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Title: Development of quality control procedures for mass produced and released Bactrocera Philippinensis (Diptera: Tephritidae) for sterile insect technique programs

Abstract

Quality control procedures for Bactrocera philippinensis Drew and Hancock 1994 (Diptera: Tephritidae) used in sterile insect technique (SIT) programs were established in the mass rearing facility at the Philippine Nuclear Research Institute. Basic studies on pupal irradiation, holding/packaging systems, shipping procedures, longevity, sterility studies, and pupal eye color determination in relation to physiological development at different temperature regimes were investigated. These studies will provide baseline data for the development of quality control protocols for an expansion of B. philippinensis field programs with an SIT component in the future. (author) [Spanish] Los procedimientos de control de calidad para Bactrocera philippinensis Drew y Hancock 1994 (Diptera: Tephritidae) usados en programas de la tecnica de insecto esteril (TIE) fueron establecidos en la facilidad de cria en masa del Instituto Filipino de Investigacion Nuclear. Estudios basicos sobre la irradiacion de las pupas, sistemas de almacenaje/empaque, procedimientos del envio, longevidad, estudios de esterilidad y la determinacion del color de ojo de la pupa en relacion con el desarrollo fisiologico en regimenes diferentes de temperatura fueron investigados. Estos estudios proveeran una linea de informacion basica para el desarrollo de protocolos de control de calidad para una expansion de los programas de campo para B. philippinensis conmore » un componente de TIS en el futuro. (author)« less

Authors:
 [1]; ; ;  [2]
  1. Agricultural Research Group, Atomic Research Division, Philippine Nuclear Research Institute, Department of Science and Technology, Diliman, Quezon City (Philippines)
  2. National Mango Research and Development Center, Bureau of Plant Industry, San Miguel, Jordan, Guimaras (Philippines)
Publication Date:
OSTI Identifier:
20942910
Resource Type:
Journal Article
Resource Relation:
Journal Name: Florida Entomologist; Journal Volume: 90; Journal Issue: 1; Other Information: Country of input: International Atomic Energy Agency (IAEA); DOI: 10.1653/0015-4040(2007)90[58:DOQCPF]2.0.CO;2; Proceedings of a 5-year FAO/IAEA Coordinated Research Project on Fruit Fly Quality, Control, and Behavior; 9 refs, 3 figs, 4 tabs
Country of Publication:
United States
Language:
English
Subject:
60 APPLIED LIFE SCIENCES; FRUIT FLIES; IRRADIATION; MASS REARING; PEST CONTROL; PHILIPPINE NUCLEAR RESEARCH INSTITUTE; QUALITY CONTROL; STERILE MALE TECHNIQUE; STERILITY

Citation Formats

Resilva, S., Obra, G., Zamora, N., and Gaitan, E. Development of quality control procedures for mass produced and released Bactrocera Philippinensis (Diptera: Tephritidae) for sterile insect technique programs. United States: N. p., 2007. Web. doi:10.1653/0015-4040(2007)90[58:DOQCPF]2.0.CO;2; PROCEEDINGS OF A 5-YEAR FAO/IAEA COORDINATED RESEARCH PROJECT ON FRUIT FLY QUALITY, CONTROL, AND BEHAVIOR; 9 REFS, 3 FIGS, 4 TABS.
Resilva, S., Obra, G., Zamora, N., & Gaitan, E. Development of quality control procedures for mass produced and released Bactrocera Philippinensis (Diptera: Tephritidae) for sterile insect technique programs. United States. doi:10.1653/0015-4040(2007)90[58:DOQCPF]2.0.CO;2; PROCEEDINGS OF A 5-YEAR FAO/IAEA COORDINATED RESEARCH PROJECT ON FRUIT FLY QUALITY, CONTROL, AND BEHAVIOR; 9 REFS, 3 FIGS, 4 TABS.
