Host fruits, density carry-over effect and potential of ozone as an alternative for controlling Drosophila suzukii in the Neotropical region

Abstract

Invasive pests are a constant threat to agricultural production. The adequate management of invasive pests, such as Drosophila suzukii Matsumura (Diptera: Drosophilidae), requires a better understanding of potential hosts and the establishment of control practices. Drosophila suzukii, differently from other drosophilids, is considered a pest due to its capacity to oviposit in ripe soft skinned fruits. In this way, this study was divided in three chapters aiming to evaluate new potential hosts, effect of density in biological traits of D. suzukii and finally, the susceptibility of the flies to ozone treat- ment. Once that D. suzukii is a polyphagous insect, its capacity of dispersion is facilitated in the presence of new possible hosts. The attempt to mass rearing of this insect in laboratory can expose the pest to stresses affecting its biology as well as the results of toxicological tests. Lastly, it is always important to research new and safer options to add to control strategies of invasive pest. Thus, in the current study, the capacity of D. suzukii to oviposit and complete its life cycle in fruits of jabuticaba, Plinia cauliflora, Barbados cherry, Malpighia emarginata, bonnet pepper, Capsicum chinese and coffee, Coffea arabica was evealuted. Once confirmed this capacity, field surveys were realized to look for possible infestations. The new host and also two different food sources were assessed for their effects on biological and physiological traits of D.suzukii. Furthermore, the transgenerational effect of density was measured by the exposure of insect to high and low density on artificail diet under laboratory conditions. The effect on this stress was evaluated by the toxicological bioassays and how this affected the survival and the average fecundity of the pest. Finally, the toxic effect of ozone gas was tested in egg phase of D. suzukii, where it was tested four different concentrations of ozone (i.e. 0.2, 1.2, 2.3 and 3.0 mg/L) for 30 minutes of exposure. Our results showed the capacity of the fly to lay eggs in all the substrates that were offered, but it was only capable of putting their eggs inside fruits of M. emarginata. Furthermore, field surveys confirmed the occurrence of D. suzukii in fruits of Barbados cherry. The effect of den- sity was possible to notice in the survival reduction of insects whose parents where reared in high density. The susceptibility was not affected, but the sublethal exposure associated with parental density, affected the survival and the fecundity of the flies following a hormetic pattern. Finally, even the exposure to the higher concentration of ozone (3.0 mg/L) was not capable to prevent the emergence of D. suzukii and the treatments also did not affect the weight of insects. As conclusions, the studies showed the suitability of Barbados cherry as host for D. suzukii, the stress of density can affect adaptive traits of these flies, and alternatives, such as ozone in the conditions used in these experiments, was apparently not effective to control the egg phase of D. suzukii.Pragas invasivas são uma ameaça constante a produção agrícola. O manejo adequado de pragas invasivas, como Drosophila suzukii Matsumura (Diptera: Drosophilidae), requer um melhor entendimento dos potenciais hospedeiros e o estabelecimento de práticas de controle. A Drosophila suzukii, diferente de outros drosofilídeos, é considerada uma praga devido à sua capacidade de oviposição em frutos maduros de casca fina. Desta forma, este estudo foi dividido em três capítulos, com o objetivo de avaliar novos hospedeiros potenciais, o efeito da densidade em caracteres biológicos de D. suzukii e, finalmente, a susceptibilidade das moscas ao tratamento com ozônio. Uma vez que a D. suzukii é um inseto polífago, sua capacidade de dispersão é facilitada quando na presença de novos potenciais hospedeiros. A tentativa de criação massal desse inseto em laboratório pode expor a praga a estresses que afetam sua bi- ologia, bem como os resultados de testes toxicológicos. Por fim, é sempre importante pesquisar opções novas e mais seguras para adicionar ao controle de pragas invasivas. Assim, no presente estudo, avaliou-se a capacidade da D. suzukii de oviposi- tar e completar seu ciclo de vida em frutos de jabuticaba, Plinia cauliflora, acerola, Malpighia emarginata, pimenta biquinho, Capsicum chinesa e café, Coffea arabica. Uma vez confirmada essa capacidade, foram realizados levantamentos a nível de campo para procurar possíveis infestações. Os efeitos do novo hospedeiro e também duas fontes alimentares diferentes foram avaliados em características biológicas e fisiológicas de D.suzukii. O efeito transgeracional da densidade foi medido pela exposição do inseto à alta e baixa densidade. O efeito deste estresse foi avaliado pelos bioensaios toxicológicos e como isso afetou a sobrevivência e a fecundidade média da praga. Fi- nalmente, o efeito tóxico do gás ozônio foi testado na fase de ovo de D. suzukii, onde foram testadas quatro diferentes concentrações de ozônio (isto é, 0,2; 1,2; 2,3; e 3,0 mg / L) por 30 minutos de exposição. Nossos resultados mostraram a capacidade da mosca de colocar ovos em todos os substratos que foram oferecidos, mas só foi capaz de romper a casca, colocando seus ovos no interior, em frutos de M. emarginata. Além disso, levantamentos de campo confirmaram a ocorrência de D. suzukii em frutos de acerola. O efeito da densidade foi possível notar pela redução da sobrevivência de insetos cujos pais foram criados em alta densidade. A suscetibilidade não foi afetada pelo efeito, mas a exposição subletal associada ao efeito de densidade parental afetou a sobrevivência e a fecundidade do inseto seguindo um padrão hormético. Finalmente, mesmo a exposição da maior concentração de ozônio não foi capaz de prevenir a emergência de D. suzukii e os tratamentos também não afetaram o peso dos insetos. Como conclusões, os estudos mostraram a adequação da acerola como hospedeira de D. suzukii, o estresse da densidade pode afetar as características adaptativas da mosca e alternativas, como o ozônio, nas condições utilizadas nesses experimentos, aparentemente não foram eficazes para controlar a fase de ovo de D. suzukii.