахары. В западном полушарии у него нет близких родственников, и он считается одним из самых разрушительных вредителей фруктов в мире. Методы, используемые для уничтожения медфляги после ее внедрения в новую среду, могут быть чрезвычайно сложными и дорогими, но заражение C. capitata снижает урожайность сельскохозяйственных культур и вызывает дорогостоящие процессы сортировки свежих фруктов и овощей. Самцов также можно отличить тем, что у них есть два сета между глазами; сеты заметно сплющены и черные на концах.
Ceratitis capitata, commonly known as the Mediterranean fruit fly or medfly, is a yellow and brown fly native to sub Saharan Africa. It has no near relatives in the Western Hemisphere and is considered to be one of the most destructive fruit pests in the world. The practices that are used to eradicate the medfly after its introduction into a new environment can be extremely difficult and expensive, but infestation of C. capitata lowers crop yields and induces costly sorting processes for fresh fruits and vegetables. The males also can be distinguished by the fact that they have two setae between their eyes; the setae are conspicuously flattened and black at their ends.
Распространение
Карта географического распространения C. capitata содержит информацию о распространении средиземноморской плодовой мухи, C. capitata, по всему миру. Информация основана главным образом на имеющихся отчетах о национальном наблюдении за средиземноморской плодовой мухой. Поэтому на карте отображаются оценки наличия этого вредителя на национальном уровне и в некоторых случаях на субнациональном уровне. Согласно этой карте, C. capitata встречается по всей Африке, Южной и Центральной Америке, на Ближнем Востоке и в Южной Европе. Установлено, что он отсутствует в большей части Северной Америки, на индийском субконтиненте, в некоторых частях Южной Америки и в большей части Австралии. Изменение климата может сыграть роль в изменении распространения и обилия C. capitata. Четыре стадии жизненного цикла C. capitata - яйцеклетка, личинки, куклы и стадия взрослого. Самки медфли откладывают яйца группами примерно 1014 яиц и откладывают их прямо под поверхностью кожи плода-хозяина. На продолжительность жизни некоторых видов также влияют периоды лишения пищи, что является ключевым фактором успеха вторжения, адаптации и биоразнообразия. Устойчивость к голоду - это пластическая черта, которая варьируется в зависимости от взаимосвязи между факторами окружающей среды и генетическими факторами. Недавние исследования устойчивости к голоду (SR) C. capitata показали, что SR снижается с возрастом и что возрастные особенности формируются в зависимости от диеты взрослых и личинок. Кроме того, у самок наблюдалась более высокая СР, чем у самцов, и наибольшее влияние на СР у C. capitata было связано с возрастом и рационом взрослого человека, за которым следовал пол и рацион личинок.
Пищевые ресурсы
Среди видов плодовых мух C. capitata имеет наибольшее разнообразие плодов-хозяев, включая более 200 различных видов фруктов и овощей. К ним относятся, помимо прочего, аке, звездное яблоко, апельсины, грейпфрут, гуава, манго, сливы и груши. C. capitata в пище взрослого и личинки различными способами. Изменение пищевого рациона личинок в зависимости от пивных дрожжей и сахарозы позволило исследователям показать, что изменение уровня дрожжей и сахарозы в рационе изменяет соотношение белков к углеводам, что влияет на способность личинок-люстков накапливать липидные запасы. Диеты с высоким соотношением белка к углеводам производили личинки с высоким содержанием белка и липидов. С другой стороны, диеты с низким соотношением белка к углеводам привели к тому, что личинки, выходящие из почки, имели относительно сниженные нагрузки липидов. Состояние родителей может влиять на реакцию личинок на непосредственную пищевую среду посредством процесса, известного как материнский эффект.
Пупальный
Исследования корреляции между сортом цитрусовых, плодовой частью и стадией C. capitata показали сильное влияние на производительность личинок, меньшее влияние на куколки и отсутствие влияния на яйца. Высочайший уровень выживаемости был обнаружен у горьких апельсинов; однако, самый короткий период развития и самые тяжелые куклы были получены у апельсиновых сорта. В общем, химические свойства целлюлозы, такие как кислотность и содержание растворимых твердых веществ, имели небольшое влияние на выживаемость личинок и цыплят, но более значительное влияние на вес цыплят.
Взрослые
Взрослые, как правило, получают углеводы из созревших фруктов, а белки - из разлагающихся фруктов или из птичьих фекалий. В то время как личинки предпочитают середину плода, взрослые предпочитают фруктовую часть, которая содержит больше питательных веществ по сравнению с плотью. Их предпочтения в отношении питания были доказаны исследованиями, в которых мухи-меды, помещенные в верхнюю часть апельсинов и папайи, последовательно двигались вниз к питательным частям, в то время как мухи, помещенные в нижнюю часть, оставались в своем исходном месте. Взрослые мухи обычно питаются в середине утра / поздно вечером.