Resilva, S., Obra, G., Zamora, N., and Gaitan, E. Thu . "Development of quality control procedures for mass produced and released Bactrocera Philippinensis (Diptera: Tephritidae) for sterile insect technique programs". United States. doi:10.1653/0015-4040(2007)90[58:DOQCPF]2.0.CO;2; PROCEEDINGS OF A 5-YEAR FAO/IAEA COORDINATED RESEARCH PROJECT ON FRUIT FLY QUALITY, CONTROL, AND BEHAVIOR; 9 REFS, 3 FIGS, 4 TABS.
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author = {Resilva, S. and Obra, G. and Zamora, N. and Gaitan, E.},
abstractNote = {Quality control procedures for Bactrocera philippinensis Drew and Hancock 1994 (Diptera: Tephritidae) used in sterile insect technique (SIT) programs were established in the mass rearing facility at the Philippine Nuclear Research Institute. Basic studies on pupal irradiation, holding/packaging systems, shipping procedures, longevity, sterility studies, and pupal eye color determination in relation to physiological development at different temperature regimes were investigated. These studies will provide baseline data for the development of quality control protocols for an expansion of B. philippinensis field programs with an SIT component in the future. (author) [Spanish] Los procedimientos de control de calidad para Bactrocera philippinensis Drew y Hancock 1994 (Diptera: Tephritidae) usados en programas de la tecnica de insecto esteril (TIE) fueron establecidos en la facilidad de cria en masa del Instituto Filipino de Investigacion Nuclear. Estudios basicos sobre la irradiacion de las pupas, sistemas de almacenaje/empaque, procedimientos del envio, longevidad, estudios de esterilidad y la determinacion del color de ojo de la pupa en relacion con el desarrollo fisiologico en regimenes diferentes de temperatura fueron investigados. Estos estudios proveeran una linea de informacion basica para el desarrollo de protocolos de control de calidad para una expansion de los programas de campo para B. philippinensis con un componente de TIS en el futuro. (author)},
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place = {United States},
year = {Thu Mar 15 00:00:00 EDT 2007},
month = {Thu Mar 15 00:00:00 EDT 2007}
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  • The papers presented in this issue are focused on developing and validating procedures to improve the overall quality of sterile fruit flies for use in area-wide integrated pest management (AW-IPM) programs with a sterile insect technique (SIT) component. The group was coordinated and partially funded by the Joint FAO/IAEA Programme of Nuclear Techniques in Food and Agriculture, International Atomic Energy Agency, Vienna, Austria, under a five-year Coordinated Research Project (CRP) on 'Quality Assurance in Mass-Reared and Released Fruit Flies for Use in SIT Programmes'. Participants in the CRP from 16 countries came from both basic and applied fields of expertisemore » to ensure that appropriate and relevant procedures were developed. A variety of studies was undertaken to develop protocols to assess strain compatibility and to improve colonization procedures and strain management. Specific studies addressed issues related to insect nutrition, irradiation protocols, field dispersal and survival, field cage behavior assessments, and enhancement of mating competitiveness. The main objective was to increase the efficiency of operational fruit fly programs using sterile insects and to reduce their cost. Many of the protocols developed or improved during the CRP will be incorporated into the international quality control manual for sterile tephritid fruit flies, standardizing key components of the production, sterilization, shipment, handling, and release of sterile insects. (author) [Spanish] Los articulos presentados en este numero se enfocan en el desarrollo y la validacion de procedimientos para mejorar la calidad total de moscas de las frutas esteriles para su uso en programas de manejo integrado de plagas en donde la tecnica del insecto esteril (TIE) es uno de los componentes clave. El grupo fue coordinado y parcialmente financiado por la Division Conjunta de Tecnicas Nucleares para la Alimentacion y la Agricultura de la FAO/OIEA, Viena, Austria, por un periodo de cinco anos bajo el proyecto de Investigacion Coordinada (PIC) sobre 'el Aseguramiento de la Calidad de Moscas de las Frutas Criadas y Liberadas para su Uso en Programas de TIE'. Los participantes en el PIC representan 16 paises con experiencia en campos de investigacion basica y aplicada. Para asegurar que los procedimientos desarrollados fueran apropiados y pertinentes, se realizaron una variedad de estudios para el desarrollo de protocolos para evaluar la compatibilidad y para mejorar los procedimientos de colonizacion y manejo de cepas salvajes. Estudios especificos trataron asuntos relacionados con la nutricion de insectos, los protocolos de irradiacion, la dispersion y supervivencia en el campo, evaluacion del comportamiento en jaulas de campo, y el mejoramiento de la competitividad sexual. Los objetivos fundamentales fueron el aumentar la eficiencia y reducir los costos de los programas operacionales de control de moscas de las frutas donde TIE es utilizada. Muchos de los protocolos desarrollados o mejorados durante el PIC seran incorporados en el Manual Internacional de Control de Calidad para Moscas Estriles de la familia Tephritidae, para estandarizar componentes claves como la produccion, esterilizacion, envio, manejo y liberacion de insectos esteriles. (author)« less
  • Sterile male insects, mass-reared and released as part of sterile insect technique (SIT) programs, must survive long enough in the field to mature sexually and compete effectively with wild males for wild females. An often reported problem in Mediterranean fruit fly (medfly) Ceratitis capitata (Wiedemann) SIT programs is that numbers of released sterile males decrease rapidly in the field for various reasons, including losses to different types of predators. This is a serious issue in view that most operational programs release sterile flies at an age when they are still immature. Previous field and field-cage tests have confirmed that fliesmore » of laboratory strains are less able to evade predators than wild flies. Such tests involve, however, considerable manipulation and observation of predators and are therefore not suitable for routine measurements of predator evasion. Here we describe a simple quality control method with aspirators to measure agility in medflies and show that this parameter is related to the capacity of flies to evade predators. Although further standardization of the test is necessary to allow more accurate inter-strain comparisons, results confirm the relevance of measuring predator evasion in mass-reared medfly strains. Besides being a measure of this sterile male quality parameter, the described method could be used for the systematic selection of strains with a higher capacity for predator evasion. (author) [Spanish] Insectos machos esteriles criados en forma masiva para ser liberados en programas que utilizan la tecnica del insecto esteril (TIE), tienen que tener la capacidad de sobrevivir en el campo el tiempo necesario para poder madurar sexualmente y competir efectivamente con los machos silvestres por hembras silvestres. Un problema frecuentemente reportado por dichos programas de la mosca del Mediterraneo, Ceratitis capitata (Wiedemann), es que el numero de machos esteriles de laboratorio liberados en el campo, decrecen rapidamente por varias razones, incluyendo perdidas debidas a diferentes tipos de depredadores. Estudios anteriores conducidos en el campo, y en jaulas de campo, han confirmado que las cepas de machos de laboratorio tienen menos capacidad de evadir depredadores que los machos silvestres. Estos estudios involucran, sin embargo, una considerable cantidad de manipulacion y observacion de depredadores, por lo que no son adecuados para ser usados como medidas rutinarias en los programas de cria masiva. Aqui describimos un metodo sencillo de control de calidad usando aspiradores para medir agilidad en la mosca del Mediterraneo y mostramos que este parametro esta relacionado a la capacidad de la moscas a evadir a depredadores. Aunque aun es necesario refinar la estandarizacion de este metodo para permitir la comparacion entre cepas, los resultados confirman la importancia de tener un metodo rutinario para medir la capacidad de evasion de depredadores en cepas de cria de laboratorio de la mosca del Mediterraneo. Ademas de medir este parametro de control de calidad de los machos esteriles, el metodo descrito podria tambien ser usado para la seleccion sistematica de cepas con una mayor capacidad de evasion de depredadores. (author)« less