Общий обзор
Полевые наблюдения, проведенные в различных местах Гавайских островов, в частности, в Куле, Мауи и Коне, Гавайи, показали, что ученые четко различают поведение C. capitata в процессе спаривания. Ритуал спаривания у этого вида мухи можно разделить на две основные фазы: (1) поведение лека и (2) ухаживание.
Самцы
В леке самцы начинают с завоевания территории и борьбы друг с другом за оптимальную позицию. Лексы всегда располагаются в таких местах, чтобы максимально увеличить количество солнечного света, проникающего в листья. Парение у мухи C. capitata обычно начинается с самцов, расположенных на дне поверхности листьев в течение позднего утра или раннего дня. Когда самцы находятся в этих местах, они начинают процесс спаривания, образуя лики и высвобождая половые феромоны, чтобы привлечь девственных самок. Если удастся, в этот период произойдет спаривание. Еще одно важное место для спаривания - плод, в конце утра или в начале дня. Самцы появляются здесь, чтобы спариваться с уже спаривающимися самками, используя соблазн или силу. Исследование, проведенное Черчиллем Стенландом и др., показало, что размер самца может диктовать его успешность в спаривании. Исследователи обнаружили, что у мух весом около 8-9 мг был оптимальный успех в спаривании, в то время как у более мелких мух (т. е. < 6 мг) был значительно меньший успех в спаривании. Во время ухаживания самка и самец обмениваются рядом сигналов. Когда самка приближается, самец поджимает живот под себя, а его брюшные мешки все еще надуты, а крылья все еще вибрируют. Как только самка окажется внутри самца, он начнет серию движений головой. В течение 12 секунд после начала движения головы самка начинает ритмично размахивать крыльями и приближается к самке. Когда самка достаточно близко, он прыгает на спину самки и начинает спариваться. Это выводы подтверждаются специфическим белком CcapObp22, который на 37% идентичен ферромоновязывающему белку Drosophila melanogaster. В недавнем исследовании было показано, что этот белок связывает мужские компоненты феромонов, в частности фарнезен, очень сильный гидрофобный терпен.
Генетика
Определение пола у C. capitata осуществляется типичной системой XY. Необычно для диптеранов и фругиворов, медмухи не имеют генов опсина для восприятия синего света, как показано в проекте секвенирования всего генома, завершенном в сентябре 2016 года. В исследовании, проведенном Spanos et al. В 2001 году исследователи смогли секвенировать весь митохондриальный геном мухи. Они обнаружили, что геном был длиной 15 980 пар оснований с 22 генами тРНК и 13 генами, кодирующими митохондриальные белки. Используя эту информацию, исследователи смогли использовать эту последовательность генома в качестве диагностического инструмента для анализа популяции и метода определения источника недавних вводов.
Иммунитет и передача болезни
В исследовании 1987 года, завершенном Postlethwait et al., исследователи оценили иммунный ответ медфли с использованием бактериальной инъекции. После инъекции медфлай с помощью Enerobacter cloacae исследователь извлек гемолимфу из самцов и обнаружил, что она содержит мощные антибактериальные факторы по сравнению с гемолимфой контрольных групп. Поскольку было установлено, что C. capitata - это всемирный вредитель, поражающий сотни видов фруктов, как коммерческих, так и диких, было проведено немало исследований, чтобы оценить способность медфли передавать болезни. Исследование 2005 года, проведенное Sela et al. используемый зеленый флуоресцентный белок (GFP) с маркировкой E. coli помещен в раствор для кормления плодовых мух, чтобы показать, что мухи, инъектированные GFP с маркировкой E. Coli, могли сохранять бактерии до 7 дней после заражения. Это открытие показало, что медмуха может быть переносчиком патогенных микроорганизмов для плодов.
Агрессия
Исследования показали, что дикие мухи C. capitata участвуют в большем количестве ударов головой, прямого контакта с противником и реже уступают оккупированный лист захватчику. Кроме того, было обнаружено, что звуки, которые производятся во время вибрации тела, представляют собой угрозу. Агрессивные звуки имеют значительно более высокую частоту (примерно около 13 кГц), в то время как звуки, производимые в неагрессивные моменты, такие как время ухаживания, имеют тенденцию быть около 0,160,35 кГц. Агрессивное поведение можно наблюдать во время ритуала ухаживания. Если приближающаяся муха обнаруживает, что это муха-вторгшиеся, муха-вторгшиеся прекращает свое призывное положение и бросается к вторгшемуся, физически толкая его головой. Это взаимодействие продолжается до тех пор, пока одна из сторон не потеряет позицию или в конечном итоге не покинет позицию. Самцы также могут участвовать в пассивных защитных действиях, которые состоят из "открытого лица" с вторгшимся самцом, а не физического "задницы головы". Самцы в положении "отвернуться" могут продержаться до 5 минут, пока один самца не повернется и не покинет территорию. Он также был уничтожен в Новой Зеландии и Чили.