  • Irradiation of pupae in sterile insect technique (SIT) projects is usually undertaken in hypoxic atmospheres, which have been shown to lessen the deleterious effects of irradiation on the quality of adult sterile flies. Although this is the accepted technology in most mass-rearing and sterilization facilities, to date no information has been generated on the actual levels of oxygen (O{sub 2}) in pupae-packing containers during irradiation. The present study utilized recently-developed technology to investigate the O{sub 2} level inside bags in which pupae of Mediterranean fruit fly (medfly) Ceratitis capitata (Wiedemann) are packed prior to irradiation, the ability of pupae tomore » create hypoxic environments in these bags, and the effect of O{sub 2} atmospheres on the quality of irradiated males. Pupae, 1 d before adult emergence, were shown to deplete the O{sub 2} level in sealed bags in approximately 1 h. The rate of O{sub 2} consumption was dependent upon pupal age and incubation temperature. Incubation temperature did not significantly affect the quality of pupae or mating capacity of resultant adult males if pupae were irradiated under maximal hypoxic conditions inside packing bags. In contrast, mating competitiveness drastically decreased when pupae were irradiated under ambient O{sub 2} conditions, with the packing bag open. There was no difference in the mating capacity of males when pupae were irradiated in sealed bags under either 10% or 2% O{sub 2} levels, or under maximal hypoxia. Normal doses of fluorescent dye, applied to pupae to mark sterile flies, did not affect the ability of pupae to create hypoxic conditions inside packing bags, nor the quality control parameters of either pupae or adults. Current practices in mass-rearing facilities are discussed in the light of these results. (author) [Spanish] La irradiacion de pupas en proyectos de mosca esteril usualmente se hace bajo condiciones de hipoxia. Esta condicion ha demostrado ser menos detrimente a la calidad de las moscas que la irradiacion en atmosferas con proporcion normal de oxigeno. Aunque esta ha sido por mucho tiempo parte del protocolo de irradiacion en plantas de produccion de mosca esteril, hasta ahora no se ha medido el contenido de oxigeno dentro de los recipientes de empaque de pupa durante la irradiacion. El presente estudio investigo los contenidos de O{sub 2} en los contenedores de pupas de la mosca de las frutas del Mediterraneo (Ceratitis capitata Wiedeman), la habilidad de pupas de crear hipoxia dentro de los contenedores, y los efectos del contenido de O{sub 2} durante la irradiacion del contenedor en la calidad y capacidad de apareamiento de moscas esteriles. Pupas de un dia antes de emerger como adultos crearon atmosferas de maxima hipoxia dentro del empaque en aproximadamente una hora. La proporcion de consumo de O{sub 2} en contenedores sellados es dependiente de la edad de la pupa, y de la temperatura de incubacion. La temperatura de incubacion no afecto significativamente la calidad ni la capacidad de apareamiento de machos derivados de pupas irradiadas bajo condiciones de hipoxia. Sin embargo, la capacidad de apareamiento de machos irradiados como pupas en contenedores abiertos y en condiciones oxigenadas fue drasticamente afectada. En comparacion a los resultados anteriores, atmosferas de 2% y 10% O{sub 2} durante la irradiacion no afectaron la capacidad de apareamiento de moscas esteriles. Polvo fluorescente, aplicado a pupas para marcar las moscas esteriles, no tuvo efectos sobre la capacidad de las pupas de crear hipoxia. Los resultados de este estudio se discuten en base a las practicas actuales de produccion e irradiacion. (author)« less
  • The mass-reared colony of Anastrepha ludens (Loew) currently used in Mexico for suppression of the Mexican fruit fly has been in use for over 10 years. Sterile flies are released into a wide range of environmental conditions as part of an integrated area-wide approach to suppress diverse populations of this pest in the Mexican Republic. This paper assesses the performance of the sterile flies interacting with wild populations from the different environments. We investigated the sexual compatibility and competitiveness of the sterile flies when competing with wild populations from 6 representatives Mexican states: Nuevo Leon, Tamaulipas, Sinaloa, Nayarit, Michoacan, andmore » Chiapas. Results show that the males of the wild populations differed in the time to the onset and peak of sexual activity. Nevertheless, the index of sexual isolation (ISI) reflected sexual compatibility between the populations and the mass-reared strain, indicating that the sterile individuals mate satisfactorily with the wild populations from the 6 states. The male relative performance index (MRPI) showed that the sterile male is as effective in copulating as the wild males. The female relative performance index (FRPI) reflected a general tendency for wild females to copulate in greater proportion than the sterile females, except for the strains from Tamaulipas and Chiapas. In general, the lower participation of the sterile females in copulation increases the possibilities of sterile males to mate with wild females. The relative sterility index (RSI) showed that the acceptance by wild females of the sterile males (25-55%) was similar to that of wild males. Females of the Chiapas strain showed the lowest acceptance of sterile males. Finally, the results obtained in the Fried test (which measures induced sterility in eggs) showed a competitiveness coefficient ranging from 0.2 to 0.5. This suggests that sterile males successfully compete and are compatible with flies from different geographic origins. (author) [Spanish] La colonia actualmente usada para controlar la mosca mexicana de la fruta, Anastrepha ludens (Loew), en Mexico tiene mas de 10 anos en cria masiva. Los insectos esteriles son liberados en una gran variedad de condiciones ambientales como parte de un control integrado para suprimir diversas poblaciones de esta plaga dentro de la Republica Mexicana. El objetivo de este documento esta dirigido a revisar el desempeno de las moscas esteriles frente a poblaciones silvestres procedentes de diferentes ambientes y para esto se realizaron comparaciones de compatibilidad y competitividad sexual de las moscas esteriles contra poblaciones silvestres de seis estados representativos de la Republica Mexicana: Nuevo Leon, Tamaulipas, Sinaloa, Nayarit, Michoacan y Chiapas. Los resultados obtenidos manifiestan diferencias en el horario de inicio de llamado y mayor actividad sexual del macho entre las moscas provenientes de cada estado. Sin embargo el indice de aislamiento (ISI) reflejo compatibilidad sexual entre la cepa de laboratorio y todas las poblaciones analizadas, indicando que los individuos esteriles pueden aparearse satisfactoriamente con las poblaciones silvestres de los seis estados. El indice de efectividad de apareamiento del macho (MRPI) reflejo de manera global que los machos esteriles son tan efectivos para copular como los silvestres. El indice de efectividad de apareamiento de la hembra (FRPI) reflejo que en la mayoria de los estados las hembras silvestres copularon en mayor proporcion que las hembras esteriles, excepto para las poblaciones de Tamaulipas y Chiapas. En general, la baja participacion de las hembras esteriles en el campo permitio al macho esteril ampliar su probabilidad de apareamiento con las hembras silvestres. En cuanto al indice de esterilidad relativa (RSI), observamos que la aceptacion de las hembras silvestres al macho esteril (25-55%) fue similar a la de los machos silvestres. Las hembras de la poblacion de Chiapas registro la menor aceptacion. Finalmente, los resultados obtenidos en la prueba de Fried, la cual determina la esterilidad inducida presentaron un coeficiente de competitividad entre 0.2 y 0.5. Esto sugiere que los machos esteriles compliten exitosamente y son compatibles con moscas de diferentes origenes geograficos. (author)« less
  • Mass rearing conditions affect the mating behavior of Mediterranean fruit flies (medflies) Ceratitis capitata (Wiedemann). We evaluated the effect of slight changes in the adult holding conditions of adult flies maintained for egg production on their mating performance. Colonization was initiated from wild flies collected as larvae from infested coffee berries (Coffea arabica L.). When pupae were close to adult emergence, they were randomly divided into 3 groups and the emerging adults were reared under the following conditions: (1) Metapa System (MS, control), consisting of 70 x 45 x 15 cm aluminum frame, mesh covered cages, with a density ofmore » 2,200 flies per cage and a 1:1 initial sex ratio; (2) Insert System (IS), with the same type of cage, and the same fly density and sex ratio as in the MS treatment, but containing twelve Plexiglas pieces (23 x 8.5 cm) to provide additional horizontal surface areas inside the cage; and (3) Sex-ratio System (SS), same as IS, but in this case the initial male: female ratio was 4:1. Three d later, newly emerged females were introduced, so the ratio