Усилия по ликвидации в Мексике и Гватемале
Впервые мухи-меды были обнаружены в Коста-Рике в 1955 году. С тех пор медмуха распространилась на север, достигнув Гватемалы в 1976 году и Мексики в 1977 году. Чтобы начать усилия по уничтожению, К концу 1979 года Лаборатория массового разведения и стерилизации производила 500 миллионов стерильных мух каждую неделю. Выпустив этих стерильных мух в дикую природу, ученые смогли не только предотвратить распространение мухи на север, но и официально объявить, что она уничтожена во всей Мексике и больших районах Северной Гватемалы в сентябре 1982 года.
Усилия по ликвидации в Западной Австралии
Используя метод стерильного насекомого, медмуха была уничтожена в декабре 1984 года в Карнарвоне, Западная Австралия. В 1980-х годах Департамент сельского хозяйства Западной Австралии провел исследование целесообразности использования метода стерильного насекомого для искоренения популяции медфли. На первом этапе исследования было использовано 70 ловушек для определения сезонного количества диких мух перед их выпуском. На втором этапе исследования Министерство сельского хозяйства выпустило 7,5 миллиона стерильных мух в неделю; однако этого было недостаточно для ограничения популяции диких мух. В течение 3-й и 4-й фаз количество выпущенных стерильных мух увеличилось до 12 миллионов в неделю и сочеталось с химическими средствами контроля. После того, как дикие мухи больше не были обнаружены, началась фаза 5, исключающая химический контроль от дальнейшего распространения. Уничтожение было объявлено, когда ни диких мух, ни личинок не были обнаружены в период с октября 1984 года по январь 1985 года. Этот период соответствует 3 поколениям мух; порог искоренения, использованный Hendrichs et al. (1982) в борьбе с мухой в Мексике.
Вспышки в Калифорнии
Много исследований было посвящено методам борьбы с медмухой. В частности, использование метода стерильного уничтожения насекомых позволило искоренить этот вид из нескольких районов. В 1981 году губернатор Калифорнии Джерри Браун, который приобрел репутацию сильного защитника окружающей среды, столкнулся с серьезным заражением медфлягой в районе залива Сан-Франциско. Ему посоветовали сельскохозяйственная промышленность штата и служба инспекции здоровья животных и растений Министерства сельского хозяйства США (APHIS), чтобы разрешить аэрозольное опрыскивание региона. Первоначально, в соответствии с его позицией по защите окружающей среды, он решил разрешить только наземное распыление. К сожалению, заражение распространилось, так как цикл размножения медфли превзошел распыление. Через месяц были уничтожены урожаи на миллионы долларов, а угрозами оказались еще миллиарды долларов. Губернатор Браун тогда санкционировал массовый ответ на заражение. В ночное время вертолеты распыляли малатион, а Национальная гвардия Калифорнии установила контрольно-пропускные пункты на шоссе и собрала много тонн местных фруктов. На заключительном этапе кампании энтомологи выпустили миллионы стерильных самцов мух, пытаясь нарушить репродуктивный цикл насекомых. В конечном счете, заражение было искоренено, но и задержка губернатора, и масштаб действий остаются спорными с тех пор. Некоторые утверждали, что малатион токсичен для людей, животных и насекомых. В ответ на такие опасения начальник штаба Брауна Б. Т. Коллинз устроил пресс-конференцию, во время которой публично выпил небольшой стакан малатиона. Многие жаловались, что, хотя малатион не был очень токсичен для людей, аэрозольный спрей, содержащий его, был коррозионным для автомобильной краски. В неделю 9 сентября 2007 года взрослые мухи и их личинки были обнаружены в Диксоне, штат Калифорния. Департамент продовольствия и сельского хозяйства Калифорнии и сотрудничающие с ним окружные и федеральные сельскохозяйственные чиновники начали усилие по ликвидации и карантину в этом районе. 8 августа 2008 года было объявлено об уничтожении, когда в течение трех поколений не было обнаружено ни одной "дикой" (т.е. нестерильной) мухи. 14 ноября 2008 года в Эль-Каджоне, штат Калифорния, были найдены четыре взрослых мухи. Комиссия по сельскому хозяйству округа Сан-Диего разработала план лечения, включая распространение миллионов стерильных самцов мух, карантин местных продуктов и распыление земли органическими пестицидами.