became 3:1 and on the 6th d another group of newly emerged females was added to provide a 2:1 final sex ratio, at which the final density reached 1,675 flies per cage. The eggs collected from each of the 3 treatments were reared independently following standard procedures and the adults were held under the same experimental conditions. This process was repeated for over 10 to 13 generations (1 year). The experiment was repeated 3 times in 3 consecutive years, starting each replicate with a new collection of wild flies. Life tables were constructed for each treatment at the parental, 3rd, 6th, and 9th generations. Standard quality control parameters (pupation at 24 h, pupal weight, adult emergence, and flight ability), were estimated for each treatment every third generation in the third year. For the last generation each year, mating competitiveness was evaluated in field cage tests with wild flies. As colonization progressed, life expectancy and fecundity rates increased in the 3 rearing systems. There was no significant difference in standard quality control parameters among the 3 rearing systems. Wild males always achieved more matings than any of the mass reared males. Mating competitiveness of males from the IS, although surprisingly not from the SS, was significantly greater than that of males from the MS. Our results indicate that these slight changes in the adult holding conditions can significantly reduce the harmful effects of mass rearing on the mating performance of sterile flies. (author) [Spanish] Se ha demostrado que las condiciones de cria masiva afectan el comportamiento de apareamiento de la mosca del Mediterraneo Ceratitis capitata (Wiedemann). Nosotros evaluamos el efecto de ligeros cambios en las condiciones en las que los adultos son mantenidos para la produccion de huevos, en el desempeno de apareamiento de las moscas esteriles. La colonizacion se inicio con moscas silvestres colectadas como larvas en cerezas de cafe (Coffea arabica L.) infestadas. Cuando las pupas estuvieron cerca de la emergencia de los adultos, se dividieron en tres grupos al azar y los adultos recien emergidos fueron criados en las siguientes condiciones: (1) Sistema Metapa (MS, testigo), consistente en jaulas con marco de aluminio de 70 x 45 x 15 cm, cubiertas con malla, con una densidad de 2,200 moscas por jaula y una relacion de sexos inicial de 1:1; (2); Sistema Insertos (IS), con el mismo tipo de jaula, densidad de moscas, y relacion de sexos que en el MS, pero conteniendo 12 piezas de plexiglas (23 x 8.5 cm) para proporcionar superficie horizontal al interior de la jaula; y (3) Sistema de Relacion de Sexos (SS), igual que el IS, pero en este caso la relacion inicial macho: hembra fue de 4:1, tres dias despues se introdujeron hembras recien emergidas para tener una relacion de 3:1 y en el 6 dia se anadio otro grupo de hembras para tener una relacion final de sexos de 2:1, que equivale a una densidad final de 1,675 moscas por jaula. Los huevos colectados de cada tratamiento fueron criados independientemente siguiendo los procedimientos estandares y los adultos fueron mantenidos en las mismas condiciones experimentales. Esto se repitio por 10 a 13 generaciones (un ano). El experimento se repitio en tres ocasiones en anos consecutivos, iniciando cada repeticion con una nueva colecta de moscas silvestres. Se construyeron tablas de vida de cada tratamiento en las generaciones parental, 3 a, 6 a y 9 a . Se estimaron los parametros estandares de calidad (pupacion a las 24 h, peso de pupa, emergencia de adultos y habilidad de vuelo) para cada tratamiento, cada tercera generacion en el tercer ano. En la ultima generacion de cada ano, se evaluo la competitividad sexual en pruebas en jaulas de campo con moscas silvestres. Conforme avanzo la colonizacion, se encontro que la esperanza de vida y las tasas de fecundidad se incrementaron en los tres sistemas de cria. No hubo diferencia significativa en los parametros estandar de control de calidad entre los tres sistemas. Los machos silvestres siempre lograron mas apareamientos que los machos procedentes de cada sistema de cria masiva. La competitividad de los machos del sistema IS fue significativamente mayor que la de los machos del sistema MS. Nuestros resultados indican que estas ligeras modificaciones en las condiciones de la colonia de adultos reducen los efectos adversos de la cria masiva sobre el desempeno de apareamiento de los machos esteriles. (author)« less